Boyle-Marotte törény Gázok Nyomás / atm Robert Boyle (167 1691) EdmeMarotte (160 1684) Adott mennységű deáls gázra: pvállandó két állapotra: Térfogat p 1 V 1 p V http://www.unzar.es/lfnae/luzon/cdr3/termodnamca.htm
Gay-Lussac törény Gázok nyomásmérő nyomásmérő jeges íz forró íz Joseph Lous Gay-Lussac (1778 1850) A bór és a jód felfedezője. Léggömbbel zsgálta a leegő összetételének, alamnt a Föld mágneses térerejének áltozását. A meteorológa tudomány egyk alapítója. Adott mennységű deáls gázra: p/tállandó két állapotra: p 1 /T 1 p /T
Charles-Gay Lussac törény Térfogat / ml Gázok Jacques Alexandre César Charles (1746 183) Adott mennységű deáls gázra: V/Tállandó Hőmérséklet / ºC két állapotra: V 1 /T 1 V /T
Gázok Aogadro-törény: Azonos nyomású, térfogatú és hőmérsékletű gázokban a részecskeszám s azonos. Másképp: V nv m V m : molárs térfogat, [m 3 /mol] p, T, V állapotjelzők Ideáls gázok: a gázmolekulák között nncs kölcsönhatás pv nrt deáls (egyesített) gáztörény R 8,314 J K 1 mol 1 8,314 m 3 Pa K 1 mol 1 (gázállandó)
Gázok Vktor Meyer-féle gőzsűrűség (molárstömeg) mérés: lemért tömegű, majd elpárologtatott anyag térfogatának mérése (adott p, T) Dalton-törény: p (p A +p B +p C ), pv (n A +n B +n C )RT p Moltört: A x A p A, B és C összeteő parcáls nyomása n A n
Nyomásmérés Hdrosztatkus manométer Bourdon-félemanométer
Nyomásmérés Pran Pennng 30 mbar 10-3 mbar 10-3 10-11 mbar
Vákuumszattyúk rotácós szattyú dffúzós szattyú turbomolekulárs szattyú 10-3 mbar-g 10-10 mbar-g 10-13 mbar-g
Knetkus gázelmélet Posztulátumok: 1) A gázok molekulákból állnak, amelyek különböző rányokban egyenes onalú egyenletes mozgást égeznek (rendezetlen, Brown-mozgás). A molekulák száma olyan nagy, hogy a statsztkus elméletet működk. ) Az ütközéseket leszámíta a molekulák között nncs (onzó agy taszító) kölcsönhatás. Gázkeerékekben a különböző gázok függetlenek. 3) A gázmolekulák ütközése rugalmas, knetkus energa nem ész el. A nyomás nem áltozk. 4) A molekulák mérete elhanyagolható az edény méretéhez és a közöttük leő táolsághoz szonyíta. Összenyomhatók, a molekulák térfogatát nem kell fgyelembe enn. 5) A molekulák haladó mozgásából származó átlagos knetkus energa egyenesen arányos a gáz abszolút hőmérsékletéel.
Brown-mozgás Knetkus gázelmélet
Knetkus gázelmélet l + + + + N N N N x x ég kezd l m F falra molekula an sok statsztkusan Mel mel l m F falra N l m m t P F P m P P,z,y,x,z,y,x,x x x l m F falra : ezért 6, gázmolekulák száma l l t lendület P 3 1 6 1 1 1 1 :, ) ( : : :
( rms : root mean square) Nmrms F 3l deáls gázt : pv nrt pv Egy részecske knetkus energája : 1 3 ε kn mrms kbt Mnden rányba ( x, y, z) ugyananny ( ekpartícó ele) : ε rms kn, x N ε kn, y ε kn, z Knetkus gázelmélet p Nk : az a sebességérték, 1 : sebességek négyzetének átlaga B T k amelynek négyzete megegyezk B F A T Nm 3V rms T nm 3V m 3k rms B rms 1 3 M 3R ρ rms rms - rel rms l 3RT / M Általánosabban mnden szabadság fokra (transzlácós, forgás, rezgés) ugyananny. (CSAK termodnamka egyensúlyban gaz.)
rms 3RT / Knetkus gázelmélet M pl. H 0 C rms 1900 m/s Nyomás: falnak ütközés p ~ T; p ~ N; p ~ 1/V Maxwell-Boltzmann-félesebességeloszlás: f 3 / 4 m m π x + y k z BT exp( π kbt ( ) ) + f (molekulák hányada) / m/s
Knetkus gázelmélet E k knettkus energáal rendelkező molekulák száma molekulák hányada molekula sebessége / m/s
Knetkus gázelmélet
Dffúzó és effúzó Dffúzó: gázmolekulák keeredése (átáramlása egymáson) Effúzó: gázmolekulák káramlása ks résen A B A B B A A B B Graham effúzós törénye: 1 ρ ρ azaz a kszökés sebessége ~ M 1/ 1 M M 1 porózus membránsorozat pl. urándúsítás, természetes eloszlás: 0,7% 35 UF 6 99,7% 38 UF 6 ( 35 UF 6 ) 1,04 ( 38 UF 6 ) rms rms
Reáls gázok Reáls gázok an derwaals-egyenlete: p + p / atm (1 atm 10 5 Pa) n a V (V-nb) nrt a,b - konstansok ntermolekulárs onzerõ molekulatérfogat korrekcó
an der Waals-állandók Reáls gázok
Gázok oldódása folyadékban A (g) A (old) K [A] old [A] g [A] p A RT [A] p A *K' Henry-törény: p A K A [A] [A]p A /K A K A Henry állandó Gáz K A [Pa/(mol/dm 3 )] [atm/(mol/dm 3 )] He 8,7 10 6 865, O 74,68 10 6 756,7 N 155 10 6 1600, H 11, 10 6 18, CO,937 10 6 9,76 NH 3 5,69 10 6 56,9
Adszorpcó CO (g) 1-1 CO (adsz) K [CO (adsz)] [CO (g) ] 1 k 1 [CO (g) ](n max -n) p CO RT -1 k -1 n n max felület kötőhelyek száma n befedett felület kötőhelyek száma 1-1 k 1 RT p CO(n max -n) k -1 n k 1. 1 k -1 RT. p CO (n max -n) n K
Adszorpcó K p n max - K p n n K p n max n(1+k p) n max Kp 1+Kp n n Langmur zoterma (Irng Langmur 1881 1957, kéma Nobel-díj felület kémáért 193) n max Kp 1+Kp n/n maxθ borítottság A fent összefüggés nem mndg érényes, pl. ha másodk réteg s megkötődk a felületen. BET görbe (zoterma) (Brunauer, Emmett, Teller) Θ p