Gázokról sok-sok minden...

Gázok és gázelegyek...

Áttekintő előadás és kérdések hosszú sora

Színkódok

nagyon fontos szakszó

fontos információ (K+E)

kiegészítő információ (E)​

ami alapszínű (ezzel a piszkosfehérrel van szedve) olyan információ, amint illik tudni, de nme súlyponti​

Halmazállapotok

Közönséges körülmények között az anyagoknak általában háromféle halmazállapotát különböztetjük meg: a gáz-, a folyadék- és a szilárd halmazállapotot. Ha az anyagokat igen nagy hőmérsékletre (kb. 5000  fölé) hevítjük, a részecskék mozgása, ütközése olyan hevessé válik, hogy atomjaikról elektronok szakadnak le. Az anyagnak ezt az állapotát, amikor pozitív ionok és elektronok építik fel a halmazt, plazmaállapotnak nevezzük. Ez a negyedik halmazállapot az univerzumban igen gyakori, a magas hőmérsékletű csillagok és a csillagközi ködök anyaga többnyire plazmaállapotú. Az anyagoknak többnyire ismeretes mindhárom halmazállapota. Az állapotparaméterek megfelelő megválasztásával az anyagokat átvihetjük egyik halmazállapotukból a másikba.

Halmazállapotot befolyásoló tényezők

• A hőmozgás sebességét a hőmérséklet és a részecske tömege határozza meg. A hőmozgás mértékét adott anyag esetén a hőmérséklet változtatásával befolyásolhatjuk. A hőmérséklet megfelelő megválasztásával valamennyi anyag bármelyik halmazállapotba hozható.

• A kohézió az anyagok valódi kémiai kötés vagy molekulák közötti kölcsönhatás okozta összetartása. Nagysága: a szilárd testekben a legnagyobb, a folyadékokban kisebb, a legkisebb a gázok atomjai, illetve molekulái között.

Gáz halmazállapot

• A részecskék egymástól viszonylag távol és állandó gyors mozgásban vannak. A gázokat alkotó kémiai részecskék (molekulák, esetleg atomok) között – ideális esetben – a rugalmas ütközésen kívül nincs semmiféle kölcsönhatás.

• A részecskék nagy távolsága teszi lehetővé a gázok összenyomhatóságát, gyors mozgásuk miatt pedig teljesen kitöltik a rendelkezésükre álló teret. A gázoknak tehát sem a térfogata, sem az alakja nem állandó.

Ideális gázok

Az ideális gázok számos tulajdonsága független az anyagi minőségtől. Az ideális gázokban a kohézió, amely az anyagi minőségtől függő tényező, nem tud érvényesülni, a molekulák egymástól teljesen függetlenek.

Reális gázok

Az ideális gázok részecskéi gyakorlatilag kiterjedés nélküliek, a közöttük levő távolság igen nagy a részecskék méreteihez képest. A reális gázokban a molekulák közötti kölcsönhatás már nem elhanyagolható. A reális gázok molekulái között ható kohézió már érvényesül, ezért a reális gázok viselkedése már függ az anyagi minőségüktől.

Permanens gáz

Közönséges körülmények között az ideális gáz állapotot megközelítik a kis molekulatömeggel rendelkező, apoláros molekulákból álló gázok. Ilyenek pl. a nemesgázok, a hidrogén, az oxigén, a nitrogén. Az ilyen gázokat permanens gázoknak nevezik. A permanens gázok cseppfolyósítása nehéz, ezért sokáig nem is tudták cseppfolyósítani őket. Innen az elnevezésük: állandó gázok.

Avogadro-törvény 

• Az azonos nyomáson és hőmérsékleten a különböző gázok térfogata csak a molekulák számától függ, és független a gáz anyagi minőségétől.

• Ebből a törvényéből következik, hogy a gázok egy moljának térfogata, a moláris térfogat független a gáz anyagi minőségétől, csak a hőmérséklettől és a nyomástól függ.

• V_m(0°C, standard nyomás)=22,41dm³/mol

• V_m(20°C, standard nyomás)=24,00dm³/mol

• V_m(25°C, standard nyomás)=24,50dm³/mol

Empirikus gáztörvények

• Az egyszerű gáztörvények a gázok állapotváltozásaira alkalmazhatók.

