Gaz nedir? Gaz çeşitleri, gaz kanunları, özellikleri, kullanım alanları, gazların depolanması, taşınması, gaz yakıtlar hakkında detaylı bilgi.
GAZ; cisimlerin üç halinden biridir. Cisimler tabiatta şu üç halde bulunurlar: 1 — Katı, 2 — Sıvı, 3 — Gaz.
Bir cismin tanınması en güç hali gazdır. Çünkü gazın belirli bir biçimi, hacmi yoktur. İçine girdiği kabın biçimini alır. Kabın büyüklüğüne, küçüklüğüne göre ya genişler, ya sıkışır. Gözle görülen, elle dokunulan cisimlere benzemez.
Kaynak: pixabay.com
Evrendeki cisimlerin çoğu durağan yıldızlardır, bu yıldızların tamamı gazdır. Dünyamız da meydana gelirken gaz halindeydi, sonradan soğuma ile yoğunlaştı, bugünkü şeklini aldı. Evrenin bütününe bakılırsa gaz hali maddenin en tabiî, en basit halidir denebilir.
Gazın cisim olduğu şu basit deneyle gösterilir: İçi bir hava boşaltma tulumbasıyla boşaltılmış, ağzı sıkıca kapatılmış bir balon, terazinin bir kefesine konarak, tartılır. Sonra, ağzı açılarak hava girmesi sağlanır. Bu anda terazi dengesinin bozulduğu, balonun bulunduğu kefenin ağır geldiği görülür.
Gazın cisim olduğu anlaşıldıktan sonra yapısı da araştırıldı, gaz halinde olan bütün elemanların molekül halinde olduğu bulundu. Gaz molekülleri devamlı ve her yönde hareketlidirler. Bu hareket sırasında hem birbirlerine, hem de bulundukları kabın yüzeylerine çarparlar. Bu çarpmaların sayısının azalıp çoğalması gazın baskısını doğurur.
Gaz Kanunları
Gaz halinin çeşitli özellikleri belirli gaz kanunlariyle ortaya konulmuştur. Başlıcaları şunlardır:
Böyle Kanunu. — 1659’da İngiliz fizikçisi Robert Boyle bir gazın hacmi belirli bir oranda küçülünce basıncının aynı oranda büyüdüğünü, hacını büyüyünce basıncının azaldığını deneyle ispat etti, kendi adı verilen «Böyle Kanunu» nu buldu. Bu kanuna Fransızlar «Mariotte Kanunu» derlem çünkü Boyle’den 15 yıl sonra aynı kanunu Mariotte da bulmuştur. Bazı fizik kitaplarında bu kanun «Boyle-Mariotte Kanunları» diye anılır.
Gay-Lussac Kanunu. — Daha sonra Fransız bilgini Gay-Lussac gazın basıncının ve hacminin ısı derecesiyle ilgili olduğunu keşfetti, ve «bir gazın hacmi veya basıncı sabit tutularak sıcaklığı 1° artırılırsa o gazın hacmi veya basıncı 0° deki halinin 1/273 katı kadar artar» şeklinde özetlenen kanunu buldu.
Dalton Kanunu. — İngiliz fizikçi ve kimyacısı Dalton gaz karışımlarındaki toplu basıncın karışımı meydana getiren gazların ayrı ayrı kendi basınçları toplamına eşit olduğunu göstermiştir.
Gaz Basıncı
Gaz basıncı «manometre» denilen özel aletlerle ölçülür. Basınç birimi atmosferdir. 1 atmosfer, dünyamızı Çeviren hava tabakasının deniz kenarında ve 0° de 1 mm^2lik yüzeye yaptığı basınçtır. Bu basınç 1 mm^2 kesitinde, 76 sm. yükseklikte bir civa sütununun ağırlığına eşittir. 1033,6 gr. dır. Her gazın cinsine göre bir ağırlığı vardır. Bu ağırlık farkı gazların birbiriyle her oranda karışmasına engel olmaz.
Gazlar çok ince deliklerden geçebilir. Çoğu sıvılarda erir. Meselâ sularda yaşıyan can«-lılar suda erimiş havadan faydalanarak solunurlar.
