Kinetik Teori ve Gazlarda Difüzyon

9 soru

Soru 1Soru

Sıcaklığı 27 C27\text{ }^\circ\text{C} olan ideal bir gazın ortalama difüzyon hızını 22 katına çıkarmak için gazın sıcaklığı kaç C^\circ\text{C}'ye çıkarılmalıdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 927927

Cevap

Gazın sıcaklığı 927 C927\text{ }^\circ\text{C}'ye çıkarılmalıdır.
Gazın ilk sıcaklığı olan 27 C27\text{ }^\circ\text{C} mutlak sıcaklık ölçeğinde 300 K300\text{ K}'e karşılık gelir. Difüzyon hızının 22 katına çıkması için mutlak sıcaklığın 22=42^2 = 4 katına çıkması, yani 1200 K1200\text{ K} olması gerekir. Bu değer Celsius cinsine dönüştürüldüğünde 1200273=927 C1200 - 273 = 927\text{ }^\circ\text{C} elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
İlk sıcaklık değeri Kelvin mutlak sıcaklık birimine çevrilir.
T1=27+273=300 KT_1 = 27 + 273 = 300\text{ K}
Gaz yasaları ve kinetik teori hesaplamalarında mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
2
Difüzyon hızı ile sıcaklık arasındaki ilişki belirlenir.
vTv \propto \sqrt{T}
Kinetik teoriye göre ideal bir gazın difüzyon hızı mutlak sıcaklığının kareköküyle doğru orantılıdır.
3
Hızın 22 katına çıkması için mutlak sıcaklığın kaç katına çıkması gerektiği hesaplanır.
T2=4T1T_2 = 4 \cdot T_1
Hızın 22 katına çıkması için, karekök içerisindeki sıcaklığın 22=42^2 = 4 katına çıkması gerekir.
4
Son durumdaki mutlak sıcaklık hesaplanır.
T2=4300 K=1200 KT_2 = 4 \cdot 300\text{ K} = 1200\text{ K}
İlk mutlak sıcaklık olan 300 K300\text{ K} değeri 44 ile çarpılır.
5
Elde edilen Kelvin cinsindeki son sıcaklık Celsius birimine dönüştürülür.
t2=1200273=927 Ct_2 = 1200 - 273 = 927\text{ }^\circ\text{C}
Soru kökünde sıcaklığın kaç C^\circ\text{C} olması gerektiği sorulmaktadır.

Anahtar Kavram

İdeal gazların difüzyon hızı mutlak sıcaklıklarının karekökü ile doğru orantılıdır.
Soru 2Soru

Belirli bir cam borunun bir ucundan 27 C27\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta gönderilen NeNe gazı, boruyu 15 saniyede15\text{ saniyede} terk etmektedir. Aynı cam borunun diğer ucundan aynı miktarda gönderilen SOxSO_x gazının boruyu yine 15 saniyede15\text{ saniyede} terk edebilmesi için sıcaklığının 927 C927\text{ }^\circ\text{C} olması gerekmektedir.

Buna göre, SOxSO_x bileşiğindeki xx sayısı kaçtır?

(Mol kütleleri: Ne=20 g/molNe = 20\text{ g/mol}, S=32 g/molS = 32\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol})