  Az állapotváltozások több lépésben mehetnek végbe

• izobár változásokra a V-T diagramokon

• izokór állapotváltozásokra a p-T diagramokon együtt is ábrázolhatjuk.

• izoterm változásokra a p – V diagramokon

Empirikus gáztörvények képlete 1

Empirikus gáztörvények: Gay-Lussac

I. törvény (térfogati törvény) -feltéve: adott  mennyiség, állandó p, izobar változás

(Esetleg: Charles-törvény)​

​II. törvény (nyomás-törvény) - feltéve: adott  mennyiség, állandó V, izokor változás

(Esetleg: Amontons-törvény)

​Boyle-Mariott törvény

​

​​Gay-Lussac I. törvénye (nyomás-törvény)

Gay-Lussac II. törvény (nyomás-törvény)

​​ 

Multiple Choice

Mit mond ki a Boyle-Mariotte törvény?

• állandó nyomáson a gáz térfogata egyenesen arányos a hőmérséklettel

• izoterm körülmények között a gáz térfogata fordítva arányos a nyomással

• állandó hőmérsékleten a gáz térfogata egyenesen arányos a nyomással

Multiple Choice

Mit mond ki a Gay-Lussac I. törvény?

• izoterm körülmények között a gáz térfogata egyenesen arányos a nyomással

• állandó nyomáson a gáz térfogata egyenesen arányos a hőmérséklettel

• izobár körülmények között a gáz térfogata fordítottan arányos a hőmérséklettel

Multiple Choice

Mit mond ki a Gay-Lussac II. törvény?

• állandó térfogaton a gáz nyomása fordítottan arányos a hőmérséklettel

• állandó nyomáson a gáz térfogata fordítottan arányos a hőmérséklettel

• izokor körülmények között a gáz nyomása egyenesen arányos a hőmérséklettel

Fill in the Blanks

Hogyan nevezzük az

állandó térfogaton lezájló állapotváltozást?

Fill in the Blanks

Hogyan nevezzük az

állandó hőmérsékleten lezájló állapotváltozást?

Fill in the Blanks

Hogyan nevezzük az

állandó nyomáson lezájló állapotváltozást?

Multiple Choice

Mik az ideális viselkedésű gázok körülményei?

• alacsony nyomás, magas hőmérséklet

• alacsony nyomás, alacsony hőmérséklet

• magas nyomás, alacsony hőmérséklet

Fill in the Blanks

24 mol gáz 25 ºC-on , standard nyomáson ... dm³.

Fill in the Blanks

12 mol gáz 20 ºC-on , standard nyomáson ... m³.

Fill in the Blanks

5 mol gáz 0 ºC-on , standard nyomáson ... m³.

( A választ 4 értékes jegyre kérem.)

Multiple Choice

Mit ad meg a következő képlet? (E)

$$\sqrt{\frac{3RT}{M}}$$  

• gázmolekulák energiája

• gázmolekulák sűrűsége

• gázmolekulák sebessége

• gázmolekulák nyomása

Fill in the Blanks

Mi a 'M'-mel jelölt mennyiség mértékegysége a következő képlet alkalmazásakor? (E)

$\sqrt{\frac{3RT}{M}}$  

Multiple Choice

Egészítsd ki a képletet

$$\frac{c_1}{c_2}=\sqrt{\frac{M_x}{M_y}}$$  

• x=1 és y=2

• x=2 és y=1

Fill in the Blanks

A ...- törvény számoláshoz használt alakja

$\frac{c_1}{c_2}=\sqrt{\frac{M_x}{M_y}}$  

Fill in the Blanks

Mennyi a 0ºC hőmérsékletű, standard nyomású hidrogéngáz abszolút sűrűsége g/cm³ -ben kifejezve.

(x,yzE-0?)

Fill in the Blanks

Mennyi a 20ºC hőmérsékletű, standard nyomású argongáz abszolút sűrűsége kg/m³ -ben kifejezve.

(x,yzE-0?)

Fill in the Blanks

Mekkora a moláris tömege annak a gáznak, melynek nitrogéngázra vonatkoztatott sűrűsége 1,143? ... g/mol

Fill in the Blanks

Minek a kiszámítási képlete a következő?

