Question

Difficulty: HardGerçek Gazlar ve Joule-Thomson Olayı

Gerçek gazların Joule-Thomson genleşmesi sırasındaki davranışları dikkate alındığında, 'Isıca yalıtılmış bir sistemde yüksek basınç altındaki gerçek bir gaz gözenekli bir engelden geçirilerek düşük basınçlı bir bölgeye aniden genleştirildiğinde, başlangıç sıcaklığı ne olursa olsun her zaman soğur.' ifadesi doğru mudur?

Answer: Answer

Answer

Verilen ifade yanlıştır. Gerçek gazlar Joule-Thomson genleşmesine uğradıklarında, başlangıç sıcaklıkları kendi tersinme sıcaklıklarının üzerinde ise soğumak yerine ısınırlar.
Gerçek gazların Joule-Thomson olayı sırasında her zaman soğumayacağı, tersinme sıcaklığının üzerinde ısınabilecekleri gerçeği nedeniyle bu ifade yanlıştır. Örneğin oda sıcaklığında genleşen helyum ve hidrojen gazları soğumaz, ısınır.

Step-by-Step Solution

1
Joule-Thomson olayının mekanizmasını analiz etmek.
Joule-Thomson olayı, ısıca yalıtılmış bir ortamda yüksek basınçtan düşük basınca genleşen gerçek gazların sıcaklığındaki değişimi açıklar. Gaz molekülleri genleşirken aralarındaki çekim kuvvetlerini yenmek için iş yapar ve bu iş için gereken enerjiyi kendi iç enerjisinden karşılar.
Genleşme sırasında sıcaklık değişiminin kaynağını ve sisteme dışarıdan ısı giriş çıkışı olmadığını (adyabatiklik) belirlemek için.
2
Tersinme sıcaklığı (inversion temperature) kavramını değerlendirmek.
Her gerçek gazın kendine özgü bir tersinme sıcaklığı vardır. Gaz ancak bu sıcaklığın altındayken Joule-Thomson genleşmesiyle soğutulabilir. Eğer başlangıç sıcaklığı tersinme sıcaklığının üzerinde ise gaz genleşirken ısınır.
Gerçek gazların her sıcaklıkta soğuyup soğumayacağını belirleyen sınır koşulu tanımlamak için.
3
Oda sıcaklığındaki helyum (HeHe) ve hidrojen (H2H_2) gibi gazların durumunu incelemek.
Oda sıcaklığında (25C25^\circ\text{C}) genleştirilen helyum ve hidrojen gazları, tersinme sıcaklıkları oda sıcaklığının çok altında olduğu için soğumaz, aksine ısınır.
İfadenin 'her zaman' ve 'başlangıç sıcaklığı ne olursa olsun' kısımlarının yanlışlığını somut örneklerle test etmek için.

Key Concept

Gerçek gazların Joule-Thomson genleşmesinde sıcaklık değişiminin yönü, gazın başlangıç sıcaklığı ile tersinme sıcaklığı arasındaki ilişkiye bağlıdır.
Rate this question