מצב צבירה גז חוקי הגזים.

מצגת בנושא: "מצב צבירה גז חוקי הגזים."— תמליל מצגת:

1 מצב צבירה גז חוקי הגזים

2 במצב גזי - החלקיקים נעים חופשית במרחב, סידורם אקראי.
אחד המאפיינים של הגזים הוא שרבות מתכונותיהם הפיזיקליות דומות מאוד בעיקר בלחצים נמוכים, לפיכך אין עלינו לתאר את תכונותיו של כל גז בנפרד, וביכולתינו לתאר את כולם תיאור אחד. במצב גזי - החלקיקים נעים חופשית במרחב, סידורם אקראי. הגז – חסר צורה ונפח קבועים, הוא מקבל את הצורה והנפח של הכלי בו הוא נמצא. הגז – מתפשט או נדחס בהתאם לשינויי לחץ וטמפרטורה.

3 לחץ אטמוספרי מסת האטמוספירה מעל ריבוע ששטחו m2 היא 10,000 Kg
הלחץ המופעל: יחידת הלחץ נקרא: אטמוספירה 1 אטמ = 1 atm

4 לחץ אטמוספרי – יחידות

5 מדידת לחץ אוויר באמצעות ברומטר כספית
לחץ האוויר שווה ללחץ שמפעיל עמוד הכספית P = g h d 1 atm = 760 mmHg (torr(

6 הגז האידיאלי - הגז המושלם
הגז האידיאלי - הגז המושלם כדי לקבוע שהגז הוא אידיאלי יש להניח: נפח החלקיקים הוא אפסי ביחס לנפח הכלי. בהתנגשויות בין החלקייקם הן אלסטיות – אין מעבר אנרגיה. התנהגותם של כל הגזים מתקרבת להתנהגות של גז אידיאלי בלחצים נמוכים (1 atm) ובטמפרטורות גבוהות (מנקודת העיבוי של הגז).

7 חוקי הגזים

8 בויל ביצע סידרת ניסויים לקביעת השפעת הלחץ על הנפח של אויר בטמפ. קבועה
חוקי הגזים - חוק בויל בויל ביצע סידרת ניסויים לקביעת השפעת הלחץ על הנפח של אויר בטמפ. קבועה

9 An increase in pressure decreases the volume of air in the lungs.
ככל שהלחץ על האויר גדל...נפחו קטן בהתאם , קיים יחס הפוך בין הנפח ללחץ של גז (בטמפרטורה קבועה) An increase in pressure decreases the volume of air in the lungs.

10 חוק בויל n קבוע T קבוע P V = K K = קבוע P1V1 = P2V2

11 חוקי הגזים -חוק שארלס שארלס ביצע סידרת ניסויים לקביעת הקשר בין נפחו של הגז והטמפרטורה.

12 הנפח של כמות מסויימת של גז נמצא ביחס ישר לטמפרטורה מוחלטת בתנאים שהלחץ נשאר קבוע.
V1/T1 = K

13

14 חוק שארלס n קבוע P קבוע V = K T K = קבוע

15 הלחץ של גז נמצא ביחס ישר לטמפרטורה מוחלטת בתנאים שהנפח ישאר קבוע.
חוק גאי לוסאק גאי לוסאק ביצע סידרת ניסויים לקביעת הקשר בין לחץ של הגז והטמפרטורה. הלחץ של גז נמצא ביחס ישר לטמפרטורה מוחלטת בתנאים שהנפח ישאר קבוע. P1/T1 = K

16 P1 T1 P2 T2 =

17 עקרון אבוגדרו בטמפרטורה ובלחץ קבעוים, נפח הגז נמצא ביחס ישר למספר המולים שלו.

18 ניתן לחבר כל החוקים של הגז האידיאלי:
חוק בויל שרלס וגי לוסק ניתן לחבר כל החוקים של הגז האידיאלי: P1 T1 P2 T2 = V1 T1 V2 T2 = P1V1 = P2V2

19 משוואת גזים אידיאלים 1 Boyle’s law: V a (at constant n and T) P
Charles’ law: V a T (at constant n and P) Avogadro’s law: V a n (at constant P and T) V a nT P V = constant x = R nT P R = L • atm / (mol • K) R הוא קבוע הגזים ומקבל ערך: PV = nRT

20 משוואת המצב של הגז האידאלי
PV=nRT R = L•atm• mol-1• K-1 R = L• mmHg• mol-1• K-1 R = J•mol-1 K-1 R = 1.98 cal• mol-1• K-1

21

22 חוק הלחצים החלקיים של דלטון
Pt = PI

23

24

25 חוק הלחצים החלקיים של דלטון
הלחץ הכולל המופעל ע"י תערובת של גזים הינו סכום הלחצים שכל גז מפעיל, אילו הוא היה לבדו בכלי. לחץ חלקי של גזי = הלחץ שהגז מפעיל, אילו הוא היה לבדו בכלי (תלוי בכמות הגז ולא בתכונותיו). לחץ הכולל במופעל ע"י תערובת של גזים הינו סכום הלחצים החלקים של מרכיבי התערובת.

