İzobarik dönüşüm. Gazların izobarik dönüşümü

Gaz sabit bir basınçta olduğunda izobarik bir dönüşüm meydana gelir. Örneğin, açık bir ortamda yapılırsa, basınç değişmeyecek olan atmosferik basınç olacağından dönüşüm izobarik olacaktır.

Bu durumda, sıcaklık ve hacim değişir. Önde gelen iki bilim adamı, izobarik dönüşümlerdeki bu varyasyonun nasıl oluştuğunu inceledi. Gazların hacmini ve sıcaklığını ilk ilişkilendiren 1787'de Jacques Charles (1746-1823) idi ve daha sonra 1802 yılında Joseph Gay-Lussac (1778-1850) bu ilişkiyi nicelleştirdi.

Böylece, Charles/Gay-Lussac Yasası olarak bilinen gazların izobarik dönüşümlerini açıklayan bir yasa ortaya çıktı. Aşağıdaki gibi belirtilir:

"Sabit basınç sisteminde, sabit bir gaz kütlesinin hacmi, sıcaklıkla doğru orantılıdır."

Bu, sıcaklığı iki katına çıkarırsak, gazın kapladığı hacmin de iki katına çıkacağı anlamına gelir. Öte yandan sıcaklığı düşürürsek gaz hacmi de aynı oranda azalacaktır.

Bu çok basit bir deneyde görülebilir. Bir şişenin ağzına bir balon yerleştirirsek, sabit bir hava kütlesi sıkışacaktır. Bu şişeyi bir kase buzlu suya batırırsak balon söner. Şimdi sıcak su dolu bir kaba koyarsak balon dolacak.

Bunun nedeni, sıcaklık arttıkça gaz moleküllerinin kinetik enerjisinin artması ve hareket hızlarının da artmasıdır. Böylece gaz genişleyerek kapladığı hacmi arttırır ve balon şişer. Sıcaklığı düşürüp soğuk suya koyduğumuzda tersi olur.

İzobarik dönüşümlerde sıcaklık ve hacim arasındaki bu ilişki, aşağıdaki ilişki ile verilir:

V = k
T

Aşağıdaki grafikte görülebileceği gibi "k" bir sabittir:

V/T oranının her zaman bir sabit verdiğine dikkat edin:

_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400

Böylece, izobarik dönüşümler için aşağıdaki ilişkiyi kurabiliriz:

V_ilk = V_son
T_ilk  T_son

Bu, sabit basınçta gazın sıcaklığında herhangi bir değişiklik olduğunda, bu matematiksel ifadeyi kullanarak hacmini bulabileceğimiz anlamına gelir. Bunun tersi de doğrudur, gazın hacmini bildiğimizde, hangi sıcaklıkta olduğunu öğreniriz. Bir örneğe bakın:

"Gaz halindeki bir kütle 800 cm'lik bir hacim kaplar.³ -23°C'de, belirli bir basınçta. Gaz halindeki kütle aynı basınçta 1,6 L hacim kapladığında kaydedilen sıcaklık nedir?

Çözüm:

Veri:

V_ilk = 800 cm³
T_ilk = -23 ºC, 273'e ek olarak 250 K (Kelvin)
V_son = 1,6 litre
T_son = ?

* Önce hacmi aynı birim üzerinde bırakmalıyız. 1 dm olduğu bilinmektedir.³ 1 litreye eşittir. 1dm gibi³ 1000 cm ile aynıdır³1 litre = 1000 cm görünüyor³:

1 L 1000 cm³
x 800 cm³
x = 0,8 L

* Şimdi formül değerlerini değiştirip son sıcaklık değerini buluyoruz:

V_ilk = V_son
T_ilk  T_son
0,8_ = 1,6
250 ton_son
0,8 T_son = 250. 1,6
T_son = 400
0,8
T_son = 500K

* Santigrat ölçeğine geçtiğimizde:

T (K) = T (°C) + 273
500 = (°C) + 273
(°C) = 500 - 273

T (°C) = 227°C

Jennifer Foğaça tarafından
Kimya mezunu

Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm