Maddenin Halleri ve Gazlar Soru Çözümü

Graham'ın difüzyon yasasına göre, aynı sıcaklık ve basınçta iki gazın difüzyon hızları, molar kütlelerinin karekökleri ile ters orantılıdır: $$\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$ Burada $M_1 = 4 \text{ g/mol}$ (hafif gaz) ve $M_2 = 16 \text{ g/mol}$ (ağır gaz) için: $$\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{16}{4}} = \sqrt{4} = 2$$ Dolayısıyla hafif gaz, ağır gazdan 2 kat daha hızlı yayılır.

Kaynama noktasında buhar basıncı atmosfer basıncına eşittir. Clausius-Clapeyron denklemi: $$\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = \frac{\Delta H_{vap}}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right)$$ Verilenler: $T_1 = 373 \, \text{K}$, $P_1 = 1 \, \text{atm}$, $T_2 = 363 \, \text{K}$, $P_2 = 0.8 \, \text{atm}$. İlk olarak: $$\frac{P_2}{P_1} = \frac{0.8}{1} = 0.8, \quad \ln(0.8) \approx -0.2231$$ $$\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} = \frac{1}{373} - \frac{1}{363} = \frac{363 - 373}{373 \times 363} = \frac{-10}{135399} \approx -0.00007386 \, \text{K}^{-1}$$ $$\Delta H_{vap} = \frac{R \cdot \ln(P_2/P_1)}{1/T_1 - 1/T_2} = \frac{8.314 \times (-0.2231)}{-0.00007386} \approx \frac{-1.855}{-0.00007386} \approx 25100 \, \text{J/mol} = 25.1 \, \text{kJ/mol}$$ Bu nedenle doğru cevap 25.1 kJ/mol.

Üçlü nokta, bir maddenin katı, sıvı ve gaz fazlarının aynı anda dengede olduğu belirli bir sıcaklık ve basınç noktasıdır. Bu noktada, sıvının kaynama noktası sabit değildir; çünkü kaynama noktası dış basınca bağlıdır ve üçlü nokta sadece özel bir durumdur. Seçenek D yanlıştır çünkü üçlü noktada kaynama noktası basınçtan bağımsız değildir; aslında, üçlü noktadaki basınç ve sıcaklık sabittir, ancak kaynama noktası genel olarak basınçla değişir. Diğer seçenekler doğrudur: A) Kritik noktanın üzerinde sıvı ve gaz fazları süperkritik akışkana dönüşür ve ayırt edilemez. B) Kaynama noktasının tanımı budur. C) Clausius-Clapeyron denklemine göre, basınç arttıkça kaynama noktası artar. E) Sıvı-gaz denge eğrisi, Clausius-Clapeyron denklemi ile modellenir.