ใบความรู้เรื่อง แก๊ส

แก๊ส แก๊ส สมบัติของแก๊ส 1. มีแรงยดึ เหน่ียวระหวา่ งอนุภาคนอ้ ย 2. แพร่กระจายเตม็ ภาชนะ รูปร่างข้ึนอยกู่ บั ภาชนะบรรจุ 3. ไหลได้ 4. บีบอดั ไดง้ า่ ย แก๊สแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท คอื แก๊สสมบูรณ์ (Ideal gas) หรือแกส๊ อุดมคติ หมายถึง แกส๊ ท่มี ีสมบตั ิเป็นไปตามกฎต่างๆ ของ แกส๊ ไม่วา่ ทภ่ี าวะใดๆ กต็ าม แก๊สจริง (real gas) หมายถึง แกส๊ ทีม่ ีอยใู่ นธรรมชาติทวั่ ๆ ไป ซ่ึงจะไม่เป็ นไปตามกฎต่างๆ ของแก๊ส โดยเฉพาะท่ีความดนั สูงอุณหภูมิต่า ทฤษฎจี ลน์ของแก๊ส 1. แก๊สประกอบดว้ ยอนุภาคท่มี ีขนาดเล็กมาก จนถอื วา่ อนุภาคแก๊สไม่มีปริมาตรเมื่อเทียบ กบั ขนาดภาชนะทีบ่ รรจุ 2. โมเลกลุ ของแกส๊ อยหู่ ่างกนั ทาใหแ้ รงดูดและแรงผลกั ระหวา่ งโมเลกุลนอ้ ยมาก จนถือ ไดว้ า่ ไมม่ ีแรงกระทาต่อกนั 3. โมเลกุลของแกส๊ เคลอื่ นอยา่ งรวดเร็วเป็ นแนวเสน้ ตรง เป็นอิสระดว้ ยอตั ราเร็วคงที่และ เป็นระเบยี บจนกระทงั่ ชนกบั โมเลกุลอื่นหรือชนกบั ผนงั ภาชนะจงึ จะเปลี่ยนทศิ ทางและอตั ราเร็ว 4. โมเลกลุ ของแก๊สทชี่ นกนั เองหรือชนกบั ผนงั ภาชนะ จะเกิดการถ่ายโอนพลงั งานแกก่ นั ไดแ้ ต่พลงั งานรวมของระบบทม่ี ีคา่ คงที่ 5. ณ อุณหภมู ิเดียวกนั โมเลกลุ ของแกส๊ แตล่ ะโมเลกลุ เคล่ือนทด่ี ว้ ยอตั ราเร็วไม่เท่ากนั แต่ จะมีพลงั งานจลน์เฉลี่ยเทา่ กนั โดยท่ีพลงั งานจลนเ์ ฉล่ียของแกส๊ จะแปรผนั ตรงกบั องศาเคลวนิ แก๊สทีม่ ีสมบตั ิครบถว้ นตามทฤษฎีจลน์เรียกวา่ แกส๊ สมบูรณ์หรือแกส๊ อุดมคติ ซ่ึงไมม่ ีจริง แก๊สจริงอาจมีสมบตั ใิ กลเ้ คยี งกบั แก๊สสมบรู ณ์ได้ ถา้ อยใู่ นระบบทม่ี ีความดนั ต่าอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะแกส๊ เฉื่อย ท่อี ุณหภูมิหอ้ งความดนั 1 บรรยากาศ มีสมบตั ิใกลเ้ คียงกบั แก๊สสมบรู ณ์

