ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/1.jpg)
ใบความรเรองแกส
แกส
สมบตของแกส
1. มแรงยดเหนยวระหวางอนภาคนอย
2. แพรกระจายเตมภาชนะ รปรางขนอยกบภาชนะบรรจ
3. ไหลได
4. บบอดไดงาย
แกสแบงออกเปน 2 ประเภท คอ
แกสสมบรณ (Ideal gas) หรอแกสอดมคต หมายถง แกสทมสมบตเปนไปตามกฎตางๆ ของ
แกส ไมวาทภาวะใดๆ กตาม
แกสจรง (real gas) หมายถง แกสทมอยในธรรมชาตทวๆ ไป ซงจะไมเปนไปตามกฎตางๆ ของ
แกส โดยเฉพาะทความดนสงอณหภมต า
ทฤษฎจลนของแกส
1. แกสประกอบดวยอนภาคทมขนาดเลกมาก จนถอวาอนภาคแกสไมมปรมาตรเมอเทยบ
กบขนาดภาชนะทบรรจ
2. โมเลกลของแกสอยหางกน ท าใหแรงดดและแรงผลกระหวางโมเลกลนอยมาก จนถอ
ไดวาไมมแรงกระท าตอกน
3. โมเลกลของแกสเคลอนอยางรวดเรวเปนแนวเสนตรง เปนอสระดวยอตราเรวคงทและ
เปนระเบยบจนกระทงชนกบโมเลกลอนหรอชนกบผนงภาชนะจงจะเปลยนทศทางและอตราเรว
4. โมเลกลของแกสทชนกนเองหรอชนกบผนงภาชนะ จะเกดการถายโอนพลงงานแกกน
ไดแตพลงงานรวมของระบบทมคาคงท
5. ณ อณหภมเดยวกน โมเลกลของแกสแตละโมเลกลเคลอนทดวยอตราเรวไมเทากน แต
จะมพลงงานจลนเฉลยเทากน โดยทพลงงานจลนเฉลยของแกสจะแปรผนตรงกบองศาเคลวน
แกสทมสมบตครบถวนตามทฤษฎจลนเรยกวา แกสสมบรณหรอแกสอดมคต ซงไมมจรง
แกสจรงอาจมสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณได ถาอยในระบบทมความดนต าอณหภมสง โดยเฉพาะแกส
เฉอยทอณหภมหองความดน 1 บรรยากาศ มสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณ
โรเบรต บอยล นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดศกษาการเปลยนแปลงปรมาตรและความดนของแกส
ในป ค.ศ.1662(พ.ศ.2205)
![Page 2: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/2.jpg)
กฎของบอยล กลาววา “เมอมวลและอณหภมของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผกผนกบความ
ดน”
V α
โดยทมวลและอณหภมคงท
PV = k1 โดยท k1 เปนคาคงท
เมอมวลและอณหภมคงท พบวา ผลคณระหวางความดนและ
ปรมาตรของแกสในแตละสภาวะจะมคาเทากน
P1V1 = P2V2 = P3V3 = … = PnVn = k1
ตวอยาง แกสชนดหนงบรรจอยในภาชนะขนาด 1 ลตร ทความดน 1 บรรยากาศ ณ อณหภม 25 ๐C ถาน า
แกสนไปบรรจในภาชนะขนาด 2 ลตร ณ อณหภมเดม แกสนจะมความดนเทาไร(0.5 บรรยากาศ)
ตวอยาง แกสชนดหนงบรรจอยในภาชนะทรงกระบอกขนาด 2.0 ลตร ทความดน 1.5 บรรยากาศ เมอเพม
ความดนเปน 1500 mmHg โดยควบคมอณหภมใหคงท ปรมาตรของแกสจะเปนเทาใด(1.52 ลตร)
อาเลกซองดร เซซา ชารล นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศส ไดศกษาความสมพนธระหวางอณหภมกบ
ปรมาตรของแกสในป ค.ศ.1778(พ.ศ.2321)
กฎของชารล เมอมวลและความดนของแกสคงท ปรมาตร
ของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน
V α T โดยทมวลและความดนคงท
= k2 โดยท k2 เปนคาคงท
เมอมวลและความดนคงท อตราสวนระหวางปรมาตรและ
อณหภมเคลวนจะมคาคงทเสมอ
V1/T1 = V2/T2 = V3/T3 = … = Vn/Tn = k2
ตวอยาง แกสไนโตรเจนปรมาตร 20 ลตร ทอณหภม 100 ๐C เมอท าใหอณหภมลดลง เปน 0 ๐C โดยความดน
ของแกสไมเปลยนแปลง ปรมาตรสดทายของแกสเปนเทาใด(14.6 ลตร)
Boyle’s Law
Charles’s Law
![Page 3: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/3.jpg)
ตวอยาง แกสชนดหนงมความดน 1 บรรยากาศ อณหภม 0 ๐C บรรจไวในภาชนะทยดหยนได เมอน าภาชนะ
บรรจแกสนไปจมลงในของเหลวทก าลงเดอด ปรมาตรของแกสจะขยายตวจาก 70.00 cm3 เปน90.00 cm3
โดยทความดนคงทอณหภมสดทายเปนเทาใด(351 ๐K)
กฎรวมแกส โดยการรวมกฎของบอยลและกฎของชารลเขาดวยกนเมอมวลของแกสคงท
กฎของบอยล V α
โดยทมวลและอณหภมคงท
กฎของชารล V α T โดยทมวลและความดนคงท
ถารวมรวมกฎของบอยลและกฎของชารล จะไดความสมพนธดงน
V α
V = k3T/P โดยท k3 เปนคาคงท
PV = k3 T โดยทมวลคงท
PV/T = k3
P1V1/T1 = P2V2/T2 = P3V3/T3 = … = k3
ตวอยาง แกสชนดหนงมปรมาตร 10 ลตร ทความดน 1 บรรยากาศ อณหภม 0 ๐C ถาแกสชนดนม
ปรมาตรและความดนเปลยนเปน 11.5 ลตร และ 900 mmHg ตามล าดบ จงหาอณหภมทเปลยนแปลงไปใน
หนวย ๐C(99 ๐C)
กฎของเกย-ลสแซก เมอมวลและปรมาตรคงท ความดนของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน
P α T โดยทมวลและปรมาตรคงท
P/T = k4 โดยท k4 เปนคาคงท
เมอมวลและปรมาตรคงท พบวา อตราสวนระหวาง
ความดนกบอณหภมเคลวนมคาคงทเสมอ
P1/T1 = P2/T2 = P3/T3 = … = Pn/Tn = k4
ตวอยาง อากาศในถงใบหนงมความดน 640 mmHg ท
23 ๐C เมอวางไวกลางแดด อณหภมเพมเปน 48 ๐Cความดนของอากาศภายในถงจะเปนเทาใด (694 mmHg)
![Page 4: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/4.jpg)
กฎของอาโวกาโดร เมออณหภมและความดนคงท แกสทมปรมาตรเทากนจะมจ านวนโมลเทากน
หรอทอณหภมและความดนคงท ปรมาตรของแกสใดๆ จะแปรผนตรงกบจ านวนโมลของแกสนน
V α n โดยทอณหภมและความดนคงท
V/n = k5 โดยท k5 เปนคาคงท
เมออณหภมและความดนคงท อตราสวนระหวางปรมาตรกบจ านวนโมลของแกสมคาคงทเสมอ
V1/n1 = V2/n2 = V3/n3 = … = Vn/nn = k5
ตวอยาง แกส He 8 กรม มปรมาตรเทากบ 44.8 ลตร ทอณหภม 273 ๐K และความดน 760 mmHg
แกส He 0.2 กรม มปรมาตรเทาใดทอณหภมและความดนเดม(มวลอะตอม He = 4 )(1.12 ลตร)
กฎแกสสมบรณหรอสมการสถานะของแกส
จาก กฎของบอยล V α
โดยทมวลและอณหภมคงท
กฎของชารล V α T โดยทมวลและความดนคงท
กฎของอาโวกาโดร P α n โดยทอณหภมและความดนคงท
จะได V α nT/P
V = RnT/P โดยท R เปนคาคงทของแกส
P1V1/n1T1 = P2V2/n2T2 = P3V3/n3T3 = … = PnVn/nnTn = R
จดใหม เปน PV = nRT โดยท R เปนคาคงทของแกส
R มหลายคาขนอยกบหนวย คอ
R = 0.082058 L.atm/mol.K (P = atm)
R = 62.364 L.torr/mol.K (P = torr)
R = 8.314 J/mol.K (P = Pa, V = m3)
ตวอยาง บรรจแกสออกซเจนจ านวน 0.885
กโลกรม ไวในถงเหลกกลาซงมปรมาตร 438 ลตร จง
ค านวณความดนของแกสออกซเจนในถงนทอณหภม 21 ๐C(1.53 บรรยากาศ)
![Page 5: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/5.jpg)
ตวอยาง แกสธรรมชาตในแหลงแกสแหลงหนงประกอบดวยแกสมเทน 3.20 x 105 L ท
ความดน 1500 atm อณหภม 45 ๐C แกสธรรมชาตในแหลงนมแกสมเทนอยกกโลกรม(2.94 x 105
กโลกรม)
ตวอยาง แกสออกซเจน 1 mol มอณหภม 62.4 ๐C ความดน 3.45 atm มความหนาแนน
เทาใด(4.01 กรมตอลตร)
ตวอยาง แกสชนดหนงมมวล 0.550 g บรรจอยในภาชนะ 0.200 L ทความดน 0.968 atm
อณหภม 289 K แกสชนดนมมวลตอโมลเทาใด(67.4 กรมตอโมล)
การแพรของแกส
การแพร(Diffusion of gasses) หมายถง การทโมเลกลของแกสชนดหนงเคลอนทเขาไป
แทรกในโมเลกลของแกสอกชนดหนง ซงมความเขมขนตางกน จนแกสผสมมความเขมขนเทากน
ทวทงหมด
การแพรผานของแกส(Effusion of gasses) หมายถง การทโมเลกลของแกสเคลอนท จาก
บรเวณหนงผานชองเลกๆ ออกสอกบรเวณหนง และในระหวางทเคลอนทนโมเลกลไมมการชนกน
เลย
Diffusion Effusion
![Page 6: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/6.jpg)
กฎการแพรผานของเกรแฮม(Graham’s Law Of effusion)
โทมส เกรแฮม(Thomas Graham) นกวทยาศาสตรชาวสกอตแลนด
กฎการแพรผานของเกรแฮม กลาววา ทอณหภมและความดนคงท อตราการแพรของแกส
จะแปรผกผนกบรากทสองของมวลโมเลกลของแกส
r α
โดยทอณหภมและความดนคงท
r =
โดยท k เปนคาคงท
r1 1= r2 2 = r3 3 = … = rn n = k
จดรปใหม จะได
r1/ r2 = 2/ 1
เนองจากน าหนกโมเลกลของแกสแปรผนตรงกบความหนาแนน
r1/ r2 = 2/ 1
r = อตราการแพรของแกส
อตราการแพรของแกส คอ อตราสวนระหวางระยะทางหรอปรมาตรหรอความดนหรอ
จ านวนโมลของแกสทตอหนงหนวยเวลา
M = มวลโมเลกล(มวลตอโมล) ของแกส
d = ความหนาแนน
ตวอยาง เตตระฟลออโรเอทลน(C2F4)แพรผานแผนรพรนชนดหนงดวยอตรา 4.6 x 10-6 โมลตอ
ชวโมง สวนแกสตวอยางอกชนดหนงมอตราการแพรผาน 5.8 x 10-6 โมลตอชวโมงภายใตภาวะเดยวกน จง
ค านวณมวลตอโมลของแกสตวอยาง( 63 g/mol)
ตวอยาง จงเปรยบเทยบอตราการแพรผานของแกสไฮโดรเจนกบฮเลยมทอณหภมและความดน
เดยวกน(1.41)
ตวอยาง แกส A มมวลโมเลกล 36 แกส B มมวลโมเลกล 9 ในเวลา 3 วนาท แกส A เคลอนทได
ระยะทาง 24 เซนตเมตร แกส B จะเคลอนทไดระยะทางเทาใดในเวลา 5 วนาท(80 เซนตเมตร)
![Page 7: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/7.jpg)
ตวอยาง แกส x แพรได 30 cm3 ในเวลา 2 วนาท ในขณะทแกส y มวลโมเลกล 25 แพรได 108 cm3
ในเวลา 4 วนาท จงค านวณหามวลโมเลกลของแกส x (81)
ตวอยาง แกส A แพรไดเรวกวา CO2 กวา 1.6 เทา แกส A ควรจะเปนแกส NO2 หรอ NH3 หรอ H2S
หรอ SO2(NH3)
ตวอยาง แกส A มอตราการแพรเปน 0.5 เทา ของแกส B ถาแกส A มความหนาแนน 0.49 กรม/ลตร
