Soru

Zorluk: ZorSıvı Üzerinde Toplanan Gazlar

Şekildeki sistemde 25C25^\circ\text{C} sıcaklıkta muslukla ayrılmış iki kaptan birincisinde (V=2 LV = 2\text{ L}) sıvı su (H2O(s)H_2O(s)) ile dengede H2O(g)H_2O(g) buharı ve He(g)He(g) gazı bulunmaktadır. Bu kaptaki toplam bas��nç 418 mmHg418\text{ mmHg}'dir. İkinci kapta ise (V=3 LV = 3\text{ L}) aynı sıcaklıkta 500 mmHg500\text{ mmHg} basınç yapan kuru Ne(g)Ne(g) gazı bulunmaktadır.

Sabit sıcaklıkta kaplar arasındaki musluk açılıp sistem yeniden dengeye ulaştığında kaptaki toplam gaz basıncı kaç mmHg\text{mmHg} olur?

(25C25^\circ\text{C}'ta suyun buhar basıncı 18 mmHg18\text{ mmHg}'dir. Sıvı suyun hacmi ve gazların suda çözünürlüğü ihmal edilecektir. Kapta sıvı suyun tamamen buharlaşmadığı kabul edilecektir.)

Cevap: 478 mmHg

Cevap

Son durumdaki toplam gaz basıncı 478 mmHg478\text{ mmHg}'dir.
Musluk açıldığında gazların yayıldığı toplam hacim 5 L5\text{ L} olur. Helyum gazının başlangıçtaki kısmi basıncı 41818=400 mmHg418 - 18 = 400\text{ mmHg}'dir. 2 L2\text{ L}'den 5 L5\text{ L}'ye genleşen helyumun son basıncı 160 mmHg160\text{ mmHg} olur. 3 L3\text{ L}'den 5 L5\text{ L}'ye genleşen neonun son basıncı ise 300 mmHg300\text{ mmHg} olur. Sıcaklık değişmediği için suyun buhar basıncı 18 mmHg18\text{ mmHg} olarak sabit kalır. Bunların toplamı son toplam basıncı 478 mmHg478\text{ mmHg} yapar.

Adım Adım Çözüm

1
1. kaptaki helyum gazının başlangıç kısmi basıncını hesaplamak.
PHe=400 mmHgP_{He} = 400\text{ mmHg}
Toplam basınç, helyum gazının kısmi basıncı ile suyun buhar basıncının toplamına eşittir (Ptoplam=PHe+PH2OP_{\text{toplam}} = P_{He} + P_{H_2O}).
2
Musluk açıldıktan sonra helyum ve neon gazlarının son kısmi basınçlarını Boyle Yasası yardımıyla hesaplamak.
PHe=160 mmHgP'_{He} = 160\text{ mmHg} ve PNe=300 mmHgP'_{Ne} = 300\text{ mmHg}
Sabit sıcaklıkta gazların hacimleri değiştiğinde kısmi basınçları P1V1=P2V2P_1 V_1 = P_2 V_2 ilişkisine göre hesaplanır.
3
Son durumdaki toplam gaz basıncını hesaplamak.
Ptoplam, son=478 mmHgP_{\text{toplam, son}} = 478\text{ mmHg}
Sıcaklık değişmediği ve kapta sıvı su kalmaya devam ettiği için suyun denge buhar basıncı sabit kalır. Toplam basınç, tüm gazların kısmi basınçları ile su buharının kısmi basıncının toplamıdır.

Anahtar Kavram

Sıvı üzerinde toplanan gazlarda, toplam basınç ideal gazların kısmi basınçları ile sıvının denge buhar basıncının toplamına eşittir. Hacim değiştiğinde ideal gazların basıncı değişirken, sıvı-buhar dengesindeki buharın basıncı (sıcaklık sabit olduğu sürece) değişmez.
Bu soruyu puanla