Sıvıların, bazı katıların sıcaklık etkisiyle gaz haline gelmesine «buharlaşma» denir. Buhar, meydana geldiği katının veya sıvının gaz halidir. Hemen hemen bütün gazlar sıvı-hale getirilebilir. Bunun için gazlar yüksek basınç altında soğutulur, basınç kaldırılınca sıvılaşma meydana gelir. Fakat bu halde çok kalamazlar, içinde bulundukları ortam onların o hali için çok sıcaktır. Derhal şiddetle kaynayarak yeniden gaz haline dönerler.. Bazı gazlar çok düşük sıcaklıktan sıvı haline geçerler. Bugünkü teknik bilgimizle bunları sıvı haline getirenleyiz. Çeşitli gazların yanma, koku veya renk özelliği vardır.
Kaynak: pixabay.com
Gaz Çeşitleri
Gazları 3 grupta toplayabiliriz: 1) Eleman olan gazlar; 2) Bileşik olan gazlar; 3) Karışım olan gazlar (eleman veya bileşikler karışımı).
1. — Eleman Gazlar: Tabiatta eleman halinde bulunan gazlar 11 tanedir. Beşi hem eleman halinde, hem de bileşiklerde bulunabilir. Bunlar 1) hidrojen, 2) oksijen, 3) azot, 4) flüor, 5) klordur. Geri kalan altı tanesi bileşik yapmayan, tabiatta daima eleman halinde bulunan gazlardır: 1) helyum, 2) neon, 3) argon, 4) kripton, 5) ksenon. 6) radon.
Bunlara «soy gazlar» denir. Molekül halinde de bulunmazlar, daima atom halindedirler. Dünyamızı çevreleyen hava tabakası içinde çok az oranda bulunurlar. Bu gazlar bazı ışıklandırma sistemlerinde kullanılır. Helyum hidrojenden sonra gelen en hafif gazdır. Eskiden balon ve zeplinlerde kullanılırdı. Bugün dalgıçlara verilen oksijenin içine azot yerine helyum karıştırılıyor. Helyum kanda azot kadar erimez, dalgıç aletlerinde tehlikesizce- kullanılır.
Bu 11 gazdan başka birçok elemanlar yeter sıcaklıkta gaz haline geçebilirler.
2.— Bileşik Gazlar: Çok çeşitlidir. Karbon, oksijen, hidrojen bunlardandır. Bileşik haldeki gazlar kimyasal olaylar sonucunda doğarlar. Saf bileşik olarak özel işlerde kullanılmak üzere elde edilirler. Kükürtlü hidrojen, asetilen, azot protoksit gibi.
3.— Karışım Gazlar: Endüstrinin en önemli kolunu meydana getirirler. Çeşitli gaz karışımları enerji elde edilmesinde kullanılır. Gaz karışımlarının en önemlisi havadır. Hava azot, oksijen, çok az oranda karbon dioksit ve soy gazlar karışımıdır. Hava hem canlı varlıkların yaşayabilmesi, hem de birçok fiziksel ve kimyasal olayların meydana gelebilmesi için gereklidir. Endüstride enerji elde edilmesi bir takım yanma olayları sonucu olduğundan, yanma olayları için de yakıcı gaz olan oksijene ihtiyaç olduğundan hava yanma olaylarının meydana geldiği veya oksijenin elde edildiği bir gaz karışımı olarak kullanılır.
Kaynak: pixabay.com
Gaz Yakıtlar
Enerji elde edilmesinde kullanılanlar yanabilen gazlardır. Katı ve sıvı yakıtlardan şu üstünlükleri vardır:
Bir yerden başka bir yere iletilmeleri kolay ve ucuzdur. Hava ile iyi ve kolay karıştıkları için fazla havaya lüzum göstermezler. Yakılmaları kolay, kullanıldıkları cihazlar basittir. Yanma hızları fazla olduğundan ocaklar küçük ve az yer kaplar. Bazı özel metodlarla. yüksek sıcaklıklar elde edilebilir. Motorlarda da kullanılabilir.
Gaz yakıtlar 1) tabiî 2) suni olarak ikiye ayrılır:
1. — Tabiî Gazlar: Daha çok petrol bölgelerinde yer çatlaklarından veya açılan kuyulardan çıkar. Petrolü meydana getiren karbon ve hidrojen bileşimlerinin (hidrokarbonların) ilk üyeleridir. Hidrokarbonların karbon sayısı az olanları gaz halindedir: Metan, etan, etilen gibi. Kuzey Amerika’ da bazı şehirlerde havagazı yerine bu gazlar kullanılmaktadır.
2. — Suni Gazlar: Daha çok kömürlerden çıkarılır. En önemlisi havagazıdır. Büyük şehirlerde fabrikalarda elde edilir, birçok işlerde kullanılır.
Endüstride havagazından başka yakıt olarak kullanılan gazlar şunlardır: Generator gazı, su gazı, kuvvet gazı, asetilen, hidrojen, propan-bütan karışımı.