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3

Cevap

Bileşikteki xx sayısı 3'tür.
Bileşiğin mol kütlesi Graham Yasası kullanılarak hesaplandığında 80 g/mol olarak bulunur. Kükürt ve oksijen atomlarının mol kütlelerinden yola çıkılarak bileşikteki oksijen sayısı (x) 3 olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların santigrat cinsinden verilen sıcaklıklarını mutlak sıcaklığa (Kelvin) dönüştürmek.
TNe=300 KT_{Ne} = 300\text{ K} ve TSOx=1200 KT_{SO_x} = 1200\text{ K}
Gaz yasalarında ve difüzyon hesaplamalarında mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
2
Gazların aynı yolu aynı sürede aldıklarını belirleyerek hızlarının eşitliğini Graham Yasası ile ilişkilendirmek.
υNe=υSOx    TNeMNe=TSOxMSOx\upsilon_{Ne} = \upsilon_{SO_x} \implies \frac{T_{Ne}}{M_{Ne}} = \frac{T_{SO_x}}{M_{SO_x}}
Aynı mesafeyi aynı sürede tamamlayan gazların difüzyon hızları eşittir.
3
Sıcaklık ve mol kütlesi değerlerini yerine yazarak SOxSO_x gazının mol kütlesini hesaplamak.
MSOx=80 g/molM_{SO_x} = 80\text{ g/mol}
Eşitlikten bilinmeyen gazın mol kütlesi çekilir.
4
Bulunan mol kütlesinden yararlanarak bileşiğin formülündeki xx sayısını bulmak.
x=3x = 3
Kükürt ve oksijenin atom kütleleri toplamı bileşiğin mol kütlesine (80 g/mol) eşitlenir.

Anahtar Kavram

Graham Yasası'na göre gazların difüzyon hızı, mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru, mol kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır.
Soru 3Soru

İki ucu açık 120 cm120\text{ cm} uzunluğundaki boş bir cam borunun sol ucundan 27 C27\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıktaki HeHe gazı, sağ ucundan ise TT sıcaklığındaki SO2SO_2 gazı aynı anda gönderiliyor.

Gazlar cam borunun sol ucundan 80 cm80\text{ cm} uzaklıkta karşılaştıklarına göre, SO2SO_2 gazının sıcaklığı (TT) kaç C^\circ\text{C}'dir?
(Mol kütleleri: He=4 g/molHe = 4\text{ g/mol}, SO2=64 g/molSO_2 = 64\text{ g/mol})

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 927

Cevap

927 °C
HeHe gazının aldığı yol 80 cm80\text{ cm}, SO2SO_2 gazının aldığı yol ise 40 cm40\text{ cm}'dir. Bu durumda hızlar oranı vHevSO2=2\frac{v_{He}}{v_{SO_2}} = 2 olur. Graham Difüzyon Yasası formülü (vHevSO2=THe×MSO2TSO2×MHe\frac{v_{He}}{v_{SO_2}} = \sqrt{\frac{T_{He} \times M_{SO_2}}{T_{SO_2} \times M_{He}}}) uygulandığında ve THe=300 KT_{He} = 300\text{ K} değeri yerine yazıldığında, SO2SO_2 gazının mutlak sıcaklığı 1200 K1200\text{ K} olarak bulunur. Bu değer Celsius birimine çevrildiğinde 927 C927\text{ }^\circ\text{C} elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların cam boruda aldıkları yolları belirleyerek difüzyon hızları oranını bulmak.
HeHe gazı 80 cm80\text{ cm}, SO2SO_2 gazı ise 12080=40 cm120 - 80 = 40\text{ cm} yol almıştır. Buradan hızlar oranı vHevSO2=8040=2\frac{v_{He}}{v_{SO_2}} = \frac{80}{40} = 2 olarak bulunur.
Aynı sürede alınan yol, gazlar��n difüzyon hızları ile doğru orantılıdır.
2
HeHe gazının sıcaklığını Kelvin birimine çevirmek.
THe=27+273=300 KT_{He} = 27 + 273 = 300\text{ K}
Gaz yasaları ve difüzyon hesaplamalarında mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
3
Graham Difüzyon Yasası'nı uygulayarak SO2SO_2 gazının mutlak sıcaklığını (TSO2T_{SO_2}) hesaplamak.
2=300TSO2×644    2=4300TSO2    12=300TSO2    14=300TSO2    TSO2=1200 K2 = \sqrt{\frac{300}{T_{SO_2}} \times \frac{64}{4}} \implies 2 = 4 \sqrt{\frac{300}{T_{SO_2}}} \implies \frac{1}{2} = \sqrt{\frac{300}{T_{SO_2}}} \implies \frac{1}{4} = \frac{300}{T_{SO_2}} \implies T_{SO_2} = 1200\text{ K}
Graham Yasası'na göre gazların difüzyon hızlarının oranı, mutlak sıcaklıklarının karekökü ile doğru, mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır.
4
SO2SO_2 gazının Kelvin cinsinden bulunan sıcaklığını Celsius (C^\circ\text{C}) birimine dönüştürmek.
tSO2=1200273=927 Ct_{SO_2} = 1200 - 273 = 927\text{ }^\circ\text{C}
Soruda sıcaklık değeri Celsius (C^\circ\text{C}) cinsinden sorulmuştur.