โรเบิร์ต บอยล์ นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษ ไดศ้ ึกษาการเปลี่ยนแปลงปริมาตรและความดนั ของแกส๊ ใน ปี ค.ศ.1662(พ.ศ.2205) กฎของบอยล์ กล่าววา่ “เม่ือมวลและอณุ หภูมิของแกส๊ คงที่ ปริมาตรของแก๊สจะแปรผกผนั กบั ความ ดนั ” V α 1 โดยที่มวลและอุณหภมู ิคงที่ P PV = k1 โดยท่ี k1 เป็ นค่าคงที่ เม่ือมวลและอุณหภูมิคงท่ี พบวา่ ผลคูณระหวา่ งความดนั และ ปริมาตรของแกส๊ ในแตล่ ะสภาวะจะมีค่าเท่ากนั Boyle’s Law P1V1 = P2V2 = P3V3 = … = PnVn = k1 ตวั อย่าง แกส๊ ชนิดหน่ึงบรรจุอยใู่ นภาชนะขนาด 1 ลิตร ท่คี วามดนั 1 บรรยากาศ ณ อุณหภูมิ 25 ๐C ถา้ นาแกส๊ น้ี ไปบรรจุในภาชนะขนาด 2 ลิตร ณ อุณหภูมิเดิม แกส๊ น้ีจะมีความดนั เท่าไร(0.5 บรรยากาศ) ตัวอย่าง แกส๊ ชนิดหน่ึงบรรจุอยใู่ นภาชนะทรงกระบอกขนาด 2.0 ลิตร ท่คี วามดนั 1.5 บรรยากาศ เม่ือเพมิ่ ความ ดนั เป็น 1500 mmHg โดยควบคุมอุณหภมู ิใหค้ งที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นเท่าใด(1.52 ลิตร)

อาเล็กซองดร์ เซซา ชาร์ล นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ไดศ้ ึกษาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอุณหภูมิกบั ปริมาตรของแก๊สในปี ค.ศ.1778(พ.ศ.2321) กฎของชาร์ล เมื่อมวลและความดนั ของแก๊สคงที่ ปริมาตร Charles’s Law ของแกส๊ จะแปรผนั ตรงกบั อุณหภูมิเคลวนิ V α T โดยทม่ี วลและความดนั คงที่ V = k2 โดยที่ k2 เป็ นคา่ คงท่ี T เมื่อมวลและความดนั คงท่ี อตั ราส่วนระหวา่ งปริมาตรและ อุณหภมู ิเคลวนิ จะมีคา่ คงท่ีเสมอ V1/T1 = V2/T2 = V3/T3 = … = Vn/Tn = k2 ตัวอย่าง แก๊สไนโตรเจนปริมาตร 20 ลิตร ทอ่ี ุณหภมู ิ 100 ๐C เมื่อทาใหอ้ ุณหภมู ิลดลง เป็น 0 ๐C โดยความดนั ของ แกส๊ ไม่เปล่ียนแปลง ปริมาตรสุดทา้ ยของแก๊สเป็นเท่าใด(14.6 ลิตร) ตัวอย่าง แกส๊ ชนิดหน่ึงมีความดนั 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 0 ๐C บรรจุไวใ้ นภาชนะที่ยดื หยนุ่ ได้ เมื่อนาภาชนะ บรรจแุ กส๊ น้ีไปจุ่มลงในของเหลวท่ีกาลงั เดือด ปริมาตรของแก๊สจะขยายตวั จาก 70.00 cm3 เป็น90.00 cm3 โดยท่ี ความดนั คงท่อี ุณหภมู ิสุดทา้ ยเป็ นเท่าใด(351 ๐K) กฎรวมแก๊ส โดยการรวมกฎของบอยลแ์ ละกฎของชาร์ลเขา้ ดว้ ยกนั เม่ือมวลของแก๊สคงท่ี กฎของบอยล์ V α 1 โดยทม่ี วลและอุณหภมู ิคงที่ P กฎของชาร์ล V α T โดยทมี่ วลและความดนั คงท่ี

