Gaz, maddenin üç halinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı ise son derece fazladır. Gaz halindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur.

Katı bir madde ısıtıldığı zaman, katı halden sıvı, sıvı halden de gaz haline geçer. Bu duruma faz (safha) değişikliği denir. Sıvıyı meydana getiren tanecikler (atom veya moleküller) birbirlerini çeker. Sıvı ısıtıldığı zaman, tanecikler arasındaki çekim kuvveti yenilir ve tanecikler sıvı fazdan (ortamdan) ayrılarak gaz haline dönüşürler. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın halini alırlar. Mesela hava bir gaz karışımıdır ve azot, oksijen, çok az miktarda asal gazlar ve karbondioksitten meydana gelmiştir.

Gazlar birbiriyle her oranda karışabilir.Gazların birbiri ile oluşturdukları karışımlar homojendir. Hacimleri, dolayısıyla yoğunlukları basınç ve sıcaklığa tabidir. Genellikle gazın basınç veya sıcaklığının az miktarda değişmesi, gazın hacminde çok büyük değişiklikler meydana getirir. Bütün gazların genişleme ve sıkışma katsayıları aynıdır. Fakat sıvı ve katıların böyle bir özelliği yoktur. Bu yüzdendir ki, gazlar, katı ve sıvılardan daha kolay incelenir. Hareket halindeki gaz moleküllerinin (taneciklerinin), bulunduğu kabın cidarına (duvarına) çarpması sonucu meydana gelen etkiye, gazın basıncı denir. Bir silindir içindeki gaz, piston ile sıkıştırılırsa pistonun geri itildiği, ilk haline döndürülmek istendiği görülür ki, bu yukarıdaki olayın sonucudur. Pistonu ittirmek için yapılan iş, gazın basıncına karşı yapılan iştir. İzole halde yani çevreden yalıtılmış bir gaz, sıkıştırılınca ısınır. Sıkıştırılmış gaz genişletilirse soğur, yani yine bir iş yapar ve gaz moleküllerinin ortalama hızları düşer. Böylece basınç da azalmış olur.

Gazlar hakkındaki mevcut bilgilerin ana kaynakları, hava üzerindeki ilmi çalışmalar, çeşitli gazların keşfi ve ısıyla ilgili araştırmalardır.

Torricelli, hava ile deneyler yaptı ve atmosfer basıncını keşfetti. 1643'te ilk cıva barometresini yaptı. Pascal ise, yüksek yerlerdeki hava basıncının deniz seviyesindekinden daha düşük olduğunu gösterdi. Otto von Guericke de, birbiri ile birleştirilmiş ve içindeki havası boşaltılmış (vakum) iki yarım kürenin birbirinden ayrılması ile ilgili deneyi yaptı. Bu deneyde yarım küreleri birbirinden ayırmak için sekizerden 16 tane at kullanıldı.

GAZLAR

Gazların Özellikleri:Gazların davranışının anlaşılması aynı zamanda modern kimyanın da temel konularından biridir. Avagadro ilkesine göre bir gazın hacmini ölçmek,bu hacimde bulunan molekülleri saymak demektir ki böyle ölçmelerin önemini ne kadar belirtsek azdır. Üstelik endüstride kullanılan element ve bileşiklerin çoğu kullanılma şartlarında gaz halindedir. Gazların pratik ve tarihsel önemi yanında, bunlar üzerinde bu kadar durmamızın bir başka nedeni de vardır. Kimyacının işi yığın halinde bulunan madde ile bunun molekülleri arasında bir bağıntı kurmaktır. Gazların kinetik teorisi, makroskobik olayların , moleküllerin davranışı cinsinden açıklanmasına en güzel örneklerden birini teşkil eder. Gazların,içinde bulundukların kabın çeperlerine çarpan büyük sayıda taneciklerden yapılmış olduğu düşünülerek, matematik işlemlerle Boyle kanunu çıkarılabilir ve sıcaklık kavramı daha iyi anlaşılabilir. Gazların Boyle kanununa niçin tam anlamıyla uymadıklarını, araştırırken, moleküllerin büyüklükleri ve bunların birbiri üzerine etkiyen kuvvetleri konusunda pek çok şey öğrenebiliriz. Böylece maddenin en basit halini incelemek bizi fiziksel bilimlerin en evrensel bazı kavramları ile karşı karşıya bırakır.

