Η αέρια κατάσταση

Εισαγωγή

Όπως γνωρίζουμε, υπάρχουν τρεις καταστάσεις ύλης ή ύλης:στερεές, υγρές και αέριες καταστάσεις. Όλες οι καταστάσεις ύλης έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Η αέρια κατάσταση είναι η απλούστερη κατάσταση. Ζούμε στο κατώτερο μέρος της ατμόσφαιρας που είναι η τροπόσφαιρα και σε αυτό το στρώμα υπάρχουν διάφοροι τύποι αερίων.

Είναι επίσης εύκολο να βρεθεί η μέση ταχύτητα των μορίων αερίου. Η προδιαγραφή της αέριας κατάστασης είναι ότι  βοηθούν στη διάδοση των κυμάτων. Παρέχουν ένα μέσο στο οποίο τα κύματα μπορούν να μεταδίδονται από το ένα σημείο στο άλλο. Μια άλλη προδιαγραφή της αέριας κατάστασης είναι επειδή οι απουσίες οριακών αερίων τείνουν να καταλαμβάνουν ολόκληρο τον όγκο που υπάρχει στο χώρο και σε άλλους ορισμούς ύλης έχουν καθορισμένα όρια. Οπότε, ορίζεται και ο όγκος τους.

Τα μόρια που υπάρχουν στην αέρια κατάσταση έχουν σχετικά μικρότερη πυκνότητα και ιξώδες από τα μόρια που υπάρχουν σε άλλες καταστάσεις ύλης.

Θα μιλήσουμε εν συντομία για τις ιδιότητες των αερίων και τους συντελεστές μέτρησής τους.

Ιδιότητες αέριας κατάστασης

• Η προδιαγραφή της αέριας κατάστασης είναι ότι δεν έχουν συγκεκριμένο σχήμα και όγκο.
• Επεκτασιμότητα: Τα αέρια έχουν απεριόριστη διαστολή. Επεκτείνονται για να γεμίσουν ολόκληρο το δοχείο στο οποίο έχουν τοποθετηθεί.

• Συμπιεστότητα: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πίεση για να συμπιέσουμε τα αέρια. Για αυτό δεν χρειαζόμαστε πολλή προσπάθεια. Μπορούμε να γεμίσουμε τον ίδιο όγκο αερίου σε δύο διαφορετικά δοχεία διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών ασκώντας πίεση.
•  Δυνατότητα διάχυσης: Τα αέρια μπορούν να διαχέονται γρήγορα μέσω ενός δοχείου σε άλλο δοχείο. Τα αέρια έχουν την ιδιότητα που είναι ανεξάρτητη από τη δύναμη της βαρύτητας και η ιδιότητα είναι γνωστή ως Διάχυση. Λόγω της παρουσίας αυτής της ιδιότητας, τα αέρια μπορούν εύκολα να αναμειχθούν μεταξύ τους και να παραμείνουν σχεδόν ομοιόμορφα κατανεμημένα στην ατμόσφαιρα.
• R=(Volume Diffused/TimeTaken)=V/T

Μετρήσιμες ιδιότητες Αέρια κατάσταση

Μέτρηση μάζας αερίων

Η ζύγιση βοηθά στη μέτρηση της μάζας ή της ποσότητας του αερίου σε αέρια κατάσταση. Μετράμε πρώτα το δοχείο στο οποίο υπάρχει το αέριο. Και πάλι σύμφωνα με τον ορισμό της ύλης, πρέπει να μετρήσουμε τη μάζα ή την ποσότητα του δοχείου αφού αφαιρέσουμε όλο το αέριο που υπάρχει σε αυτό. Η προδιαγραφή της αέριας κατάστασης είναι ότι η μάζα του αερίου είναι η διαφορά βάρους δύο αερίων.

Δηλαδή,

Μάζα αερίου=(βάρος δοχείου που περιέχει το αέριο)-(βάρος δοχείου μετά την αφαίρεση όλων των αερίων που υπάρχουν σε αυτό)

Μονάδα μάζας: Σε μονάδες SI, η μάζα εκφράζεται γενικά σε χιλιόγραμμα.