ถา้ รวมรวมกฎของบอยลแ์ ละกฎของชาร์ล จะไดค้ วามสมั พนั ธด์ งั น้ี Vα T P V = k3T/P โดยที่ k3 เป็ นค่าคงท่ี PV = k3 T โดยท่มี วลคงท่ี PV/T = k3 P1V1/T1 = P2V2/T2 = P3V3/T3 = … = k3 ตัวอย่าง แกส๊ ชนิดหน่ึงมีปริมาตร 10 ลิตร ท่คี วามดนั 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 0 ๐C ถา้ แกส๊ ชนิดน้ีมี ปริมาตรและความดนั เปลี่ยนเป็น 11.5 ลิตร และ 900 mmHg ตามลาดบั จงหาอุณหภูมิท่เี ปลี่ยนแปลงไปใน หน่วย ๐C(99 ๐C) กฎของเกย์-ลุสแซก เม่ือมวลและปริมาตรคงท่ี ความดนั ของแกส๊ จะแปรผนั ตรงกบั อุณหภมู ิเคลวนิ P α T โดยที่มวลและปริมาตรคงที่ P/T = k4 โดยท่ี k4 เป็ นค่าคงที่ เมื่อมวลและปริมาตรคงท่ี พบวา่ อตั ราส่วนระหว่าง ความดนั กบั อณุ หภูมิเคลวนิ มีค่าคงท่เี สมอ P1/T1 = P2/T2 = P3/T3 = … = Pn/Tn = k4 ตวั อย่าง อากาศในถงั ใบหน่ึงมีความดนั 640 mmHg ที่ 23 ๐C เมื่อวางไวก้ ลางแดด อุณหภมู ิเพม่ิ เป็ น 48 ๐Cความดนั ของอากาศภายในถงั จะเป็ นเท่าใด (694 mmHg) กฎของอาโวกาโดร เมื่ออณุ หภมู ิและความดนั คงท่ี แก๊ส ที่มีปริมาตรเท่ากนั จะมีจานวนโมลเท่ากนั หรือทอี่ ุณหภมู ิและ

ความดนั คงท่ี ปริมาตรของแกส๊ ใดๆ จะแปรผนั ตรงกบั จานวนโมลของแกส๊ น้นั V α n โดยทอี่ ุณหภมู ิและความดนั คงท่ี V/n = k5 โดยที่ k5 เป็ นคา่ คงท่ี เมื่ออุณหภูมิและความดนั คงท่ี อตั ราส่วนระหวา่ งปริมาตรกบั จานวนโมลของแก๊สมีคา่ คงท่ีเสมอ V1/n1 = V2/n2 = V3/n3 = … = Vn/nn = k5 ตัวอย่าง แกส๊ He 8 กรัม มีปริมาตรเทา่ กบั 44.8 ลิตร ที่อุณหภมู ิ 273 ๐K และความดนั 760 mmHg แก๊ส He 0.2 กรมั มีปริมาตรเทา่ ใดท่ีอุณหภมู ิและความดนั เดิม(มวลอะตอม He = 4 )(1.12 ลิตร) กฎแก๊สสมบูรณ์หรือสมการสถานะของแก๊ส จาก กฎของบอยล์ V α 1 โดยที่มวลและอุณหภมู ิคงที่ P กฎของชาร์ล V α T โดยทมี่ วลและความดนั คงท่ี กฎของอาโวกาโดร P α n โดยท่ีอุณหภมู ิและความดนั คงที่ จะได้ V α nT/P V = RnT/P โดยที่ R เป็ นค่าคงทข่ี องแกส๊ P1V1/n1T1 = P2V2/n2T2 = P3V3/n3T3 = … = PnVn/nnTn = R จดั ใหม่ เป็น PV = nRT โดยที่ R เป็ นค่าคงทข่ี องแกส๊ R มีหลายคา่ ข้นึ อยกู่ บั หน่วย คือ 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)

