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

Multiple Choice

Mik az ideális viselkedésű gázok körülményei?

• alacsony nyomás, magas hőmérséklet

• alacsony nyomás, alacsony hőmérséklet

• magas nyomás, alacsony hőmérséklet

Multiple Choice

Mit ad meg a következő képlet? (E)

$$\sqrt{\frac{3RT}{M}}$$  

• gázmolekulák energiája

• gázmolekulák sűrűsége

• gázmolekulák sebessége

• gázmolekulák nyomása

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

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

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