$\frac{p\cdot M}{R\cdot T}$  

Gázelegyek

• Additív sajátságnak nevezzük az anyagi rendszernek azt a tulajdonságát, hogy a komponensek egyes jellemzői összeadódva adják a rendszer kérdéses sajátságát.

• A gázelegyben additívek a komponensek

  – tömegei, – anyagmennyiségei – a komponensek parciális nyomásai.

• Az egyes komponensek anyagmennyiségeit természetesen a komponens tömege és moláris tömege ismeretében adhatjuk meg:

  n_ö = n₁ + n₂ + ...+ n_i

  n_i=m_i/M_i

• Mind a tökéletes, mind a reális gázok egymással minden arányban elegyíthetők, kölcsönös „oldhatóságuk” korlátlan.

Parciális nyomás

Az össznyomás

Átlagos moláris tömeg számítása

• A gázelegyet különböző moláris tömegű gázok alkotják.

• Ha a gázelegyre a megismert törvényeket akarjuk számításainkban alkalmazni, szükséges a gázelegy átlagos moláris tömegét meghatározni.

• Egyszerű számítással bizonyítható, hogy az átlagos moláris tömeget a komponensek moláris tömegéből és a moltörtekből számíthatjuk.

• Az átlagos moláris tömeg számításához szükséges ismerni az elegyet felépítő komponensek mindegyikének a moláris tömegét és komponensek százalékos arányát az elegyben.

Átlagos moláris tömeg számítása

Gázelegy sűrűsége

Fill in the Blanks

Számítsuk ki a levegő átlagos moláris tömegét!

A levegő összetétele 21 térfogat% oxigén és 79 térfogat% nitrogén.

g/mol (4 értékes jegyre)

Multiple Choice

Mit szükséges ismerni az átlagos moláris tömeg számításához?

• a molekulák számát

• a komponensek moláris tömegét és százalékos arányát

• a komponensek tömegét

Multiple Choice

Mitől függ az átlagos moláris tömeg?

• az elegyet felépítő komponensek anyagi minőségétől

• a hőmérséklettől

• a nyomástól

Multiple Select

Melyik érték lehet egy ammónia-hidrogén átlagos moláris tömege?

• 1 g/mol

• 3 g/mol

• 10g/mol

• 0,015 kg/mol

• 1250 kg/mol

Fill in the Blanks

Hány térfogatszázalék szén-monoxidot tartalmaz az a szén-monoxidból és szén-dioxidból álló gázelegy, amelynek átlagos moláris tömege 41,71g/mol?

(3 értékes jegyre)

Fill in the Blanks

Egy ismeretlen gázból és oxigénből álló gázelegy átlagos moláris tömege 30,08 g/mol. Mi lehet az ismeretlen gáz képlete (indexeléstől eltekintünk), ha 12,0 térfogat% ismeretlen gázt tartalmaz az elegy?

Fill in the Blanks

Egy ismeretlen gázból és oxigénből álló gázelegy átlagos moláris tömege 18,80 g/mol. Mi lehet az ismeretlen gáz képlete (indexeléstől eltekintünk), ha 12,0-88,0 térfogat%-os összetételű az elegy?

Fill in the Blanks

Mi a másik komponens képlete, ha az 1:2 mólarányú, metánt biztosan tartalmazó gázelegy átlagos moláris tömege 6,67 g/mol?

Fill in the Blanks

Mi a másik komponens képlete, ha az 1:2 mólarányú, metánt biztosan tartalmazó gázelegy átlagos moláris tömege 8,00 g/mol?

Fill in the Blanks

Hány térfogat% oxigént tartalmaz az a kétkomponensű modell-levegő, amelynek a moláris tömege 29,2? (Egész számmal válaszoljon)

Fill in the Blanks

Hány tömeg% oxigént tartalmaz az a kétkomponensű modell-levegő, amelynek a moláris tömege 29,0? (Egész számmal válaszoljon)

Fill in the Blanks

Hány tömeg% oxigént tartalmaz az a kétkomponensű modell-levegő, amelynek 40 anyagmennyiség%-a oxigén (Egész számmal válaszoljon)

Fill in the Blanks

Egy három komponensű modell-levegő átlagos moláris tömege 29,00 g/mol. Ha egészekre kerekített "szokványos" összetétellel dolgozunk, mi lehet a harmadik, ismeretlen komponens?