ตวั อย่าง บรรจุแกส๊ ออกซิเจนจานวน 0.885 กิโลกรมั ไวใ้ นถงั เหลก็ กลา้ ซ่ึงมีปริมาตร 438 ลิตร จงคานวณความดนั ของแก๊สออกซิเจนในถงั น้ีที่อุณหภูมิ 21 ๐C(1.53 บรรยากาศ) ตัวอย่าง แกส๊ ธรรมชาติในแหล่งแก๊สแหล่งหน่ึงประกอบดว้ ยแกส๊ มีเทน 3.20 x 105 L ทค่ี วาม ดนั 1500 atm อุณหภูมิ 45 ๐C แกส๊ ธรรมชาติในแหล่งน้ีมีแก๊สมีเทนอยกู่ ่ีกิโลกรัม(2.94 x 105 กิโลกรมั ) ตัวอย่าง แกส๊ ออกซิเจน 1 mol มีอุณหภมู ิ 62.4 ๐C ความดนั 3.45 atm มีความหนาแน่นเท่าใด (4.01 กรัมตอ่ ลิตร) ตวั อย่าง แกส๊ ชนิดหน่ึงมีมวล 0.550 g บรรจอุ ยใู่ นภาชนะ 0.200 L ที่ความดนั 0.968 atm อุณหภูมิ 289 K แกส๊ ชนิดน้ีมีมวลตอ่ โมลเทา่ ใด(67.40 กรมั ตอ่ โมล)

กฎความดนั ย่อยของดอลตัน(Dalton’s Law of partial pressure) กล่าววา่ “ความดนั รวมของแก๊สผสมท่ไี ม่ทาปฏกิ ิริยาเคมีต่อกนั จะเทา่ กบั ผลรวมของความยอ่ ยของแกส๊ ตา่ งๆ ทเี่ ป็ นองคป์ ระกอบของแกส๊ ผสมน้นั ๆ” จะไดว้ า่ ความดันรวม = ผลรวมของความดนั ย่อย เม่ือผสมแก๊ส A และแก๊ส B ทไ่ี ม่ทาปฏกิ ิริยาต่อไวใ้ นภาชนะปริมาตร V ท่อี ุณหภมู ิคงตวั อนั หน่ึง แกส๊ ท้งั สองผสมเขา้ กนั ดีเป็นสารผสมเอกพนั ธุ์ ท้งั แก๊ส A และแก๊ส B ต่างมีความดนั ภายในภาชนะน้นั เหมือนวา่ มนั อยตู่ ามลาพงั โดยไม่มอี ีกแก๊สหน่ึงอยดู่ ว้ ย ความดนั ของแตล่ ะแกส๊ ในแก๊สผสมเช่นน้ีเรียกวา่ ความดนั ยอ่ ย จะไดว้ า่ หรือเขียนวา่ PT = PA+PB โดยที่ PT แทน ความดนั รวม PA แทน ความดนั ยอ่ ยของแก๊ส A PB แทน ความดนั ยอ่ ยของแกส๊ B 1. คานวณโดยใช้กฎของบอยล์ P1V1 = P2V2 จะได้ PA = P1AV1A และ PB = P1BV1B V2A V2B PT = (P1AV1A) + (P1BV1B) V2A V2B ตวั อย่าง นาเอาแก๊สออกซิเจน 100 cm3 ซ่ึงมีความดนั 360 mmHg และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 150 cm3 ซ่ึงมี ความดนั 300 mmHg มาใส่ไวร้ วมกนั ในขวดความจุ 200 cm3 อุณหภูมิเท่ากนั โดยตลอด จงหาความดนั รวมของ แกส๊ ออกซิเจนและแกส๊ คาร์บอนไดออกไซดใ์ นขวดใบน้นั (405 mmHg) ตัวอย่างที่ ภาชนะ A จุ 5 ลิตร ภาชนะ B จุ 3 ลิตร เชื่อมตอ่ ถึงกนั โดยมีล้ินปิ ดเปิ ดได้ ภาชนะ A บรรจแุ กส๊ Ar มี ความดนั 2 บรรยากาศ ภาชนะ B บรรจุแก๊ส N2 มีความดนั 1 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิเดียวกนั เม่ือเปิ ดล้ินระหวา่ ง A กบั B จงหาความดนั ยอ่ ยของแกส๊ ท้งั 2 ชนิด และความดนั รวม(1.25,0.375,1.625 atm)

