BÖLÜM 13 GA Z KARIŞIMLARI

1. BÖLÜM 13GAZKARIŞIMLARI

2. Amaçlar • Kimyasal reaksiyona girmeyen gaz karışımlarının incelenmesi. • Bir karışımın karışanlarını tanımlamak için kullanılan kütle oranı,mol oranı ve hacim oranını tanımlamak. • İdeal-gaz karışımları ve gerçek-gaz karışımlarının karışım özeliklerini belirlemek için gerekli kuralları incelemek. • Gaz karışımlarınınP-v-T davranışını Dalton’un toplanan basınçlar ve Amagat’ın toplanan basıçlar yasalarına dayanarak belirlenmesi. • Karışım işlemlerinin enerjive ekserji analizinin yapılması

3. BİR GAZ KARIŞIMIN MOL VEKÜTLE ORANLARI Karışımın özelliklerini belirlemek için, karışımı oluşturan karışanların miktarlarını veayrı ayrı özelliklerini bilmek gerekir. Bir karışımda karışanların miktarları mol olarakveya kütle olarak belirtilebilir. Bu yöntemlerden birincisi mol analizi, ikincisi dekütle analizi diye adlandırılır. Mol analizi:herbir karışanın mol miktarı belirtilir Kütle analizi:herbir karışanın kütle miktarı belirlenir Bir karışımın kütlesi karışanların kütlelerinin toplamına eşittir. Kütle oranı Mol oranı Kimyasal reaksiyona girmeyen birkarışımın mol miktarı,karışanların mol miktarlarınıntoplamına eşittir.

4. Bir karışımın kütle ve mol oranlarının toplamı 1’e eşittir. Görünür (veya ortalama ) mol kütlesi Gaz sabiti Karışımın mol kütlesi Bir karışımın kütle ve mol oranları aşağıdaki gibi ifade edilebilir Bir karışımın mol oranlarınıntoplamı 1’dir.

5. BİR GAZ KARIŞIMIN P-v-T DAVRANIŞI: Mükemmel ve Gerçek Gazlar Gaz karışımlarının P-v-T davranışlarını açıklamak için iki model ortayaKonmuştur: Dalton’un toplanan basınçlar yasası :Bir gaz karışımının basıncı,karışanlarınkarışım sıcaklığında olmaları ve ayrı ayrı toplam hacmi kaplamaları durumundasahip olacaklarıbasınçların toplamıdır Amagat’ın toplanan hacimler yasası :Bir gaz karışımının hacmi,karışanlarınkarışım sıcaklığı ve basıncında olmaları durumunda ayrı ayrı kaplayacaklarıhacimlerin toplamıdır İki mükemmel gazdan oluşan birkarışım için Dalton’un toplananbasınçlar yasası İki mükemmel gazdan oluşan birkarışım için Amagat’ın toplananhacimler yasası

6. Pikarışan basıncıVikarışan hacmi Pi/Pmbasınç oranı Vi/Vmhacim oranı İdeal gazlar için, Dalton’unve Amagad’nınkuralları aynıdır ve aynı sonuçları verirler Karışım sıcaklığı T ve karışımbasıncı P’de bir karışanın tekbaşına kapladığı hacim karışanhacmi diye bilinir. Mükemmelgazlar için bu değer yiVm veyakısmi basınca eşittir.

7. İdeal-Gaz Karışımları Bu denklem sadece mükemmel gaz karışımları için geçerlidir, çünkü hem karışım hem de karışanlar için mükemmel gaz hal denklemini kullanarak çıkarılmıştır. yiPm karışanın kısmi basıncı, yiVm karışanın kısmi hacmi diye tanımlanır. Mükemmelgazlar için karışan basıncıyla kısmi basınç, karışan hacmiyle kısmi hacim eşanlamlıdır. Mükemmel gaz karışımındaki bir karışan için, mol oranı, basınç oranı ve hacimoranının birbirine eşit olduğu not edilmelidir. Bir mükemmel gaz karışımındaki karışanların miktarları, örneğin yanma odasından çıkan gazların miktarları, çoğu kez hacimsel analizdenklemiyle belirlenir.(Orsat Analysis)

8. Gerçek Gaz Karışımları Sıkıştırılabilme Çarpanı Kay Kuralı Zi, ya Tm ve Vm kullanılarak (Dalton yasası) veya Tm ve Pmkullanılarak (Amagat yasası) belirlenir. Dalton’un yasasını kullanmak daha doğru sonuçlar verir. Gerçek gazlardan oluşan bir gazkarışımının P-v-T davranışınıbelirlemenin bir başka yolu,karışımı kritik özellikleri Pc′r veTc′r olan sanki-saf madde gibikabul etmektir. Karışımın sıkıştırılabilme çarpanı Zm, sanki-kritik özeliklerden yararlanarak kolaylıklabelirlenir. Kay kuralını kullanarak elde edilen sonuçlar, geniş bir sıcaklık ve basınçaralığında yüzde 10 hata sınırı içinde kalmaktadır, bu da mühendislik uygulamalarıiçin yeterlidir. Gerçek gazlardan oluşankarışımların P-v-T davranışlarınıbelirlemek için sıkıştırılabilme çarpanları kullanılır.

9. GAZ KARIŞIMLARININ ÖZELİKLERİ Mükemmel ve Gerçek Gazlar Gaz karışımının yaygın özelikleri Bir karışımın yaygın özellikleri, karışanların özelliklerini toplayarak bulunur. Gaz karışımının özeliklerindeki değişimler

10. Gaz karışımının yeğin özelikleri Bir karışımın yeğin özellikleri,karışanların özelliklerinin ağırlıklıortalamasını alarak bulunur Birim kütle için özelikler kütle oranı (mfi) ile birim mol için özeliklerise mol oranı (yi) ile ifade edilmiştir. Yukarıda verilen bağıntılar genellikle hem mükemmel hem de gerçek gaz karışımlarıiçin geçerlidir.

11. İdeal-GazKarışımları Gibbs–Dalton Yasası:Mükemmel gaz kabulü yapıldığı zaman, bir gazın özelikleri diğer gazların varlığından etkilenmez. Hergaz karışan, karışım sıcaklığında (Tm) ve karışım hacminde (Vm) tek başına bulunuyormuşgibi davranır. Mükemmel bir gazın h, u, Cv ve Cp özeliklerisadece sıcaklığa bağlıdır, mükemmel gaz karışımının basınç ve hacmindenbağımsızdır. Mükemmel gaz karışımlarının entropi değişimlerini hesaplarken, karışım basıncı değil, karışanların kısmi basınçları kullanılır.

12. Gerçek GazKarışımları Bir gaz karışımı için T ds bağıntısı Bu önemli bir sonuçtur, çünkü bu denklem entalpi ve entropiiçin genelleştirilmiş bağıntıları ve diyagramları geliştirmenin başlangıç noktasıdır. Budenklem, 12. Bölümde gerçek gazlar için geliştirilen genelleştirilmiş özelikbağıntılarının vediyagramlarının, gerçek gaz karışımını oluşturan gazlar için dekullanılabileceğini belirtmektedir. Fakat her kansan için indirgenmiş sıcaklık, TR veindirgenmiş basınç Pm, karışım sıcaklığı Tm ve karışım basıncı Pm'de hesaplanmalıdır. Karışım basıncı ve sıcaklığı yerine karışım hacim ve sıcaklığı verilirse izlenecekolan yol, Dalton'un toplanan basınçlar yasasını kullanarak yaklaşık bir karışım basıncıbelirlemektir. Gerçek bir gaz karışımının özeliklerini belirlemenin bir başka yolu da, karışımısanki-kritik özelikleri olan, sanki-saf bir madde gibi ele almaktır. Burada sanki-kritiközelikler, karışanların kritik özeliklerinden Kay kuralını kullanarak belirlenir. Gerçek gaz karışımlarının davranışlarını belirlemek zordur,çünkü birbirinden farklımoleküllerin karşılıklı etkilerinigöz önüne almak gerekir.

13. ÖZET • Bir gaz karışımının kütle ve mol oranları • Gaz karışımının P-v-T davranışı • Ideal-gaz karışımları • Gerçek-gaz karışımları • Gaz karışımının özelikleri • Ideal-gaz karışımları • Gerçek-gaz karışımları