Anahtar Kavram

Graham Difüzyon Yasası ve sıcaklık-mol kütlesi ilişkisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 4Soru

Aşağıda farklı sıcaklıklarda bulunan ideal gazlar verilmiştir:

I. 200 K200\text{ K} sıcaklığındaki H2H_2 gazı
II. 300 K300\text{ K} sıcaklığındaki HeHe gazı
III. 600 K600\text{ K} sıcaklığındaki CH4CH_4 gazı
IV. 1200 K1200\text{ K} sıcaklığındaki SO2SO_2 gazı

Bu gazların ortalama difüzyon hızlarını en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

(Mol kütleleri: H=1 g/molH = 1\text{ g/mol}, He=4 g/molHe = 4\text{ g/mol}, C=12 g/molC = 12\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol}, S=32 g/molS = 32\text{ g/mol})

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Gazların ortalama difüzyon hızları en yüksek olandan en düşük olana doğru sırasıyla H2H_2, HeHe, CH4CH_4 ve SO2SO_2 şeklindedir.
Gazların difüzyon hızları T/M\sqrt{T/M} değeri ile doğru orantılıdır. Yapılan hesaplamalar sonucunda en yüksek değer 1010 ile H2H_2 gazına, en düşük değer ise yaklaşık 4334{}33 ile SO2SO_2 gazına aittir. Bu nedenle doğru sıralama H2>He>CH4>SO2H_2 > He > CH_4 > SO_2 şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Verilen ideal gazların mol kütlelerini (MM) parantez içindeki atom kütlelerinden yararlanarak hesaplayınız.
H2H_2 için: 2×1=2 g/mol2 \times 1 = 2\text{ g/mol}
HeHe için: 4 g/mol4\text{ g/mol}
CH4CH_4 için: 12+4×1=16 g/mol12 + 4 \times 1 = 16\text{ g/mol}
SO2SO_2 için: 32+2×16=64 g/mol32 + 2 \times 16 = 64\text{ g/mol}
Ortalama difüzyon hızı moleküllerin mol kütlesiyle ilişkili olduğundan bu değerlerin bulunması gerekir.
2
Kinetik teoriye göre gazların ortalama difüzyon hızlarının (vv) mutlak sıcaklık (TT) ve mol kütlesi (MM) ile olan matematiksel ilişkisini belirleyiniz.
vTMv \propto \sqrt{\frac{T}{M}} bağıntısı geçerlidir.
Hızın sıcaklığın kareköküyle doğru, mol kütlesinin kareköküyle ters orantılı olduğunu kullanmak karşılaştırma yapmayı sağlar.
3
Her bir gaz için TM\frac{T}{M} oranını hesaplayınız.
- H2H_2 için: 2002=100\frac{200}{2} = 100
- HeHe için: 3004=75\frac{300}{4} = 75
- CH4CH_4 için: 60016=375\frac{600}{16} = 37{}5
- SO2SO_2 için: 120064=1875\frac{1200}{64} = 18{}75
Kök içindeki değerleri karşılaştırarak doğrudan hız sıralamasına ulaşmak hedeflenir.
4
Hesaplanan oranların büyüklüklerini karşılaştırarak gazların hızlarını sıralayınız.
100>75>375>1875100 > 75 > 37{}5 > 18{}75 olduğundan ortalama difüzyon hızları sırasıyla vH2>vHe>vCH4>vSO2v_{H_2} > v_{He} > v_{CH_4} > v_{SO_2} şeklindedir.
Oranların karekökü alındığında da büyüklük sıralaması değişmeyeceğinden, en büyük orana sahip olan gaz en hızlıdır.

