İdeal gaz yasası
Kısa tanım
Bir gazın basıncı, hacmi, mol sayısı ve mutlak sıcaklığı arasındaki ilişkiyi PV = nRT denklemiyle veren, düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta gerçek gazlara iyi uyan yasadır.
Diğer adları: İdeal gaz denklemi, Genel gaz denklemi, PV = nRT
Boyle, Charles ve Avogadro yasaları tek tek gazların davranışının bir parçasını anlatır. İdeal gaz yasası bunları tek denklemde birleştirir: P·V = n·R·T. Burada P basınç, V hacim, n mol sayısı, T kelvin cinsinden sıcaklık ve R evrensel gaz sabitidir.
Gaz sabiti ve birim uyumu
R'nin değeri kullandığın birimlere göre değişir: SI'da 8,314 J/(mol·K), litre ve atmosfer kullanırsan 0,08206 L·atm/(mol·K). En sık hata sıcaklığı santigrat olarak yazmaktır; T mutlaka kelvin olmalıdır (T = °C + 273,15).
Çözümlü örnek
2 mol gaz, 27 °C'de (300 K) 50 litrelik bir kapta duruyor. Basınç P = 2 × 0,08206 × 300 / 50 ≈ 0,985 atm, yani yaklaşık 99,8 kPa'dır. Aynı gaz hacmi yarıya indirilirse basınç iki katına çıkar. Farklı bilinmeyenler için ideal gaz yasası hesaplayıcısını kullanabilirsin.
Molar hacim
1 mol ideal gaz 0 °C ve 1 atm'de yaklaşık 22,4 L yer kaplar. IUPAC'ın güncel standart koşulu olan 0 °C ve 1 bar'da bu değer yaklaşık 22,7 L'dir. Ders kitaplarındaki farklı sayıların sebebi budur.
Gerçek gazlar ne zaman sapar?
Model, gaz moleküllerinin hacimsiz olduğunu ve birbirini çekmediğini varsayar. Yüksek basınçta moleküllerin kendi hacmi, düşük sıcaklıkta ise aralarındaki çekim önem kazanır ve gaz idealden sapar. Bu durumlarda van der Waals gibi düzeltilmiş denklemler kullanılır. Oda koşullarında hava, azot ve oksijen için hata genellikle yüzde birin altındadır.
Nerede işine yarar?
Lastik basıncının sıcaklıkla değişimi, dalış tüplerindeki hava miktarı, kimya laboratuvarında üretilen gazın mol sayısı ve meteorolojide hava yoğunluğu hesapları bu yasaya dayanır. Sabit tutulan değişkene göre Boyle, Charles ya da Gay-Lussac biçimlerini gaz yasaları aracında ayrı ayrı çalışabilirsin.