2. คานวณโดยใชก้ ฎแก๊สสมบูรณ์หรือสมการสถานะของแก๊ส จากกฎแกส๊ สมบูรณ์ PV= nRT หรือ P= nRT V จะไดว้ า่ PA= nART V PB= nBRT V ดงั น้นั จาก PT = PA+ PB = nART + nBRT VV = (nA+nB)RT V PT = nTRT โดยที่ nT แทน จานวนโมลรวมของแกส๊ V ตวั อย่าง ภาชนะใบหน่ึงมีปริมาตร 15 dm3 บรรจุแก๊ส A 1 โมล และแก๊ส B 2 โมล และแก๊ส C 1.5 โมล ที่ อุณหภมู ิ 25 ๐C ถา้ แก๊ส A B C ไม่ทาปฏิกิริยากนั จงหาความดนั ยอ่ ยของแกส๊ แต่ละชนิด และความดนั รวม (1.63,3.26,2.44,7.33 atm) 3. การคานวณโดยใชค้ วามสมั พนั ธร์ ะหวา่ งเศษส่วนโมลกบั ความดนั ความดันย่อยของแก๊ส = เศษส่วนโมลของแก๊สน้นั X ความดนั รวม จะไดว้ า่ PA = ������������������������PT เศษส่วนโมลของแกส๊ = จานวนโมลของแกส๊ น้นั จานวนโมลรวมของแกส๊ ผสม ตัวอย่าง จงหาความดนั ยอ่ ยของแกส๊ แต่ละชนิดในแกส๊ ผสม ซ่ึงมี He 40 กรมั N2 56 กรัม O2 16 กรัม ถา้ ความ ดนั รวมของแกส๊ ผสมเท่ากบั 5 บรรยากาศ มวลอะตอม He = 4,N = 14,O = 16(4 , 0.8 ,0.2 บรรยากาศ ตามลาดบั )

การแพร่ของแก๊ส การแพร่(Diffusion of gasses) หมายถึง การท่ีโมเลกลุ ของแกส๊ ชนิดหน่ึงเคล่ือนทเ่ี ขา้ ไปแทรก ในโมเลกุลของแก๊สอีกชนิดหน่ึง ซ่ึงมีความเขม้ ขน้ ตา่ งกนั จนแก๊สผสมมีความเขม้ ขน้ เทา่ กนั ทวั่ ท้งั หมด การแพร่ผ่านของแก๊ส(Effusion of gasses) หมายถึง การทโี่ มเลกลุ ของแก๊สเคล่ือนท่ี จาก บริเวณหน่ึงผา่ นช่องเลก็ ๆ ออกสู่อีกบริเวณหน่ึง และในระหวา่ งท่เี คล่ือนทน่ี ้ีโมเลกุลไม่มีการชนกนั เลย Diffusion Effusion กฎการแพร่ผ่านของเกรแฮม(Graham’s Law Of effusion) โทมสั เกรแฮม(Thomas Graham) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวสกอตแลนด์ กฎการแพร่ผา่ นของเกรแฮม กลา่ ววา่ ที่อุณหภมู ิและความดนั คงที่ อตั ราการแพร่ของแก๊สจะ แปรผกผนั กบั รากทีส่ องของมวลโมเลกลุ ของแกส๊ r α 1 โดยท่อี ุณหภมู ิและความดนั คงท่ี √������ r = ������ โดยท่ี k เป็ นคา่ คงท่ี √������ r1√������ 1= r2√������2 = r3√������ 3 = … = rn√������ n = k จดั รูปใหม่ จะได้ r1/ r2 = √������2/√������ 1