Gaz Kanunları

Genel olarak katı,sıvı ya da gaz, herhangi bir maddenin hacmi, sıcaklığına ve üzerine etkiyen basınca bağlıdır. Belli bir miktarda maddenin hacmi ile basınç ve sıcaklık değerleri arasında matematik bir bağıntı vardır; bu matematik bağıntıya hal denklemi denir ve sembolik olarak

V=V(T,P,n)

Şeklinde gösterilir. Bunun anlamı şudur:V sıcaklık, basınç ve maddenin mol sayısının bir fonksiyonudur. Sıvı ve katılar için hal denklemi çok karmaşık bir matematik ifade olabildiği gibi maddeden maddeye de değişebilir. Fakat gazların hal denklemleri, gaz halindeki her çeşit madde için hemen hemen aynı kalır. İleride bu basitliğin gaz moleküllerinin aslında birbirinden bağımsız hareket etmesinden ileri geldiğini, bunun bir sonucu olarak da moleküllerin ayrıntılı yapısının, bir bütün olarak gaz davranışına büyük ölçüde etki etmediğini göreceğiz. Fakat biz şimdilik gazların hal denklemini saptamağa ve ifade etmeğe çalışalım.

Gazlar için bir denklemin saptanması ister istenmez bir gazın içinde bulunduğu kabın çeperlerine yaptığı basıncın, yani yüzey birimine uyguladığı kuvvetin ölçülmesini içerir. Genellikle gaz basıncı, birim yüzeye uygulanan kuvvet cinsinden değil de, atmosfer ya da milimetre cıva birimleriyle ifade edilir. Daha temel bir birim olan yüzey birimine uygulanan kuvvetle atmosfer ve milimetre birimleri arasında bir bağıntı kurabilmek için yalnızca basıncın denel olarak nasıl ölçüldüğünü bilmeliyiz.

Boyle Kanunu

Belirli sıcaklıkta, belirli bir miktar gazın basıncı ile hacmi arasındaki matematiksel bağıntı 1662 de Robert Boyle tarafından bulunmuştu. Boyle, belirli bir miktar gazın hacmi ile basıncının çarpımının yaklaşık olarak sabit kaldığını buldu. Bundan başka basınç sabitken gaz ısıtıldığında hacminin genişlediğinin de farkına vardı; fakat,belki de o zamanlar sıcaklığın henüz kesin bir tanımı yapılmamış olduğundan,bu olayın üzerinde fazla durmadı. Boyle'un sıcaklığın bir gaz üzerindeki nitel etkisi konusundaki gözlemi süphesiz önemliydi,zira basınç-hacim bağıntısıyla ilgili tayinlerin anlamlı olabilmesi için,deney sırasında çevre sıcaklığının sabit tutulması gerektiğini gösteriyor.

Charles ve Gay-Lussac Kanunu

Sabit basınçta bir gazın hacmi ile sıcaklığı arasındaki matematiksel bağıntı Charles, Gay-Lussac Kanunu olarak bilinir ve

V=V0(1+&t)

şeklinde yazılır. Burada ve V sabit basınçta belli miktardaki gazın hacmi, V0 aynı gazın aynı basınç ve 0 C(santigrad) da işgal ettiği hacim, & bütün gazlar için değeri yaklaşık 1/273 olan bir sabit,t ise santigrad cinsinden sıcaklıktır. Bu eşitlik bize bir gazın hacminin,sıcaklığı ile doğrusal olarak arttığını söylemektedir. Bunu denel bir gerçek olarak ifade edebilmek için her şeyden önce sıcaklığın ölçülebileceği bilmemiz gerekir.


Sorular



S: Ozon gazı ne zaman oluşur?

C: Alüminyum kaynağında moleküler oksijeni parçalayan arktan gelen UV ışınları ile yalnız alüminyum oksit değil ayrıca ozon gazı da oluşur. Ozon ayrıca TIG ile yapılan paslanmaz çelik kaynağında da oluşur. Son olarak ozon gazı oksijene dönüştürülür. Bu süreç ozon katalizör işlevi gören sert bir yüzey ile temas ettiğinde hızlanır. Ozon filtrelenemez ancak oksijene dönüştürülebilir.

Düşük ozon konsantrasyonunda partikül filtreli Adflo maske sisteminin kullanılması kaynakçıya ulaşan ozon miktarını azaltır. Şöyle ki partikül filtresi (geniş yüzeyi nedeniyle) ve kaynak başlığına giden solunum tüpü ozonun tekrar oksijene dönüşümünü kolaylaştırır. Daha yüksek konsantrasyonda Adflo maske gaz filtresi ile kullanılırsa ilave edilen geniş karbon granül yüzeyi sayesinde ozon miktarı daha da düşer.

S: Nitrojen gazları nelerdir?

C: Nitrojen dioksit ve nitrik oksit, yüksek elektrik akımı ve yüksek ısıda kaynak yapıldığında oluşan nitrojen gazlarına örnektir. Azotlu gazlar nitrojen ve oksijenin havada tepkimeye uğraması sonucu oluşur; yüksek konsantrasyonda solunması çok tehlikelidir. Örneğin kapalı, havalandırması yetersiz alanda yapılan kaynak. Bu durumda Temiz hava C maskesi kullanılmasını öneririz.