PV/RT–P grafiğine göre aynı sıcaklıktaki 1 mol X ve Y gerçek gazları için verilen I, II, III yargılarından hangileri doğrudur?

, , , ,
1

17660832750643566942205891127874
176608327506435669422058911278741920×3409 1.36 MB

Diyagramları ve Joule-Thomson Olayı

PV
RT

1

İdeal gaz

P (atm)

X Y

Aynı sıcaklıktaki 1’er mol X ve Y gerçek gazlarının sıkıştırılabilirlik faktörünün PV/RT basınçla P değişimi grafikte verilmiştir.

Buna göre,
I. X gazı, Y gazına göre ideale daha yakındır.
II. Çok düşük basınçlarda her iki gaz da ideal gaz davranışı gösterir.
III. Basınç arttıkça Y gazı idealden uzaklaşır.

yargılarından hangileri doğrudur?

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

Genel açıklama: Görsel, gerçek gazlar için sıkıştırılabilirlik faktörü Z=PV/RT ile basınç P arasındaki ilişkiyi gösteren bir grafik ve bu grafiğe dayalı çoktan seçmeli bir kimya sorusunu içeriyor; ideal gazdan sapmalar ve Joule-Thomson bağlamı vurgulanıyor.

2

Önce soruyu okuyup grafiği yorumlayalım.

Soru Metni (Özet)

Diyagramları ve Joule–Thomson Olayı

Aynı sıcaklıktaki 1’er mol X ve Y gerçek gazlarının sıkıştırılabilirlik faktörünün \dfrac{PV}{RT} basınçla (P) değişimi grafikte verilmiş:

  • Düşey eksen: \dfrac{PV}{RT}
  • Yatay eksen: P (atm)
  • \dfrac{PV}{RT} = 1 : ideal gaz doğrusu
  • X ve Y eğrileri bu doğrunun etrafında dalgalanıyor.

Metindeki hükümler:

I. X gazı, Y gazına göre ideale daha yakındır.
II. Çok düşük basınçlarda her iki gaz da ideal gaz davranışı gösterir.
III. Basınç arttıkça Y gazı idealden uzaklaşır.

Soru: Hangileri doğrudur?
Şıklar:
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III

Grafiği Okuma

  • İdeal gaz için \dfrac{PV}{RT} = 1 ve basınca bağlı değişmez (düz çizgi).
  • Gerçek gaz için \dfrac{PV}{RT} basınca bağlı olarak 1’den sapar:
    • \dfrac{PV}{RT} > 1 ise: gaz genelde itme (repulsiyon) baskın, “idealden pozitif sapma”.
    • \dfrac{PV}{RT} < 1 ise: gaz çekim (atraksiyon) baskın, “idealden negatif sapma”.
  • Bir gaz ne kadar çok 1’den sapıyorsa, ideal davranıştan o kadar uzak demektir.

Grafikte (görünebildiği kadarıyla):

  • Küçük basınçlarda her iki eğri de 1’e çok yakın başlıyor → çok düşük P’de her ikisi de neredeyse ideal.
  • Basınç arttıkça:
    • X eğrisi 1’den daha fazla yukarı (veya genel olarak 1’den daha uzak) sapıyor.
    • Y eğrisi ise 1’e X’ten daha yakın kalıyor (eğrisi ideal çizgiye daha yakın).

Dolayısıyla, tüm basınç aralığında Y gazının eğrisi, X’e göre idealliğe daha yakın görünüyor.

Öncüllerin Tek Tek Değerlendirilmesi

I. “X gazı, Y gazına göre ideale daha yakındır.”

Grafikte tam tersi görülüyor:

  • Y eğrisi, 1 doğrusu (ideal gaz) çevresinde X’e göre daha yakın dolaşıyor.
    Bu yüzden:

I. ifade yanlış.

II. “Çok düşük basınçlarda her iki gaz da ideal gaz davranışı gösterir.”

Gazlar için genel bilgi:

  • P \to 0 iken tüm gerçek gazlar için \dfrac{PV}{RT} \to 1 olur.
    Grafikte de düşük basınçta her iki eğri 1’e yaklaşmış durumda.

Dolayısıyla:

II. ifade doğru.

III. “Basınç arttıkça Y gazı idealden uzaklaşır.”

Basınç yükseldikçe Y’nin \dfrac{PV}{RT} değeri de 1’den biraz sapıyor; yani:

  • Düşük basınçta: 1’e çok yakın (ideal gibi).
  • Basınç arttıkça: 1’den uzaklaşıyor (tamamen düz kalmıyor).

Bu, grafikle uyumlu. “İdealden uzaklaşmak” demek, 1’den yukarı veya aşağı yönde farkın büyümesi demektir; Y’de de bu gerçekleşiyor.

III. ifade doğru.

Sonuç

  • I: Yanlış
  • II: Doğru
  • III: Doğru

Doğru seçenek: D) II ve III

TERİMLER:

Gerçek gaz: Moleküller arası çekim/itme kuvvetleri ve molekül hacimleri ihmal edilemeyen gazlar.

İdeal gaz: Moleküller arası etkileşimin ve molekül hacminin ihmal edildiği, PV = nRT denkliğine tam uyan hayali gaz.

Sıkıştırılabilirlik faktörü ( \dfrac{PV}{RT} veya Z): Gerçek gazın ideal gazdan sapma miktarını gösteren oran. Z = 1 ise tam ideal, Z \neq 1 ise idealden sapma var demektir.