26 שבר מולי (מולרי) שבר מולי מתייחס לתערובת (יחידת ריכוז) ומתאר:
היחס בין מספר המולים של גז כלשהו בתערובת ביחס למספר המולים הסה"כ (של כל המרכיבים של התערובת) לדוגמה תערובת של x j ו- k Pi = xi . Pt

27 איסוף גז מעל מים בתגובה כימית

28

29 מהירויות ממוצעות של מולקולות גז

30 דיפוזיה תהליך אשר באמצעותו גז עובר מלחץ גבוה ללחץ נמוך דרך
מחיצה נקבובית או דרך צינור בעל קוטר קטן מאוד (שטף של מולקולות)

31 תהליך אשר באמצעותו גז דרך פתח צר מאוד לתוך ריק ( לא שטף של מולקולות)
אפוזיה תהליך אשר באמצעותו גז דרך פתח צר מאוד לתוך ריק ( לא שטף של מולקולות)

32 דוגמא: שני מיכלים A ו- B מחוברים דרך ברז. מיכל A בנפח 0.1 m3 מכיל גז בלחץ של 3.2 אטמוספרות. מיכל B בנפח של 0.15 m3 ריק. פותחים את הברז והגז מתפשט וממלא את מיכל B. מהו הלחץ הסופי במערכת? PT = 1.28 atm

33 דוגמא: הטמפרטורה של 35 ליטר גז יורדת מ-31 מעלות צלסיוס למינוס 21 מעלות צלסיוס. מה יהיה נפח הגז לאחר הקרור (בהנחה שהלחץ נשאר קבוע) V2 = 29L

34 3 ליטר גז נמצאים בכלי עם בוכנה הזזה ללא חיכוך
3 ליטר גז נמצאים בכלי עם בוכנה הזזה ללא חיכוך. טמפרטורת הגז היא 0 מעלות צלסיוס. מכניסים את הכלי לתערובת של מים קרח ומלח והנפח של הכלי מתייצב על 2.62 ליטר. מהי טמפרטורת התערובת? T2 = -34.6oC T2 = 238.5K

35 דוגמא: צמיג של מכונית מכיל אוויר בלחץ של 190 kPa בטמפרטורה של 20 מעלות צלסיוס. לאחר נסיעה של מספר שעות נפח הגלגל גדל ב-5% והלחץ הגיע ל- 210 kPa בהנחה שהאוויר מתנהג בתנאים אלו כגז אידיאלי, מהי הטמפרטורה בתוך הצמיג? T2 = 340K T2 = 67oC

36 דוגמא: חשב את הלחץ החלקי של 22 גרם פרופאן (C3H8) ו- 11 גרם בוטאן (C4H10) הנמצאים במיכל בו הלחץ הכללי הינו 1.5 אטמוספרות. פתרון: נחשב את מספר המולים של כל מרכיב: מספר המולים של הפרופאן: n = 22g/44g/mole = 0.5mole מספר המולים של הבוטאן: n = 11g/58g/mole = 0.19mole השבר המולי של הפרופאן הינו: Xp = np/(np + nb) Xp = 0.5/( ) = 0.725 השבר המולי של הבוטאן הינו: Xb = nb/(np + nb) Xb = 0.19/( ) = 0.275

37 והלחץ של הפרופאן הוא: Pp = Xp . Pt Pp = atm = 1.09 atm והלחץ של הבוטאן הוא: Pb = Xb . Pt Pb = atm = atm

38 במערכת המכילה אדי מים, נאסף 0
במערכת המכילה אדי מים, נאסף 0.5 ליטר של גז מימן בטמפרטורה של 26 מעלות צלסיוס. הלחץ הכללי במערכת (מימן ואדי מים) הינו 745 מ"מ כספית. לחץ אדי מים בתנאים אלו הינו 25.2 מ"מ כספית. מהו מספר המולים הכללי במערכת? מהו מספר המולים של מימן? פתרון: נחשב את מספר המולים הכללי לפי: n = PV/RT nt = (745 mmHg) (0.5L)/( L mmHg K-1 mole-1)(299K) nt = 0.02 mole הלחץ הכללי שווה לסכום הלחצים של המים ושל המימן: Pt = PH2 + PH2O מכאן שהלחץ של המימן הינו: 745 mmHg = PH mmHg PH2 = mmHg

39 השבר המולי של המימן הינו: XH2 = PH2/Pt
XH2 = 719.8mmHg/745 mmHg = 0.966 ולכן מספר המולים של המימן הינו: nH2 = XH2 . nt nH2 = mole = mole