Gazlar Ortalama Kinetik Enerji

gazlar ortalama kinetik enerji

Gazlarda Kinetik Enerji Nelere Bağlıdır? Gazlarda Sıcaklık Artarsa Kinetik Enerji Artar Mı?

Gazlarda kinetik enerji, direkt olarak sıcaklık ile ilgilidir. Gazlarda sıcaklık ile kinetik enerji doğru orantılı olduğu için, sıcaklık arttıkça kinetik enerji de artar. Bu durumu keşfeden kişiler ise Ludwig Boltzman ve James Maxwell gibi bilim adamlarıdır. Bir diğer adıyla bu işleme kinetik gaz kuramı da denmektedir.

Gazlarda kinetik enerji nelere bağlıdır?

Gazlardaki kinetik enerji doğrudan sıcaklığa bağlıdır. Nitekim gazların ortalama kinetik enerjileri, ortamdaki mutlak sıcaklık ile doğrudan orantılıdır. Bu durum ise yüzyılın başlarında Ludwig Boltzman, James Clerk Maxwell ve dönemin diğer bilim insanlarının çalışmaları sonucu ortaya konulan, Kinetik teoriye dayandırılmaktadır. Bu teori; "aynı sıcaklıkta farklı gazların ortalama kinetik enerjileri birbirine eşit ve sıcaklıkla doğru orantılıdır." açıklamasını bizlere sunmaktadır.

Gazlarda sıcaklık artarsa kinetik enerji artar mı?

yüzyılın başlarında ortaya konulan Kinetik teoriye göre, sıcaklık ile kinetik enerjinin doğru orantılı olduğu ortaya konulduğundan, sıcaklık artarsa kinetik enerji de artacaktır. Bununla birlikte sıcaklıkla birlikte moleküllerin hızları da değişkenlik göstermektedir.

Değişkenlik gösteren bu hızlar neticesinde, esnek çarpışmalar yaşayan moleküller kinetik enerjinin değişmesini sağlamaktadır. Yani sıcaklığın artması, moleküllerin hızını arttırmaktadır. Moleküllerin hızının artması sonucunda oluşan kinetik enerji de hız kazanmakta ve artmaktadır.

Taneciklerin kinetik enerjisi nasıl değişir?

Sıcaklığa bağlı olarak moleküller bulunduğu alan içerisinde birbirlerine ve bulunduğu alanın sınırlarına esnek çarpışmalar yapar. Sıcaklığın artması veya azalması hız oranını doğru yönde etkiler. Yani sıcaklık ile moleküllerin çarpışma hızı aynı doğrultuda azalır ve artar.

Artan bu sıcaklık ve bunun sonucunda artan hız doğrudan oluşacak olan kinetik enerjiyi etkiler. Çünkü oluşan çarpışmalar sonucunda moleküllerin hızı ve hareket yönü buna bağlı olarak değişkenlik gösterir. Moleküllerin birbirleri ve bulundukları alanın sınırları ile çarpışmasına ise Brown Hareketi denilmektedir.

Kinetik Gaz Kuramı nedir?

yüzyıl başlarında Ludwig Boltzman, James Clerk Maxwell ve dönemin birçok farklı bilim insanı, gazların katılara ve sıvılara göre farklılık gösteren eylemlerini açıklamak için, Kinetik teoriyi geliştirmişlerdir. Bu teorinin kendisine aynı zamanda Gazların Kinetik Teorisi, Kinetik-Moleküler Teori veya Çarpışma Teorisi de denilmektedir.

Bu teori ile birlikte gazların sıcaklık, basınç ve hacim gibi makroskopik özellikleri, moleküler bileşim ve hareketlerine bağlı olarak açıklanmak istenmiştir. Bu teori alışagelmiş bir başka tezin ise tam karşısında durmaktadır. Bu teori, Isaac Newton'un basıncın moleküler arası statik itmeden kaynaklandığı tezine karşı, basıncın belli hızlarda hareket eden moleküller arası çarpışmalardan meydana geldiğini ortaya atmıştır.

Bu teoriye göre;

Moleküllerin birbirleri ile olan boşluğu çok büyük olduğundan, bunların gerçek hacimleri bu boşluklar yanında göz ardı edilebilir. Fakat kütleleri göz ardı edilemez.
Gaz molekülleri, gelişigüzel hareket ederek sürekli bir şekilde değişkenlik gösterirler.
Hareket halindeki gaz molekülleri birbirleri ve içinde bulundukları kabın sınırları ile esnek çarpışmalar yapar. Buna Brown Hareketi denilmektedir. Moleküllerin çarpışmaları sırasında hızları ve hareket doğrultuları düzenli olarak değişir.
Moleküller arasındaki itme ve çekme kuvveti ihmal edilir. Yani moleküllerin birbirleri ile çarpışması esnasında oluşan zayıf kuvvetler dışında başka kuvvetlerin olmadığı kabul edilir.
Aynı sıcaklıkta ancak birbirinden farklı olan gazların ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir. Bununla birlikte bu gazların kinetik enerjileri sıcaklık ile doğru orantılıdır. Kinetik teoriye uyan gazlara ideal gazlar denir. Aslına bakıldığı zaman hiçbir gaz tam anlamıyla ideal değildir. Sadece gazlar özellikleri bakımından ideal gaz olarak tanımlanan ölçüte yakın ya da uzak olabilirler.
Aynı sıcaklıktaki bir gazın, kendi içerisinde barındırdığı taneciklerinin o an ki enerjileri birbirinden farklı olabilir. Ancak ortalama kinetik enerjileri eşittir.

Gazların ortalama kinetik enerjisi neye bağlıdır?

Gazların ortalama kinetik enerjisi, kinetik teorinin kendisi merkeze alınacak olursa sıcaklık ve bu sıcaklığın ortamda oluşturduğu hıza bağlıdır. Ancak elbette böyle bir soru için merkeze alacağımız neden "mutlak sıcaklık" olacaktır. Çünkü mutlak sıcaklık moleküllerin hızını, moleküllerin hızı ise kinetik enerjiyi etkilemektedir. Bu döngü ve doğrudan bağlantının altında yatan en temel sebep görüldüğü üzere nettir; "ortamın mutlak sıcaklığı"

Aynı sıcaklıktaki gazların ortalama kinetik enerjileri eşit midir?

Net bir şekilde aynı sıcaklıktaki gazların kinetik enerjileri birbiri ile aynıdır diyemeyiz. Çünkü bir gazın taneciklerinin anlık kinetik enerjileri birbirinden farklı olabilir. Ancak ortalama kinetik enerjileri için eşit diyebiliriz.

kaynağı değiştir]

Bir ideal gazın moleküler modeli, bir gazın içinde bulunduğu kabın duvarlarına uyguladığı basıncın, gaz moleküllerinin bu duvarlara çarpmalarından ortaya çıktığını kabul eder. Bu modeli geliştirmek için aşağıdaki yaklaşımlar yapılır:

Gazlar, birbirinden bağımsız her yönde gelişigüzel hareket eden taneciklerden (soy gazlar atomlardan, diğer gazlar moleküllerden) oluşur. Bir gaz, moleküllerin yaptığı doğrusal ya da zikzaklı hareketlerin (Brown hareketi) sonucu bulunduğu kabı tamamen doldurur. Aynı nedenle bir gaz başka bir gaz içine konulduğunda, tüm kaba dağılarak homojen karışım oluşturur. Onun için bir gazın hacmi, içinde bulunduğu kabın hacmine eşittir.
Gaz molekülleri arasında büyük boşluklar bulunur. Moleküllerin gerçek (öz) hacimleri toplamı, gazın hacmi yanında ihmal edilebilir. Örneğin; normal koşullarda O₂ gazının hacminin&#;% 99,6'sı boşluktur. Bu nedenle gazlar kolaylıkla sıkıştırılabilir.
Gaz molekülleri arasında ve moleküllerle kabın iç yüzeyi arasında çekim kuvveti yoktur.
Gaz taneciklerinin kendi aralarında ve bulundukları kabın iç yüzeyi ile yaptıkları çarpışmalar tamamen esnektir. Çarpışma sırasında moleküllerden biri enerji kaybederken diğeri enerji kazanabilir. Ancak moleküllerin toplam enerjisi değişmez.
Herhangi bir anda bir gazın tüm moleküllerinin hızları birbirine eşit değildir. Moleküllerin çoğu birbirine yakın hızlara sahip iken çok az kısmı düşük, çok az kısmı da daha yüksek hızla hareket eder. Gaz moleküllerinin hızları mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça moleküllerin hızları da artar.
Moleküller arasında sürekli esnek çarpışmalar olduğundan moleküllerin hızları, dolayısıyla kinetik enerjileri sürekli değişir. Bu bakımdan moleküllerin ortalama hızından ya da ortalama kinetik enerjisinden söz etmek daha anlamlıdır. Kinetik teoriye göre, aynı sıcaklıkta bütün gazların ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir.

Detaylar[değiştir kaynağı değiştir]

v² 'nin kare köküne, moleküllerin hızlarının karelerinin ortalamasının kare kökü (rms) denir. Kök hızı için aşağıdaki eşitlik vardır:

$v_{rms}^{2}={\frac {3RT}{\mbox{molar kütle}}}$

Kök hızına ait bu eşitlik, belirli bir sıcaklıkta, genel olarak; daha hafif moleküllerin, ağır moleküllere göre daha hızlı hareket ettiğini gösterir. Örneğin molekül ağırlığı 2x10⁻³ kg/mol olan hidrojen, molekül ağırlığı 32x10⁻³ kg/mol olan oksijene göre 4 kat hızlı hareket eder. Aşağıda bazı moleküllerin 20^°C da kök hızları listelenmiştir.

Gaz	Molekül ağırlığı (g/mol)	v_kök(m/s)
H₂	2,02
He	4,0
H₂O	18
Ne	20,1
N₂ ve CO	28
NO	30
CO₂	44
SO₂	64,1