Η μάζα του αερίου συνήθως εκφράζεται σε αριθμούς γραμμομορίων (n). Η μάζα σχετίζεται με τον αριθμό των σπίλων ως

Αριθμός moles (n) =μάζα ουσίας (αέριο)/Μοριακή μάζα .

Η τιμή 1 mole είναι ίση με 6,022*1023.

Μέτρηση όγκου αερίων

Ο χώρος που καταλαμβάνουν οι ουσίες είναι γνωστός ως όγκος του. . Το αέριο είναι μια κατάσταση ύλης που καταλαμβάνει ολόκληρο το χώρο μέσα στο δοχείο που διαθέτει, γι' αυτό ο όγκος του αερίου είναι ίδιος με τον όγκο του δοχείου. Επομένως  ο ορισμός της ύλης δηλώνει ότι απαιτείται να μετρήσουμε μόνο τον όγκο του δοχείου στο οποίο υπάρχει το αέριο.

Μονάδα όγκου: Εκφράζουμε όγκο σε μονάδες λίτρων (L). Η μονάδα όγκου SI είναι κυβικό μέτρο  (m3).

Μέτρηση πίεσης αερίων 

Όταν ασκούμε δύναμη σε μια μονάδα επιφάνειας τότε αυτή είναι γνωστή ως Πίεση. Το βαρόμετρο είναι μια συσκευή ή όργανο  που είναι πολύ χρήσιμο στη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Τα αέρια ασκούν ομοιόμορφη πίεση προς όλες τις κατευθύνσεις στα τοιχώματα των δοχείων στα οποία είναι περιορισμένα. Έτσι, η πίεση του του αερίου είναι η δύναμη που ασκείται από το αέριο ανά μονάδα επιφάνειας των τοιχωμάτων του δοχείου.

Πίεση =Δύναμη/Εμβαδόν =F/A

Ατμοσφαιρική πίεση 

Η πίεση που ασκείται από τα αέρια που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση.

Μονάδα ατμοσφαιρικής πίεσης

Το μέγιστο ύψος του υδραργύρου που μπορεί να υποστηριχθεί από την ατμοσφαιρική πίεση παρέχει ένα μέτρο  πίεσης.

1 atm =76,0 cm υδραργύρου (cm Hg) 

1 bar =0,987atm.

Μέτρηση θερμοκρασίας αερίων 

Μετράμε τη θερμοκρασία με τη θερμότητα ή την ψυχρότητα ενός σώματος. Όταν η θερμοκρασία ενός σώματος είναι υψηλή τότε ονομάζεται ζεστό σώμα και όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή τότε ονομάζεται ψυχρό σώμα. Το θερμόμετρο είναι μια συσκευή που βοηθά στη μέτρηση της θερμοκρασίας.

Ο υδράργυρος είναι η ουσία που χρησιμοποιείται κυρίως στα θερμόμετρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.

Μονάδα θερμοκρασίας: 

Η μονάδα θερμοκρασίας SI είναι ο βαθμός Kelvin (K) και η κλίμακα είναι γνωστή ως κλίμακα Kelvin. Το σημείο μηδέν στην κλίμακα Kelvin είναι γνωστό ως Απόλυτη θερμοκρασία.

K =0C + 273,15

F =(9/5) 0C + 32

Συμπέρασμα 

Τα μόρια αερίου έχουν εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα λόγω της οποίας συμβαίνουν συγκρούσεις και λόγω αυτών των συγκρούσεων η ταχύτητα των μορίων αερίου αλλάζει σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Έτσι, συμπεραίνουμε ότι  όλες οι καταστάσεις της ύλης σε  αέριες ή ατμούς καταστάσεις έχουν διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες.

Όταν  τα αέρια δεν έχουν κινητική ενέργεια εκείνη τη στιγμή, συμπεριφέρονται σαν Ιδανικό αέριο καθώς οι συνθήκες αρχίζουν να αλλάζουν, αρχίζουν να αποκτούν κινητική ενέργεια και αρχίζουν να αποκλίνουν από την ιδανική τους συμπεριφορά αερίου.

Επιτέλους συμπεραίνουμε ότι τα αέρια είναι πολύ χρήσιμα αλλά και επιβλαβή για τον άνθρωπο, τα ζώα αλλά και για τη φύση.