Tanecik hacimlerinin sıfır kabul edildiği ve mutlak sıfır noktasına kadar (0 Kelvin) gaz halini koruyan gazlara ideal gaz denir. Doğada ideal gaz yoktur ancak ideal gaz modelleriyle yapılabilecek tahminler gerçek hayattaki davranışları modellemek için kullanılabilmektedir. İdeal gaz denklemi şu şekilde formulüze edilir:
PV = nRT
Denklemdeki;
- P: İdeal gazın herhangi bir durumdaki basıncını (atm biriminden)
- V: İdeal gazın hacmini (litre cinsinden)
- n: İdeal gazın mol sayısını
- R: İdeal gaz sabitini [0.082 (L.atm/mol.K)]
- T: İdeal gazın kelvin sıcaklığındaki değerini (C+273)
temsil eder.
Genel Uygulama
Genel olarak ideal özellik gösterdiğini düşündüğümüz gazın ilk ve son durumdaki verileri aşağıdaki gibi olursa şu şekilde formulize edilebilir.
- İlk durum = P1, V1, T1, n1
- Son durum = P2, V2, T2, n2
Genel Kural: İdeal gaz yasasında 4 tane değişkenin birbirine göre durumu incelenmektedir. Herhangi iki durumun hesaplanmasında sabit olan koşullar yok sayılayarak düşünülüp sadece değişen koşulları göz önüne alarak hesaplama yapabilirsiniz.
Özel Durumlar
İdeal gaz yasası uygulamalarından başlıca “basınç-hacim”, “hacim-mol sayısı”, “mol kütlesi” hesaplamaları yapılabildiği gibi bir çok hesaplama yapılabilmektedir.
Basınç – Hacim İlişkisi Hesaplanması
Basınç hacim ilişkisini hesaplarken; mol sayısı (madde sayısı, gaz kütlesi) ve sıcaklığın sabit olduğu düşünülerek şu şekilde formülize edilir;
P1.V1 = P2.V2
Hacim – Mol Sayısı İlişkisi Hesaplaması
Ana İpucu: Normal şartlar altında (273 Kelvin sıcaklık ve 1 atm basınç) 1 mol gaz 22,4L hacim kaplar.
P1.n2 = P2.n1
Basınç – Sıcaklık İlişkisi Hesaplama
P1.T2 = P2.T1
Mol Kütlesinin İdeal Gaz Yasası İle Hesaplanması
İdeal gaz yasası ile mol kanununu (n = m/Ma) birleştirir ve elde ettiğimiz denklemi düzenlersek;
Elde ederiz. Bu eşitlik yardımıyla kütle ve mol kütle hesaplamaları yapılabilir. Ayrıca yukarıdaki eşitlik yerine m/v gördüğümüz yere yoğunluk (d) yazılarak şu denklem elde edilir;
Farklı bir yöntemle mol kütlenin hesaplanması: Victor – Meyer Yöntemi