Anahtar Kavram

Graham Difüzyon Yasası'na göre gazların yayılma hızları, mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru, mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır.
Soru 5Soru

Eşit mol sayısında XX ve YY ideal gazlarını içeren özdeş iki kabın sıcaklıkları sırasıyla 527 C527\text{ }^\circ\text{C} ve 127 C127\text{ }^\circ\text{C} olarak ölçülmüştür. Bu kaplarda bulunan özdeş musluklar aynı anda ve eşit süreliğine açılıp kapatıldığında; birinci kaptaki XX gazının %80\%80'inin, ikinci kaptaki YY gazının ise %20\%20'sinin effüzlendiği (kaptan dışarı kaçtığı) belirleniyor.

Buna göre, XX ve YY gazlarının mol kütleleri arasındaki oran (MXMY\frac{M_X}{M_Y}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 18\frac{1}{8}

Cevap

Gazların mol kütleleri arasındaki oran MXMY=18\frac{M_X}{M_Y} = \frac{1}{8} olarak bulunur.
Gazların effüzyon hızları oranı, mutlak sıcaklıklarının karekökü ile doğru, mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır. Sıcaklıklar Kelvin'e çevrildiğinde TX=800 KT_X = 800\text{ K} ve TY=400 KT_Y = 400\text{ K} olur. Aynı sürede ayrılan miktarların oranı hız oranını (vX/vY=4v_X/v_Y = 4) verir. Graham Yasası denkleminden MXMY\frac{M_X}{M_Y} oranı 18\frac{1}{8} olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların sıcaklıklarını Celsius biriminden Kelvin birimine çevirmek.
TX=527+273=800 KT_X = 527 + 273 = 800\text{ K} ve TY=127+273=400 KT_Y = 127 + 273 = 400\text{ K}
Kinetik teoride difüzyon ve effüzyon hesaplamalarında mutlak sıcaklık (TT, Kelvin cinsinden) kullanılmalıdır.
2
Eşit sürede kaplardan ayrılan gaz miktarlarından yararlanarak effüzyon hızları oranını belirlemek.
vX/vY=8020=4v_X / v_Y = \frac{80}{20} = 4
Aynı sürede kaptan kaçan gaz miktarı, o gazın effüzyon hızı ile doğru orantılıdır.
3
Graham Difüzyon Yasasını uygulayarak gazların mol kütleleri oranını hesaplamak.
vXvY=TXTYMYMX    4=800400MYMX    16=2MYMX    MYMX=8    MXMY=18\frac{v_X}{v_Y} = \sqrt{\frac{T_X}{T_Y} \cdot \frac{M_Y}{M_X}} \implies 4 = \sqrt{\frac{800}{400} \cdot \frac{M_Y}{M_X}} \implies 16 = 2 \cdot \frac{M_Y}{M_X} \implies \frac{M_Y}{M_X} = 8 \implies \frac{M_X}{M_Y} = \frac{1}{8}
Bir gazın effüzyon hızı, mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru, mol kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Graham'ın Difüzyon ve Effüzyon Yasası
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 6Soru

Kinetik teoriye göre, ideal gazların ortalama difüzyon (yayılma) hızları; mutlak sıcaklığ��n karekökü ile doğru, mol kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır.

Laboratuvarda bulunan özdeş üç kapta aşağıdaki ideal gaz örnekleri bulunmaktadır:

* I. 100 K100\text{ K} sıcaklıkta HeHe gazı
* II. 900 K900\text{ K} sıcaklıkta CH4CH_4 gazı
* III. 400 K400\text{ K} sıcaklıkta SO2SO_2 gazı

Buna göre, bu kaplardaki gaz moleküllerinin ortalama yayılma hızlarını en yavaştan en hızlıya do��ru sıralayınız.

(H=1 g/molH = 1\text{ g/mol}, He=4 g/molHe = 4\text{ g/mol}, C=12 g/molC = 12\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol}, S=32 g/molS = 32\text{ g/mol})

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Gaz moleküllerinin ortalama yay��lma hızlarının en yavaştan en hızlıya doğru sıralanışı: III (SO2SO_2), I (HeHe), II (CH4CH_4) şeklindedir.
Graham Yayılma Yasası formülü (vTMAv \propto \sqrt{\frac{T}{M_A}}) uygulandığında gazların hız katsayıları SO2SO_2 için 2,52,5, HeHe için 55 ve CH4CH_4 için 7,57,5 olarak bulunur. Bu durum en yavaş gazın SO2SO_2 (III), ortanca gazın HeHe (I) ve en hızlı gazın CH4CH_4 (II) olduğunu gösterir.

Adım Adım Çözüm

1
Verilen atom kütlelerini kullanarak gazların mol kütlelerini (MAM_A) hesaplayın.
He=4 g/molHe = 4\text{ g/mol}, CH4=12+4×1=16 g/molCH_4 = 12 + 4 \times 1 = 16\text{ g/mol}, SO2=32+2×16=64 g/molSO_2 = 32 + 2 \times 16 = 64\text{ g/mol} olarak hesaplanır.
Gaz moleküllerinin hızlarını karşılaştırmak için öncelikle mol kütlelerinin belirlenmesi gerekir.
2
Graham Yayılma Yasası bağıntısını (vTMAv \propto \sqrt{\frac{T}{M_A}}) her gaz örneği için uygulayarak oransal hızları bulun.
I. HeHe için: vI1004=5v_I \propto \sqrt{\frac{100}{4}} = 5
II. CH4CH_4 için: vII90016=7,5v_{II} \propto \sqrt{\frac{900}{16}} = 7,5
III. SO2SO_2 için: vIII40064=2,5v_{III} \propto \sqrt{\frac{400}{64}} = 2,5
Gaz moleküllerinin ortalama hızları mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru, mol kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır.
3
Bulunan oransal hız değerlerini en yavaştan en hızlıya (küçükten büyüğe) doğru karşılaştırarak sıralayın.
2,5<5<7,52,5 < 5 < 7,5 olduğundan hız sıralaması vIII<vI<vIIv_{III} < v_I < v_{II} yani III < I < II şeklindedir.
Hız katsayısı en küçük olan gaz en yavaş yayılan, en büyük olan gaz ise en hızlı yayılandır.

Anahtar Kavram

Graham Yayılma Yasası uyarınca gazların difüzyon hızları mutlak sıcaklığın kareköküyle doğru, mol kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 7Soru

Belirli bir sıcaklıkta bulunan He\text{He} (4 g/mol4\text{ g/mol}), CH4\text{CH}_4 (16 g/mol16\text{ g/mol}) ve SO2\text{SO}_2 (64 g/mol64\text{ g/mol}) ideal gazlarının molekül hızı dağılım eğrileri aşağıdaki grafikte I, II ve III olarak gösterilmiştir.

Buna göre, grafikteki eğriler ve bu gazların özellikleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Eğri I SO2\text{SO}_2 gazına, Eğri III ise He\text{He} gazına aittir.