แกส B มความหนาแนนเทาไร(0.1225 กรม/ลตร)
เทคโนโลยทเกยวของกบสมบตของของแขง ของเหลว แกส
1. การท าน าแขงแหง
หลกการ คอ การน า CO2 มาเพมความดนและลดอณหภม
เรมจากการน ากาซคารบอนไดออกไซดมาท าใหเปนของเหลว โดยเพมความดนและลด
อณหภม จากนนท าใหคารบอนไดออกไซดบรสทธและปราศจากความชนดวยวธการทเหมาะสมแลวเพม
ความดนและลดอณหภมจนกระทงมความดน 18 atm และอณหภมเทากบ -25 ๐C แลวอด
คารบอนไดออกไซดเหลวผานรพรน คารบอนไดออกไซดเหลวสวนหนงจะระเหยกลายเปนไอโดยดด
ความรอนจากโมเลกลขางเคยงท าใหโมเลกลของคารบอนไดออกไซดเหลวทถกดดความรอนมอณหภมตา
กวาจดแยอกแขง จงกลายเปนของแขงทมลกษณะเปนเกลด เรยกวาน าแขงแหง เกรดของ
คารบอนไดออกไซดจะถกอดเปนกอนแลวน าไปใชประโยชนตอไป น าแขงแหงมอณหภมประมาณ –79 ๐C
ประโยชนใชในการท าฝนเทยม ใชแชแขง อตสาหกรรมหองเยน
![Page 8: ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส · ใบความรู้เรื่องแก๊ส แก๊ส ... บรรจุแก๊สน้ีไปจุ่มลงในของเหลวที่กาลงัเดือด](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021812/5e205ad11845aa4f853e95b0/html5/thumbnails/8.jpg)
2. การท าไนโตรเจนเหลว หลกการ คอ ลดอณหภม วตถดบทใช คอ อากาศ เรมจากการดดอากาศเขาเครองอดอากาศ ผานลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเพอก าจด
คารบอนไดออกไซด แลวผานอากาศทไดเขาเครองกรองเพอแยกน ามนออกแลวท าใหแหงดวยสารดดความชน จากนนท าใหอากาศแหงมอณหภมลดลงจนถง -183 ๐C กาซออกซเจนจะกลายเปนของเหลวแยกตวออกมากอน และเมอลดอณหภมตอไปจนถง -196 ๐C ไนโตรเจนจะกลายเปนของเหลวแยกตวออกมา
ประโยชนของไนโตรเจนเหลว ใชในโรงงานอตสาหกรรมตาง ๆ เชน การแชแขงอาหาร ใชในทางการแพทย
3. การสกดสารโดยใชคารบอนไดออกไซดในรปของไหล
เมอคารบอนไดออกไซดอยภายใตภาวะวกฤตยงยวด(supercritical state) คอท อณหภม 31 ๐C ความ
ดน 73 บรรยากาศ จะมสภาพเปนของไหล( CO2-Fluid) และมสมบตเปนทงแกสและของเหลว คอ ขยายตว
ไดงายจนเตมภาชนะบรรจและไหลไดเหมอนแกส มความสามารถในการละลายไดเหมอนของเหลว ดงนน
เราจงสามารถใชคารบอนไดออกไซดในรปของไหลสกดหรอแยกสารหรอท าใหสารบรสทธขนดวยการ
ควบคมอณหภมและความดนใหเหมาะสม เชน การสกดคาเฟอนออกจากเมลดกาแฟดบแทนเมทลนคลอไรด
โดยไมท าใหรสและกลนของกาแฟเปลยนไป
ผเรยบเรยง นายวระวธ ศรปณย
ครกลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร โรงเรยนนวมนทราชนทศ เบญจมราชาลย
เอกสารอางอง
สงเสรมการสอนวทยาศาสตร,สถาบน.เคมเลม 2. กรงเทพมหานคร:ครสภา,2546.
ส าราญ พฤกษสนทร.คมอสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร
เคม ม.4 เลม 2.กรงเทพมหานคร:พ.ศ.พฒนา,2547.
โรงเรยนมหดลวทยานสรณ .เอกสารประกอบการสอนวชาเคม 2 ว40122.