Moddalar tabiatda uch xil agregat holatda bo'ladilar. Gaz, suyuq va qattiq holatlar moddalaming agregat holatlari bo'lib, ular molekulalarining bir-biriga nisbatan joylashuvi, molekulalararo masofa va tortishuv kuchlariga bog'liq bo'ladi.
Gazsimon holat
Gazsimon holat molekulalar orasidagi masofa (l) molekula[1]laming o'lchami (r) ga nisbatan juda katta (l > r) va ular orasida yuzaga keladigan tortishuv kuchlari (F) juda kam bo'lgan holat. Gazsimon holatda molekulalarning kinetik energiyasi yuqori bo'lib, ular siyrak, betartib joylashadi va ular orasidagi masofani o'zgartirish mumkin, ya’ni bosim ostida temperaturani pasaytirib gazlarni suyultirish (siqish) mumkin. (Turli gaz kompressor qurilmalarining ishlashi shunga asoslangan.) Bu usul bilan havoni, tabiiy gazlarni suyuq holga o'tkazib, gazlar aralashmasini tashkil etgan komponentlar bir-biridan ajratiladi (rektifikatsiyalanadi).
Bosim va hajmning o'zaro bog'liqlik grafigi
Gazlarning holati turli parametrlar(P—bosim, T —temperatura, V— hajm) orqali tavsiflanadi. Bu parametrlami o'zaro bog'lovchi matematik ifodalar—gazlaming holat tenglamalari deyiladi. Ular quyidagilar:
a) PV = const. Doimiy temperaturada m—massali gazning hajmi uning bosimiga teskari proporsional (1662 y. R.Boyl, 12a-rasm, gazlaming suyulishi).
b) V/T = const yoki V=KT. Doimiy bosimda gazning hajmi temperatura ortishi bilan ortadi, ya’ni gaz kengayadi: Gey-Lyussak 1802 y. va Shari 1787 y. Bu ikkala qonunning umumlashgan holati:
d) PV/T = const yoki P0V0/T0 = PV/T ideal gazning holat tenglamasi deyiladi. Bu tenglamadan foydalanib gazlaming barcha parametrlarini hisoblash mumkin.
Gazlaming asosiy xususiyatlaridan biri — ulaming diffuziyasidir. Agar ikki yoki undan ortiq gazlar o'zaro aralashtirilsa, ular bir jinsli aralashma hosil qilib, bir gaz molekulalari orasiga boshqa gaz molekulalari singib ketadi, ya’ni diffuziyalanadi. Grem (1829 y.) gazlaming nisbiy diffuziya tezligi to'g'risida quyidagi qonunni ochdi:
— Bir xil sharoitda ikki (A va B) gazlar diffuziyasining nisbiy tezligi, shu gazlar zichliklarining kvadrat ildiziga teskari proporsionaldir:
bu yerda: V — gazning diffuziya tezligi; p — gazning zichligi. Gazlaming zichligi ularning molekulyar massasiga to'g'ri proporsionalligi e’tiborga olinsa:
Gaz molekulalari juda kichik bo’lganligi.sababliular juda kichik teshiklardan o‘tish xossasiga ega. Bunga gazlaming effuziyasi deyiladi. Gazlarning effuziyasi ular diffuziyasi (tarqalishi) bilan bog’liq. Gazlaming (yoki gazsimon, oson uchuvchan moddalarning) effuziyasi juda katta amaliy ahamiyatga ega. Gazlarning bu xususiyatidan foydalanib gazlar aralashmalarini tarkibiy qismlarga va 235U, 238U izotoplar bir-biridan ajratiladi, gazlaming molekulalar massalari aniqlanadi.
Masalan: juda kichik tirqishdan 146 sek. da noma’lum gazning 50 sm3 hajmi o’tadi. Shuncha miqdor CO2 gazi esa, 115 sek da o’tadi. Noma’lum gazning molekulyar og’irligini hisoblang:
Bulardan tashqari, gazlar uchun Avogadro qonuni, gazlarning eruvchanligi to‘g‘risida Genri qonuni, parsial bosim qonuni (Dalton qonuni) va gazlarning kinetik nazariyalari, real gazlar uchun Van-der-Vaals tenglamalari mavjud bo’lib, ular moddaning gazsimon holatini yanada chuqurroq o’rganish imkoniyatini beradi.
Gazlarga misollar
Gazning eng keng tarqalgan namunasi havo (biz nafas olayotgan havo gazdir). Buni azot, kislorod va karbonat angidrid kabi ko'plab gazlarning aralashmasi sifatida ham ko'rib chiqish mumkin . Quyida gazlarning ba'zi misollari keltirilgan.
Shuni ta'kidlash mumkinki, bu moddalar harorat va bosim (n.sh) uchun standart sharoitlarda gazsimon fazada mavjud. Biroq, agar gazga etarli bosim qo'llanilsa va gaz etarlicha past haroratgacha sovutilsa, uni suyultirish mumkin.
Ideal gaz nima?
Ideal gazni atomlar yoki molekulalar orasidagi barcha to'qnashuvlar tabiatan mukammal elastik bo'lgan va gaz zarralari orasidagi molekulalararo tortishish kuchlari mavjud bo'lmagan gaz sifatida tavsiflanishi mumkin. Ideal gazning zarrachalarini bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan, bir-biriga to'qnashadigan juda qattiq sharlar qatori sifatida tasavvur qilish mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, barcha ideal gazlar ideal gaz qonuniga bo'ysunishi kerak. Bu qonun gazning idish devorlariga ta'sir qiladigan bosimini, gazning mutlaq haroratini, gaz egallagan hajmini, gazsimon moddaning miqdorini (yoki gazning mollari soni) va universal gaz konstantasini tenglashtiradi.
Gazlarning makroskopik xossalarini ifodalash uchun qaysi to‘rtta fizik xususiyatdan foydalaniladi?
Gazning makroskopik xususiyatlarini ifodalash uchun ishlatiladigan to'rtta fizik xususiyat:
- Gazsimon moddaning egallagan hajmi
- Gazsimon moddaning idishining devorlariga ko'rsatadigan bosimi
- Gazsimon modda bilan bog'liq bo'lgan mutlaq harorat
- Gazsimon zarrachalar soni
Shuni ta'kidlash kerakki, bu to'rtta fizik xususiyat barcha gazlar uchun bir-biri bilan bog'liq. Ideal gazlar uchun bu munosabatlar ideal gaz qonuni bilan ta'minlanadi.
Haqiqiy gaz va ideal gazni farqlang
Haqiqiy gaz ma'lum sharoitlarda gaz qonunlariga bo'ysunadi, ideal gaz esa har doim gaz qonunlariga bo'ysunadi. Ikkala gaz molekulalarining hajmi, o'zaro ta'siri va boshqalar jihatidan ham farqlanadi.
Ideal gaz gipotetik gazdir, ya'ni u haqiqatda mavjud emas. U barcha bosim va harorat sharoitida gaz qonunlariga bo'ysunadi. Ideal gazda zarrachalararo oʻzaro taʼsir boʻlmagani uchun u barcha yoʻnalishlarda tasodifiy harakatlanadigan koʻplab zarralarni oʻz ichiga oladi.
Haqiqiy gaz esa bizning atrofimizda mavjud. Haqiqiy gazlar faqat yuqori haroratlarda va past bosimlarda gaz qonunlariga bo'ysunadi. Ushbu gazlarning molekulalari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilganligi sababli, ular ideal gaz kabi harakat qilmaydi.
Gazlarning monoatomik, diatomik va boshqa shakllari deganda nimani tushunasiz?
Monatomik gazlar bitta atomdan iborat. Bu gazlar geliy, neon, kripton, argon va radon kabi asil gazlardan hosil bo'ladi. Kislorod, azot va vodorod kabi boshqa elementlar odatda diatomik gazlarni hosil qiladi. Ozon kabi triatomik gazlar bir nechta sof elementlardan (O3) hosil bo'ladi. Karbonat angidrid, karbon monoksit, azot oksidi, propan va freon kabi ko'plab umumiy gazlar birikmalardir.