- 1. — Generator Gazı : «Generator» adı verilen özel fırınlarda, kızgın kok veya taşkömür üzerinden hava geçirmekle elde edilir. Bileşimi karbon monoksit ve azot karışımıdır.
- 2. — Su Gazı: Kızgın kömür üzerinden hava yerine su buharı geçirilirse su gazı elde edilir. Bunun bileşimi karbon monoksit ve hidrojen karışımıdır.
- 3. — Kuvvet Gazı : Bazı endüstri kollarında bu iki gaz (generator ve su gazı) karışım halinde kullanılır. Bu gaz karışımına «kuvvet gazı» adı verilir.
Gazların Depolanması
Gaz depoları (gazometreler) yaş ve kur-u olmak üzere iki usul üzerine yapılır.
- 1. —Yaş Usul: Sacdan yapılmış, bir yanı açık silindirler, açık tarafı sıvı üzerine gelmek suretiyle, su veya yağa batırılır. Alttan gönderilen gazla dolan silindir sıvı üzerinde yükselir. Gaz eksildikçe silindir sıvıya batar. Bazı gaz depoları iç içe girmiş birkaç silindirden yapılmıştır. Bunlara «teleskop depolar» denir.
- 2. — Kuru Usul : Bu gaz depoları üstleri ince bir damla kapalı büyük silindirlerdir. İçindeki hareketli bir kapak basıncı ayarlar. Kapakla silindir arasından gaz sızmaması için silindir duvarlarından aşağı katran akıtılır. Kuru depolardan daha büyük olan bu gazometreler 600.000 m^3 gaz alabilirler.
Küçük ölçüdeki gaz toplama kaplarına «tüp» elenir Daha çok oksijen, karbondioksit, asetilen, hidrojen saklamak için kullanılır. Çeşitli büyüklüktedirler. Taşınabilirler. Bunların içine gaz basınçla doldurulur. Normal büyülükte bir oksijen tüpünde 5 m3 gaz 130 atmosfer basınçla doldurulmuştur. Kullanılırken basınç düşürücü muslukları ve basınç ölçen manometreleri takılır.
Kaynak: pixabay.com
Gazların Taşınması
Gaz ileten cihazlar ikiye ayrılır: 1) Yüksek basınç ve küçük hacimle emen veya basan cihazlar, 2) Daha düşük basınçla çalışan vantilatörler
Birinci bölüme kompresörler girer Bunlar arasında 1-3 atmosfer veya 150 atmosfer basınç sağlayan kompresörlerle 1000 atmosferlik basınç sağlayan hiperkompresörler vardır.
Bunlardan başka sıvı halkalı tulumbalar, merkezkaç hava. tulumbaları vardır. Bunlar küçük ölçüdeki işlerde kullanılan cihazlardır. İkinci bölümdeki cihazlar az ve çok Kanatlı vantilatörlerdir. Bunların en büyük basınçları 685 mm lik su sütunu ağırlığına eşittir.
Gaz Sayaçları
Gaz miktarlarının ölçülmesi için kullanılan cihazlardır. Bu sayaçlar yaş ve kuru uâulde çalışırlar.
- 1. — Yaş Sayaçlar: Daha hassastır, fakat çabuk paslanmaları, suyun buharlaşması do-layısiyie kullanılıştı değildir. Evlerde ekseri kuru usulle çalışan körüklü gaz sayaçları kullanılır.
- 2. — Kuru Sayaçlar: Ortadan iki bölüme ayrılmıştır. Her bölümde bir körük bulunur. Böylece dört bölüme ayrılan sayaçta iki bölüme gaz dolarken iki bölümden gaz boşalır, körüğün hareketiyle bir sayı aleti hareket eder.
Büyük gaz miktarları için dönme pistonlu gaz sayaçları kullanılır.
Gazların Kullanılması
Endüstride, gazların yanmalarıyla meydana getirdikleri sıcaklıktan başka, yanma sırasında hacım genişlemesiyle bulundukları kamaradaki basınç artmasından da faydalanılır. Bu basınç iki kaynaktan sağlanır: 1 ) Buhar; 2) Akar yakıt.
- 1. — Buhar Gücü: Su buharı suyun gaz halidir. Bir kazanda çeşitli ısıtıcılarla ısınan su buhar haline gelir, dışarı çıkarılmadan belirli bir basınca yükseltilir. Buradan basınçla alınan buharda bir iş yapma gücü vardır. Bu gücü bir pistonun hareketine veya bir türbinin döndürülmesine kullandığımız zaman bir fabrikada birçok makinelerin işlemesini, bir geminin hareketini sağlamış oluruz.
