Examkin

Question

Difficulty: Very hardGaz Karışımları ve Kısmi Basınç

27 °C sıcaklıkta bulunan şekildeki sistemde, 2 L hacimli sabit hacimli A kabında He gazı, sıvı su ve sıvısıyla dengede su buharı bulunmaktadır. A kabındaki toplam basınç 791,16 mmHg olarak ölçülmüştür. Aynı sıcaklıkta bulunan 3 L hacimli sabit hacimli B kabında ise 760 mmHg basınç yapan Ne gazı bulunmaktadır. Kaplar arasındaki M musluğu açılıp sıcaklık 27 °C'ta sabit tutularak sistemin yeniden dengeye gelmesi sağlanıyor. Başlangıçta A kabında sistemin hacim değişimini karşılayacak miktarda sıvı su bulunmaktadır. Buna g��re, sistem yeniden dengeye ulaştığında; I. Kaptaki toplam basınç 791,16 mmHg olur. II. Sıvı haldeki su kütlesi 0,09 gram azalır. III. He gazının kısmi basıncı 304 mmHg olur. yargılarından hangileri doğrudur? (27 °C'ta suyun denge buhar basıncı 31,16 mmHg'dır. H2O=18 g/molH_2O = 18\text{ g/mol}, R=0,082 L⋅atm/(mol⋅K)R = 0,082\text{ L}\cdot\text{atm}/(\text{mol}\cdot\text{K}), 1 atm=760 mmHg1\text{ atm} = 760\text{ mmHg}, suyun kendi hacmi ve gazların sudaki çözünürlüğü ihmal edilecektir.)

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    I ve II
  3. C
    I ve III
  4. D
    II ve III
  5. I, II ve IIIAnswer

Answer

Sistem yeniden dengeye ulaştığında kaptaki toplam basınç 791,16 mmHg olur, sıvı su kütlesi 0,09 gram azalır ve He gazının kısmi basıncı 304 mmHg olur.
Yapılan hesaplamalarda helyum gazının son kısmi basıncı 304 mmHg, neon gazının son kısmi basıncı 456 mmHg bulunmuş ve suyun buhar basıncı olan 31,16 mmHg eklenerek toplam basıncın yine 791,16 mmHg olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca buharlaşan su miktarı ideal gaz yasasından 0,09 gram olarak hesaplanarak sıvı kütlesindeki azalmanın bu değere eşit olduğu bulunmuştur.

Step-by-Step Solution

1
A kabındaki He gazının başlangıçtaki kısmi basıncını hesaplayınız.
PHe, ilk=Ptoplam, A−Pbuhar=791,16−31,16=760 mmHg=1 atmP_{\text{He, ilk}} = P_{\text{toplam, A}} - P_{\text{buhar}} = 791,16 - 31,16 = 760\text{ mmHg} = 1\text{ atm}
A kabındaki toplam basınç, He gazının kısmi basıncı ile suyun buhar basıncının toplamına eşittir.
2
Musluk açıldıktan sonra He ve Ne gazlarının son kısmi basınçlarını hesaplayınız.
PHe, son=PHe, ilk×VAVA+VB=760×25=304 mmHgP_{\text{He, son}} = P_{\text{He, ilk}} \times \frac{V_A}{V_A + V_B} = 760 \times \frac{2}{5} = 304\text{ mmHg} (0,4 atm0,4\text{ atm})
PNe, son=PNe, ilk×VBVA+VB=760×35=456 mmHgP_{\text{Ne, son}} = P_{\text{Ne, ilk}} \times \frac{V_B}{V_A + V_B} = 760 \times \frac{3}{5} = 456\text{ mmHg} (0,6 atm0,6\text{ atm})
Sıcaklık sabitken hacim değişimiyle gazların kısmi basınçları Boyle Yasasına göre ters orantılı olarak değişir.
3
Yeni dengedeki toplam basıncı bulunuz.
Ptoplam, son=PHe, son+PNe, son+Pbuhar=304+456+31,16=791,16 mmHgP_{\text{toplam, son}} = P_{\text{He, son}} + P_{\text{Ne, son}} + P_{\text{buhar}} = 304 + 456 + 31,16 = 791,16\text{ mmHg}
Sıcaklık sabit kaldığı sürece ve kapta sıvı su bulunduğu müddetçe suyun denge buhar basıncı değişmez (31,16 mmHg31,16\text{ mmHg} kalır).
4
Sıvı kütlesindeki değişimi bulmak için buharlaşan suyun mol sayısını ve kütlesini hesaplayınız.
Su buharının kapladığı hacim 2 L2\text{ L}'den 5 L5\text{ L}'ye çıkmıştır (hacim artışı ΔV=3 L\Delta V = 3\text{ L}). Suyun denge buhar basıncı 31,16 mmHg=0,041 atm31,16\text{ mmHg} = 0,041\text{ atm}'dir. Buharlaşan suyun mol sayısı:
Δnbuhar=Pbuhar⋅ΔVR⋅T=0,041⋅30,082⋅300=0,12324,6=0,005 mol\Delta n_{\text{buhar}} = \frac{P_{\text{buhar}} \cdot \Delta V}{R \cdot T} = \frac{0,041 \cdot 3}{0,082 \cdot 300} = \frac{0,123}{24,6} = 0,005\text{ mol}.
Kütle değişimi:
Δm=0,005 mol×18 g/mol=0,09 gram\Delta m = 0,005\text{ mol} \times 18\text{ g/mol} = 0,09\text{ gram} sıvı su azalır.
Suyun buhar basıncının sabit kalabilmesi için hacim artışı oranında sıvı su buharlaşarak gaz fazına geçmelidir.

Key Concept

Kısmi basınç yasaları ve sıvı-buhar dengesinin hacim değişimiyle ilişkisi
Estimated Time:3m 0s
Rate this question

Topics

Gaz Karışımları ve Kısmi Basınç

More questions from this topic