Cevap

Eğri I'in SO2\text{SO}_2 gazına, Eğri III'ün ise He\text{He} gazına ait olduğunu belirten ifade doğrudur.
Kinetik teoriye göre, aynı sıcaklıkta bulunan gazların ortalama kinetik enerjileri eşittir. Ancak ortalama hızları mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır (v1/MAv \propto 1/\sqrt{M_A}). Mol kütlesi en büyük olan SO2\text{SO}_2 (64 g/mol64\text{ g/mol}) gazının molekülleri en yavaş hareket eder ve bu gaz tepe noktası en solda olan Eğri I ile temsil edilir. Mol kütlesi en küçük olan He\text{He} (4 g/mol4\text{ g/mol}) gazının molekülleri ise en hızlı hareket eder ve tepe noktası en sağda yer alan Eğri III ile temsil edilir. Dolayısıyla Eğri I'in SO2\text{SO}_2'ye ve Eğri III'ün He\text{He}'ye ait olduğunu belirten ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların mol kütlelerini belirleyip kinetik teoriye göre hızları arasındaki ilişkiyi kurmak.
He=4 g/mol\text{He} = 4\text{ g/mol}, CH4=16 g/mol\text{CH}_4 = 16\text{ g/mol} ve SO2=64 g/mol\text{SO}_2 = 64\text{ g/mol}'dir. Kinetik teoriye göre gazların ortalama hızları mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır: v1MAv \propto \frac{1}{\sqrt{M_A}}.
Sıcaklık sabit olduğundan hızlar yalnızca mol kütlesine bağlıdır. Mol kütlesi küçük olan gaz daha hızlıdır.
2
Hız ilişkisinden yola çıkarak grafikteki eğrileri gazlarla eşleştirmek.
vHe>vCH4>vSO2v_{\text{He}} > v_{\text{CH}_4} > v_{\text{SO}_2} ilişkisinden dolayı en yüksek hıza sahip olan He\text{He} gazı Eğri III, en düşük hıza sahip olan SO2\text{SO}_2 gazı Eğri I, orta hızdaki CH4\text{CH}_4 gazı ise Eğri II ile temsil edilir.
Grafikte sağa doğru gidildikçe molekül hızı arttığından, tepe noktası en sağda olan eğri en hızlı gaza aittir.
3
Elde edilen sonuçlara göre doğru seçeneği belirlemek.
Eğri I'in SO2\text{SO}_2 gazına, Eğri III'ün ise He\text{He} gazına ait olduğunu belirten ifadenin doğru olduğu görülür.
Seçeneklerdeki ifadelerin doğruluğu eğri-gaz eşleştirmeleriyle kontrol edilir.

Anahtar Kavram

Kinetik Teori ve Gazlarda Difüzyon
Soru 8Soru

Aynı sıcaklık ve basınçta bulunan ideal CH4CH_4 ve SO2SO_2 gazlarından, 1,6 gram CH41,6\text{ gram } CH_4 gazının gözenekli bir engelden tamamen efüzlenmesi (dışarıya süzülmesi) 10 saniye10\text{ saniye} sürmektedir.

Buna göre, aynı koşullarda özdeş bir engelden 20 saniyede20\text{ saniyede} efüzlenen SO2SO_2 gazı kaç gramdır?
(H=1 g/molH = 1\text{ g/mol}, C=12 g/molC = 12\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol}, S=32 g/molS = 32\text{ g/mol})