เน่ืองจากน้าหนกั โมเลกุลของแกส๊ แปรผนั ตรงกบั ความหนาแน่น r1/ r2 = √������2/√������ 1 r = อตั ราการแพร่ของแกส๊ อัตราการแพร่ของแก๊ส คอื อตั ราส่วนระหวา่ งระยะทางหรือปริมาตรหรือความดนั หรือจานวน โมลของแกส๊ ทต่ี อ่ หน่ึงหน่วยเวลา M = มวลโมเลกลุ (มวลตอ่ โมล) ของแกส๊ d = ความหนาแน่น ตวั อย่าง เตตระฟลูออโรเอทลิ ีน(C2F4)แพร่ผา่ นแผน่ รูพรุนชนิดหน่ึงดว้ ยอตั รา 4.6 x 10-6 โมลตอ่ ชวั่ โมง ส่วนแกส๊ ตวั อยา่ งอีกชนิดหน่ึงประกอบดว้ ยโบรอนกบั ไฮโดรเจนมีอตั ราการแพร่ผา่ น 5.8 x 10-6 โมลตอ่ ชว่ั โมง ภายใตภ้ าวะเดียวกนั จงคานวณมวลตอ่ โมลของแกส๊ ตวั อยา่ ง( 63 g/mol) ตวั อย่าง จงเปรียบเทียบอตั ราการแพร่ผา่ นของแก๊สไฮโดรเจนกบั ฮีเลียมที่อุณหภูมิและความดนั เดียวกนั (1.41) ตัวอย่าง แกส๊ A มีมวลโมเลกลุ 36 แก๊ส B มีมวลโมเลกลุ 9 ในเวลา 3 วนิ าที แก๊ส A เคล่ือนท่ไี ด้ ระยะทาง 24 เซนตเิ มตร แกส๊ B จะเคล่ือนที่ไดร้ ะยะทางเทา่ ใดในเวลา 5 วนิ าที(80 เซนตเิ มตร) ตวั อย่าง แก๊ส x แพร่ได้ 30 cm3 ในเวลา 2 วนิ าที ในขณะทแี่ ก๊ส y มวลโมเลกุล 25 แพร่ได้ 108 cm3 ใน เวลา 4 วนิ าที จงคานวณหามวลโมเลกุลของแก๊ส x (81)

ตวั อย่าง แกส๊ A แพร่ไดเ้ ร็วกวา่ CO2 กวา่ 1.6 เท่า แก๊ส A ควรจะเป็ นแกส๊ NO2 หรือ NH3 หรือ H2S หรือ SO2(NH3) ตัวอย่าง แก๊ส A มีอตั ราการแพร่เป็น 0.5 เทา่ ของแกส๊ B ถา้ แก็ส A มีความหนาแน่น 0.49 กรัม/ลิตร แกส๊ B มีความหนาแน่นเท่าไร(0.1225 กรมั /ลิตร) กฎความดนั ย่อยของดอลตัน(Dalton’s Law of partial pressure) กลา่ ววา่ “ความดนั รวมของแก๊สผสมทไี่ มท่ าปฏิกิริยาเคมีตอ่ กนั จะเทา่ กบั ผลรวมของความยอ่ ยของ แก๊สตา่ งๆ ทเ่ี ป็ นองค์ประกอบของแก๊สผสมนนั้ ๆ” จะได้วา่ ความดันรวม = ผลรวมของความดันย่อย เม่ือผสมแก๊ส A และแก๊ส B ทีไ่ ม่ทาปฏกิ ิริยาตอ่ ไว้ในภาชนะปริมาตร V ท่อี ุณหภมู ิคงตวั อนั หนง่ึ แก๊ส ทงั้ สองผสมเข้ากนั ดีเป็ นสารผสมเอกพนั ธ์ุ ทงั้ แก๊ส A และแก๊ส B ตา่ งมีความดนั ภายในภาชนะนนั้ เหมือนวา่ มนั อยตู่ ามลาพงั โดยไม่มีอีกแก๊สหนง่ึ อยดู่ ้วย ความดนั ของแตล่ ะแก๊สในแก๊สผสมเช่นนเี ้รียกวา่ ความดนั ยอ่ ย จะได้วา่ หรือเขยี นวา่ PT = PA+PB โดยท่ี PT แทน ความดนั รวม PA แทน ความดนั ยอ่ ยของแก๊ส A PB แทน ความดนั ยอ่ ยของแก๊ส B คานวณโดยใช้กฎของบอยล์

P1V1 = P2V2 จะได้ PA = P1AV1A และ PB = P1BV1B V2A V2B PT = (P1AV1A) + (P1BV1B) V2A V2B ตวั อย่าง นาเอาแก๊สออกซเิ จน 100 cm3 ซง่ึ มีความดนั 360 mmHg และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 150 cm3 ซง่ึ มีความดนั 300 mmHg มาใสไ่ ว้รวมกนั ในขวดความจุ 200 cm3 อณุ หภมู ิเทา่ กนั โดยตลอด จงหาความดนั รวม ของแก๊สออกซเิ จนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในขวดใบนนั้ (405 mmHg) ตวั อย่าง ภาชนะ A จุ 5 ลติ ร ภาชนะ B จุ 3 ลติ ร เช่ือมตอ่ ถงึ กนั โดยมีลนิ ้ ปิ ดเปิ ดได้ ภาชนะ A บรรจุแก๊ส Ar มี ความดนั 2 บรรยากาศ ภาชนะ B บรรจุแก๊ส N2 มีความดนั 1 บรรยากาศ ทอี่ ณุ หภมู ิเดียวกนั เมอ่ื เปิ ดลนิ ้ ระหวา่ ง A กบั B จงหาความดนั ยอ่ ยของแก๊สทงั้ 2 ชนิด และความดนั รวม(1.25,0.375,1.625 atm) คานวณโดยใช้กฎแก๊สสมบรู ณ์หรือสมการสถานะของแก๊ส จากกฎแก๊สสมบูรณ์ PV= nRT หรือ P= nRT V จะได้วา่ PA= nART V PB= nBRT V ดงั นนั้ จาก PT = PA+ PB = nART + nBRT VV

= (nA+nB)RT V PT = nTRT โดยที่ nT แทน จานวนโมลรวมของแก๊ส V ตัวอย่าง3 ภาชนะใบหนง่ึ มีปริมาตร 15 dm3 บรรจแุ ก๊ส A 1 โมล และแก๊ส B 2 โมล และแก๊ส C 1.5 โมล ที่ อุณหภมู ิ 25 ๐C ถ้า แก๊ส A B C ไมท่ าปฏิกิริยากนั จงหาความดนั ยอ่ ยของแก๊สแตล่ ะชนิด และความดนั รวม (1.63,3.26,2.44,7.33 atm) การคานวณโดยใช้ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งเศษสว่ นโมลกบั ความดนั ความดันย่อยของแก๊ส = เศษส่วนโมลของแก๊สนัน้ X ความดนั รวม จะได้วา่ PA = ������������������������PT เศษสว่ นโมลของแก๊ส = จานวนโมลของแก๊สนนั ้ จานวนโมลรวมของแก๊สผสม ตวั อย่าง4 จงหาความดนั ยอ่ ยของแก๊สแตล่ ะชนดิ ในแก๊สผสม ซง่ึ มี He 40 กรัม N2 56 กรัม O2 16 กรัม ถ้า ความดนั รวมของแก๊สผสมเทา่ กบั 5 บรรยากาศ มวลอะตอม He = 4,N = 14,O = 16(4 , 0.8 ,0.2 บรรยากาศ ตามลาดบั )

เทคโนโลยที ่ีเกย่ี วข้องกบั สมบัตขิ องของแข็ง ของเหลว แก๊ส 1. การทานา้ แขง็ แห้ง หลกั การ คือ การนา CO2 มาเพมิ่ ความดนั และลดอุณหภมู ิ เร่ิมจากการนาก๊าซคาร์บอนไดออกไซดม์ าทาใหเ้ ป็ นของเหลว โดยเพม่ิ ความดนั และลด อุณหภมู ิ จากน้นั ทาใหค้ าร์บอนไดออกไซดบ์ ริสุทธ์ิและปราศจากความช้ืนดว้ ยวธิ ีการทเี่ หมาะสมแลว้ เพมิ่ ความ ดนั และลดอุณหภมู ิจนกระทง่ั มีความดนั 18 atm และอุณหภูมิเท่ากบั -25 ๐C แลว้ อดั คาร์บอนไดออกไซด์ เหลวผา่ นรูพรุน คาร์บอนไดออกไซดเ์ หลวส่วนหน่ึงจะระเหยกลายเป็ นไอโดยดูดความรอ้ นจากโมเลกลุ ขา้ งเคยี งทาให้โมเลกลุ ของคาร์บอนไดออกไซดเ์ หลวท่ีถูกดูดความร้อนมีอุณหภูมิตา่ํ กวา่ จุดแยอื กแขง็ จึง กลายเป็ นของแขง็ ที่มีลกั ษณะเป็ นเกล็ด เรียกวา่ น้าแขง็ แหง้ เกร็ดของคาร์บอนไดออกไซดจ์ ะถูกอดั เป็ นกอ้ นแลว้ นาไปใชป้ ระโยชน์ตอ่ ไป น้าแขง็ แหง้ มีอุณหภูมิประมาณ –79 ๐C ประโยชน์ใชใ้ นการทาฝนเทียม ใชแ้ ช่แขง็ อุตสาหกรรมหอ้ งเยน็ 2. การทาไนโตรเจนเหลว หลกั การ คอื ลดอุณหภูมิ วตั ถุดิบที่ใช้ คือ อากาศ เร่ิมจากการดูดอากาศเขา้ เคร่ืองอดั อากาศ ผา่ นลงในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดเ์ พอ่ื กาจดั คาร์บอนไดออกไซด์ แลว้ ผา่ นอากาศที่ไดเ้ ขา้ เครื่องกรองเพอื่ แยกน้ามนั ออกแลว้ ทาใหแ้ หง้ ดว้ ยสารดูดความช้ืน จากน้นั ทาใหอ้ ากาศแหง้ มีอุณหภูมิลดลงจนถึง -183 ๐C กา๊ ซออกซิเจนจะกลายเป็ นของเหลวแยกตวั ออกมา ก่อน และเมื่อลดอุณหภูมิต่อไปจนถึง -196 ๐C ไนโตรเจนจะกลายเป็นของเหลวแยกตวั ออกมา ประโยชนข์ องไนโตรเจนเหลว ใชใ้ นโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การแช่แขง็ อาหาร ใชใ้ นทาง การแพทย์

3. การสกดั สารโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของไหล เมื่อคาร์บอนไดออกไซดอ์ ยภู่ ายใตภ้ าวะวกิ ฤติยง่ิ ยวด(supercritical state) คอื ท่ี อุณหภูมิ 31 ๐C ความ ดนั 73 บรรยากาศ จะมีสภาพเป็นของไหล( CO2-Fluid) และมีสมบตั เิ ป็ นท้งั แกส๊ และของเหลว คอื ขยายตวั ได้ ง่ายจนเตม็ ภาชนะบรรจแุ ละไหลไดเ้ หมือนแก๊ส มีความสามารถในการละลายไดเ้ หมือนของเหลว ดงั น้นั เราจงึ สามารถใชค้ าร์บอนไดออกไซดใ์ นรูปของไหลสกดั หรือแยกสารหรือทาใหส้ ารบริสุทธ์ิข้นึ ดว้ ยการควบคุม อุณหภมู ิและความดนั ใหเ้ หมาะสม เช่น การสกดั คาเฟอินออกจากเมล็ดกาแฟดิบแทนเมทีลินคลอไรด์ โดยไม่ทา ใหร้ สและกลิ่นของกาแฟเปลี่ยนไป