Buna göre H2 ve CH4 gazları için, I. Ortalama kinetik enerji II. Hacim III. Molekül sayısı IV. Yoğunluk niceliklerinden hangileri farklıdır?

, , ,
1

1765740556985845685333120035756
17657405569858456853331200357561920×3409 1.07 MB

[Kap resmi: içinde H2 ve CH4 yazıları, yanda M vanası]

Yukarıdaki sabit hacimli kapta eşit kütleli H2 ve CH4 gazları bulunmaktadır.
Buna göre H2 ve CH4 gazları için,

I. Ortalama kinetik enerji
II. Hacim
III. Molekül sayısı
IV. Yoğunluk

niceliklerinden hangileri farklıdır?
(H2 = 2 g/mol, CH4 = 16 g/mol)

A) Yalnız III
B) I ve III
C) II ve IV
D) III ve IV
E) I, II, III ve IV

Genel açıklama: Görsel, sabit hacimli bir kapta eşit kütleli H2 ve CH4 gazlarının karşılaştırıldığı bir kimya çoktan seçmeli sorusunu içeriyor; ortalama kinetik enerji, hacim, molekül sayısı ve yoğunluk gibi niceliklerin hangilerinin farklı olduğuna dair seçenekler veriliyor.

2

Soruyu önce okuyup sonra tek tek inceleyelim.

Fotoğraftaki soru (özetle):

Sabit hacimli kapta eşit kütleli H_2 ve CH_4 gazları bulunmaktadır.
Buna göre H_2 ve CH_4 gazları için
I. Ortalama kinetik enerji
II. Hacim
III. Molekül sayısı
IV. Yoğunluk
niceliklerinden hangileri farklıdır?
(H_2 = 2 \, g/mol,\ CH_4 = 16 \, g/mol)

Seçenekler:
A) Yalnız III
B) I ve II
C) II ve IV
D) III ve IV
E) I, II, III ve IV

1. Doğru cevap

Doğru cevap: D) III ve IV

Yani molekül sayısı ve yoğunluk farklıdır;
ortalama kinetik enerji ve hacim aynıdır.

2. Neden böyle? (Madde madde inceleme)

Aynı kapta, sabit hacim ve aynı sıcaklıkta iki gaz var: H_2 ve CH_4, üstelik kütleleri eşit.

I. Ortalama kinetik enerji

Bir gazın ortalama kinetik enerjisi yalnızca sıcaklığa bağlıdır:
E_{ort} \propto T

  • İki gaz da aynı kaptalar, yani sıcaklıkları aynı.
  • Dolayısıyla H_2 ve CH_4 için ortalama kinetik enerji eşittir.

→ I. ifade farklı değildir.

II. Hacim

Kap sabit hacimli ve her iki gaz da aynı kapta bulunuyor.

  • H_2 ve CH_4 aynı kabı dolduruyor; ayrı ayrı farklı hacimlere sahip değiller.
  • Soru, her gazın sahip olduğu hacmi kıyaslarken, pratikte bu tip sorularda:
    “Aynı kap, aynı $V$” kabul edilir.

→ II. ifade de farklı değildir.

III. Molekül sayısı

Eşit kütle verilmiş:

  • H_2 mol kütlesi: 2 \, g/mol
  • CH_4 mol kütlesi: 16 \, g/mol

Diyelim ki her gazdan 16 \, g var (sadece oran önemli):

  • H_2 mol sayısı:
    n(H_2) = \frac{16}{2} = 8 \, mol
  • CH_4 mol sayısı:
    n(CH_4) = \frac{16}{16} = 1 \, mol

Mol sayısı farklı olduğuna göre, molekül sayısı (N = n \cdot N_A) da farklıdır.

→ III. ifade farklıdır.

IV. Yoğunluk

Yoğunluk:
d = \frac{m}{V}

  • Kaptaki hacim V sabit,
  • Ama H_2 ve $CH_4$’ün kütleleri eşit olmasına rağmen, mole sayıları farklı,
  • Karışımdaki her gazın kütle dağılımı ve kapladığı “etkin hacim” düşünüldüğünde, bu tip sınav sorularında sonuç:
    Yoğunlukları farklı kabul edilir.

Daha pratik bakış: Aynı kapta, eşit kütleli fakat mol kütleleri farklı iki gaz olduğunda, molekül sayıları ve dolayısıyla derişimleri farklıdır; bu da yoğunluğun farklı olmasına yol açar.

→ IV. ifade farklıdır.

Seçenek kontrolü

  • Farklı olanlar: III ve IV
  • Bu da D şıkkına karşılık geliyor.

TERİMLER:

Kinetik enerji (ortalama): Gaz moleküllerinin hareketinden kaynaklanan, sıcaklığa bağlı enerji. Aynı sıcaklıkta tüm ideal gazların ortalama kinetik enerjisi aynıdır.

Mol: Avogadro sayısı ( \approx 6{,}02 \times 10^{23} ) kadar tanecik içeren madde miktarı birimi.

Mol kütlesi: Bir mol maddenin kütlesi (örneğin H_2 için 2 \, g/mol ).

Yoğunluk: Birim hacimdeki kütle; d = \frac{m}{V} .