- 2. — Akar Yakıt Gücü : Akar yakıtla elde edilen enerji, akar yakıtı buhar haline getirip bir silindir içinde yakmakla elde edilir. Bir pistonun sıkıştırma hareketi, sırasında hava ile karışık halde yakılan gaz, hacım genişlemesi dolayısıyla, pistonu büyük bir kuvvetle iter, piston hareketine bağlı bir iş meydana gelir. Bugün elektrik santrallerinden bütün kara, hava ve deniz ulaştırma araçlarına kadar birçok yerlerde bu kuvvetle çalışan benzin ve diesel motorları kullanılıyor. Diesel motorlarında mazot kullanılır.
Yanmaları âni olan ve bir patlama ile gaz haline geçen patlayıcı maddelerin gaz basınçlarından da savaş gücü olarak faydalanılır. Tabancadan en büyük top mermilerine, füze ve roketlere kadar bütün bu araçlar gaz basıncının etkisiyle çalışırlar. Jet motorlarında önden alınan hava büyük bir baskı ile arka taraftan verilerek uçaklara büyük bir hız sağlar.
Zehirli Gazlar
Canlılar gazla çevrili bir ortamda yaşarlar, hayatlarının devamlılığını solunum organlarıyla aldıkları havanın oksijeni sağlar. Çeşitli gazların canlılar üzerinde çeşitli etkileri vardır. Canlıların sağlığını bozucu etkileri olan gazlara «zehirli gazlar» denir.
Zehirli gazlar, sağlık bozucu etkileri dolayısıyla, insanların savaş gücünü de bozdukları için çok eskiden beri bir savaş aracı olarak kullanılmak istenmiştir. M. Ö. 428 yılında Peloponez Savaşları’nda Piltea şehrinin kuşatılmasında içeridekileri dışarı çıkmaya zorlamak için odun dumanı ve kükürt yakılarak uygun rüzgâr altında şehre gönderilmişti. Daha sonra İstanbul’un fethi sırasında Bizanslılar’ın kullandıkları «Rum ateşi» (Greguar ateşi) hem yangın çıkarmak, hem de çıkan gazların sağlık bozucu etkilerinden faydalanmak için kullanılmıştır.
1907’de toplanan uluslararası Lâhey Konferansı savaşlarda zehirli gaz kullanmayı yasak etmişti. Buna rağmen, 1. Dünya Savaşı’nda ilk defa Almanlar Fransızlar’a karşı klor gazı kullandılar, bir tümenin 5000 kişisi öldü. Daha sonra gene o savaşta Fransızlarca İngilizler de zehirli gaz kullandılar.
Zehirli gazlar canlılar üzerindeki etkileri bakımından beşe ayrılır:
- Sinir Gazları: Korkunç gazlardır. Renksiz ve kokusuzdurlar. Gözbebeği ufalmasıyla başlayan etkileri bütün kasların normalüstü kasılmasıyla devam ederek ölüme kadar götürür.
- Yakıcı Gazlar: Deri üzerinde iyileşmesi çok zor yaralar açar.
- Boğucu Gazlar: Akciğerlerde şişme meydana getirir, insan soluk alamamaktan ölür.
- Aksırtıcı Gazlar: Öldürücü değildir. İnsanı şiddetle aksırtır, geçici bir zaman için savaş dışı yapar.
- Göz Yaşartıcı Gazlar: Bunlar da öldürücü değildir. Geçici bir zaman görmeye olur.
Güldürücü Gaz
Renksiz, az miktarı kokusuz bir gazdır. —89,8° de kaynar. Anestezide kullanılan azot protoksit, sinir sistemi üzerindeki etkisi dolayısıyla, «güldürücü gaz» adını almıştır. Kimyada «diazotmonoksit» veya «azot oksidul» adı verilir. Susuz amonyum nitratın 170°’ye ısıtılmasıyla elde edilir. Yanan bir alev üzerine gönderilirse alevi şiddetlendirir. Bu özelliği oksijene benzer. Solunum yolu ile alındığı zaman ilk önce bir sarhoşluk verir, solunum devam ederse bayıltır. Bayıltma (narkotizan) özelliğinden dolayı ameliyatlarda kullanılır. Yalnız, öteki gazlar gibi «bomba» lara (tüplere) doldurulamaz, çünkü patlayabilir. Kullanılacağı yerde elde edilmelidir.