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6.4

Cevap

Efüzlenen SO2 gazının kütlesi 6,4 gramdır.
Aynı sıcaklıkta ideal gazların efüzyon hızları mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır. CH4 ve SO2 gazlarının mol kütleleri sırasıyla 16 g/mol ve 64 g/mol olduğundan, CH4 gazının hızı SO2 gazının 2 katıdır. 10 saniyede 0,1 mol CH4 gazı efüzlendiğine göre, 2 kat daha yavaş olan SO2 gazından 20 saniyede 0,1 mol efüzlenir. 0,1 mol SO2 ise 6,4 gramdır.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların mol kütlelerini hesaplamak
M(CH4) = 16 g/mol, M(SO2) = 64 g/mol
Dif��zyon hızlarını karşılaştırabilmek için öncelikle gazların mol kütleleri belirlenmelidir.
2
Efüzlenen CH4 gazının mol sayısını bulmak
n(CH4) = 0,1 mol
Graham Yasası'ndaki efüzyon hızı birim zamandaki mol sayısı üzerinden değerlendirilir.
3
Graham Yasası'na göre hız oranını bulmak
r(CH4) / r(SO2) = 2
Sıcaklıkları aynı olan gazların yayılma hızlarının oranı, mol kütlelerinin karekökünün ters oranı ile bulunur.
4
Efüzlenen SO2 gazının mol sayısını hesaplamak
n(SO2) = 0,1 mol
CH4 gazı 2 kat hızlı olduğundan, 10 saniyede 0,1 mol CH4 efüzlenirken, SO2 gazından 20 saniyede 0,1 mol efüzlenecektir.
5
SO2 gazının kütlesini hesaplamak
m(SO2) = 6,4 gram
Mol sayısı ile mol kütlesi çarpılarak kütleye geçiş yapılır.

Anahtar Kavram

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası
Soru 9Soru

Belirli koşullarda, sabit hacimli iki ayrı kapta sırasıyla 127 C127\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta ideal He\text{He} (4 g/mol4\text{ g/mol}) gazı ve 527 C527\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta ideal O2\text{O}_2 (32 g/mol32\text{ g/mol}) gazı bulunmaktadır.

Buna göre, He\text{He} gazının ortalama difüzyon hızının, O2\text{O}_2 gazının ortalama difüzyon hızına oranı (ϑHeϑO2\frac{\vartheta_{\text{He}}}{\vartheta_{\text{O}_2}}) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 22

Cevap

Gazların mutlak sıcaklıkları ve mol kütleleri kullanılarak hesaplanan difüzyon hızları oranı 2'dir.
Gazların difüzyon hızları mutlak sıcaklığın kareköküyle doğru, mol kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır. Sıcaklıklar Kelvin birimine dönüştürüldüğünde sırasıyla 400 K400\text{ K} ve 800 K800\text{ K} değerleri elde edilir. Graham Difüzyon Yasası bağıntısı uygulandığında hızlar oranı 2 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Celsius sıcaklık değerlerini Kelvin birimine dönüştürmek.
THe=127+273=400 KT_{\text{He}} = 127 + 273 = 400\text{ K} ve TO2=527+273=800 KT_{\text{O}_2} = 527 + 273 = 800\text{ K} olarak bulunur.
Kinetik teori hesaplamalarında gazların mutlak sıcaklık değerleri kullanılmalıdır.
2
Graham Difüzyon Yasası formülünü kurmak.
ϑHeϑO2=THeTO2MO2MHe\frac{\vartheta_{\text{He}}}{\vartheta_{\text{O}_2}} = \sqrt{\frac{T_{\text{He}}}{T_{\text{O}_2}} \cdot \frac{M_{\text{O}_2}}{M_{\text{He}}}} formülü elde edilir.
Gazların dif��zyon hızları, mutlak sıcaklıklarının kareköküyle doğru, mol kütlelerinin kareköküyle ters orantılıdır.
3
Verilen değerleri formüle yerleştirip oranı hesaplamak.
ϑHeϑO2=400800324=128=4=2\frac{\vartheta_{\text{He}}}{\vartheta_{\text{O}_2}} = \sqrt{\frac{400}{800} \cdot \frac{32}{4}} = \sqrt{\frac{1}{2} \cdot 8} = \sqrt{4} = 2 olarak bulunur.
Matematiksel işlemleri tamamlayarak gazların difüzyon hızları oranını belirlemek.

Anahtar Kavram

Graham Difüzyon Yasası
Kinetik Teori ve Gazlarda Difüzyon Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin