Sayfa 22

Termodinamik ve İdeal Gazlar ir gazın ısısal davranışları bilimsel ve teknik birçok alan için çok önemlidir. Bir sistemin termodinamik özelliklerini incelerken temel gaz yasalarının da yeterince iyi anlaşılması gereklidir. Bu yasalar karmaşık bir türbin sistemi için de düdüklü tencere için de aynı şekilde işler. İlk gaz yasasının 17. yüzyılda geliştirilmiş olması şaşırtıcı değildir. Bu yasayı çıkaran Boyle ve Mariotte ideal bir gazın basıncı ve hacmi arasındaki bağıntıyı geliştirmiştir.

fig. 1 (1) T 2 Ti

P#V- const.

İdeal bir gazın davranışı incelenirken molekül içindeki etkileşimler göz ardı edilip, kütle birimi olarak molekül ele alınır. - Bir izotermal gerçek gazın (karbondioksit) eğrisi incelenirken gerçek bir gazın tanımının ne kadar zor yapıldığı görülebilir.

fig. 2

Sinan Vural

Gazın üzerinde n (tanecik sayısı) ve T (sıcaklık) gözönüne alındığında ideal gazlar için şu bağıntı yazılabilir:

(2)

Burada R bir mol gaz için PV/T bağıntısını sağlayan sabit bir katsayıdır.

İdeal gazlar için hesaplamalar kolay sına rağmen, gerçek gazların hesapları sırasında moleküllerin olmaları sebebiyle hesaplar daha karışık bir hal alır. Gerçek gazlar için varlıkları varsayılan bazı temel bilgiler de gözönüne alınmalıdır. Bunları düşünerek çıkarılan en önemli yasa van der Waal denklemidir:

(e * 23) (v-nb) (3) Y

Maddenin özelliklerine dayanan a ve b değişkenlerinin kullanılmasıyla maddenin parçacıklarının hacimleri, çekim kuvvetler, basınç bağıntıları da denkleme katılmış olur. İdeal gazlar için çıkarılan koşul denklemi çok marjinal bir yasadır, gerçek gazlar için hiç bir zaman kullanılmaz ancak çok düşük basınç. ve çok yüksek sıcaklıklarda yaklaşık olarak kullanılabilir. İdeal gazlar için hacim, basınç gibi hesapları yapmak zor değildir. Ancak gerçek gazlar bu değerler van der Wall denkleminden çekilerek hesaplanabilir. Basınç için şu değeri buluruz:

P- n 2 V-nb

Ancak hacim hesabı yaparken V için üçüncü dereceden bir denklem bulunur:

2 3 v3 ERE p s0 (5)

Bu denklemde sıfır değeri alan noktaları bu seride daha önce anlatılan Newton yakınlaşma metoduyla hesaplayabiliriz. Aynı şekilde mol sayısı n için de şu bağıntı yazılabilir:

3 Ven? Retay? MN — a*b a*b

— - m ( )*n o (6)

V ve n değerleri için yaklaşık değerlerin ikinci ideal gaz denkleminden bulabiliriz. Daha kesin sonuçlar için iterasyon istenildiği kadar büyük yapılabilir.