สมบัติของแก๊ส

สมบัติทั่วไปของแก็ส สมบัติทั่วไปของแก็ส ได้แก่

1. แก๊สมีรูปร่างเป็นปริมาตรไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ บรรจุ ในภาชนะใดก็จะมีรูปร่างเป็นปริมาตรตามภาชนะนั้น เช่น ถ้าบรรจุในภาชนะทรงกลมขนาด 1 ลิตร แก๊สจะมีรูปร่างเป็นทรงกลมมีปริมาตร 1 ลิตร เพราะแก็สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค (โมเลกุล หรืออะตอม) น้อยมาก จึงทำให้อนุภาคของแก๊สสามารถเคลื่อนที่หรือแพร่กระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ
2. ถ้าให้แก๊สอยู่ในภาชนะที่เปลี่ยนแปลงปริมาตรได้ ปริมาตรของแก๊สจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมล ดังนั้นเมื่อบอกปริมาตรของแก๊สจะต้องบอกอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมลด้วย เช่น แก๊สออกซิเจน 1 โมลมีปริมาตร 22.4 DM³ ที่อุณหภูมิ 0 C ความดัน 1บรรยากาศ (STP)
3. สารที่อยู่ในสถานะแก๊สมีความหนาแน่นน้อยกว่าเมื่ออยู่ในสถานะของเหลวและของแข็งมาก เช่น ไอน้ำ มีความหนาแน่น 0.0006 G/CM³แต่น้ำมีความแน่นถึง 0.9584 G/CM³ ที่100 C
4. แก๊สสามารถแพร่ได้ และแพร่ได้เร็วเพราะแก็สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของเหลวและของแข็ง
5. แก็สต่างๆ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปเมื่อนำมาใส่ในภาชนะเดียวกัน แก๊สแต่ละชนิดจะแพร่ผสมกันอย่างสมบูรณ์ทุกส่วน นั้นคือส่วนผสมของแก๊สเป็นสารเดียว หรือเป็นสารละลาย (SOLUTION)
6. แก๊สส่วนใหญ่ไม่มีสีและโปร่งใส่เช่นแก๊สออกซิเจน(O₂)แก๊สไฮโดเจน(H₂) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(CO₂)แต่แก๊สบางชนิดมีสี เช่น แก๊สไนโตเจนไดออกไซด์ (NO₂) มีสีน้ำตาลแดง แก๊สคลอรีน(CL₂) มีสีเขียวแกมเหลือง แก๊สโอโซน (O₃) ที่บริสุทธิ์มีสีน้ำเงินแก่ เป็นต้น

ปริมาตร อุณหภูมิ และความดัน

การวัดปริมาตรของแก๊ส เนื่องจากแก๊สบรรจุในภาชนะใดก็พุ่งกระจายเต็มภาชนะ ดั้งนั้น ปริมาตรของแก๊ส จึงมักหมายถึงปริมาตรของภาชนะที่บรรจุแก๊สนั้น
หน่วยของปริมาตร หน่วยของปริมาตร ที่นิยมใช้คือ ลูกบาศก์เดซิเมตร (DM³) หรือลิตร (LITRE) หรือ ลูกบาศก์เซนติเมตร (CM³) (1 DM³ =1000 CM³)
อุณหภูมิ (TEMPERATURE) เป็นมาตราส่วนที่ใช้บอกระดับความร้อน-เย็นของสาร แต่อุณหภูมิไม่ได้บอกให้ทราบถึงปริมาตรความร้อนของสาร กล่าวคือ สารที่มีอุณหภูมิเท่ากันแสดงว่ามีระดับความร้อนเท่ากันแต่อาจจะมีปริมาตรความร้อนเท่ากันก็ได้ เครื่องมือวัดอุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือเทอร์โมมิเตอร์
การวัดอุณหภูมิของแก๊ส การวัดอุณหภูมิมาตราส่วนที่ใช้มีหลายแบบ คือ เซลเซียส
เคลวิน ฟาเรนไฮต์ โรเมอร์และแรงกิน แต่การวัดอุณหภูมิของแก๊สส่วนใหญ่ใช้ มาตราส่วนเคลวิน
(KELVIN SCALE) หรือเรียกว่า มาตราส่วนสัมบูรณ์ (ABSOLUTE TEMPERATURE SCALE) สัญลักษณ์ K และองศาเซลเซียส

อุณหภูมิเคลวิน และองศาเซลเซียสมีความสัมพันธ์กันดังนี้

อุณหภูมิเคลวิน = องศาเซลเซียส + 273.15  เช่น27 องศาเซลเซียส เท่ากับ 300.15 K หาได้ดังนี้อุณหภูมิเคลวิน = 27 + 273.15 = 300.15 K

หมายเหตุ เพื่อความสะดวกในการคำนวณอาจใช้ 273 (ค่าโดยประมาณ) แทน 273.15 การวัดอุณหภูมิของแก๊สส่วนใหญ่ใช้อุณหภูมิเคลวิน (K) เพราะปริมาตรของแก๊สแปรผันตรงกับอุณหภูมิ

ความดัน (PRESSURE) หมายถึง แรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ ที่ตั้งฉากกับแรงนั้น เนื่องจากความดันของแก๊สเกิดจากโมเลกุลของแก๊สชนผันงภาชนะ เพราะฉะนั้นความดันของแก๊สคือแรงที่โมเลกุลของแก๊สกระทำต่อผนังต่อหนึ่งหน่วนพื้นที่ของภาชนะ และความดันของแก๊สมีค่าเท่ากันหมดไม่ว่าจะวัดที่ส่วนใดของภาชนะ
เครื่องมือวัดความดันของแก๊ส เครื่องมือที่ใช้วัดความดันของแก๊สเรียกว่า มาโนมิเตอร์ (MANOMETER) ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด คือ

1. ชนิดปลายปิด
2. ชนิดปลายเปิด

ชนิดปลายปิด และปลายเปิด มีลักษณะดังรูป

จากรูป ก. เพราะว่าที่ว่างเหนือปรอทเป็นสุญญากาศ
ดังนั้น ความดันของแก๊ส = H มิลลิเมตรปรอท (MMHG)
จากรูป ข. เพราะว่าปลายข้างเปิดมีความดันของบรรยากาศกดบนปรอท
ดังนั้น ความดันของแก๊ส = ความดันของบรรยากาศ + H มิลิเมตรปรอท (MMHG)

เครื่องมือวัดความดันของบรรยากาศ

    ความดันบรรยากาศ คือความดันของอากาศบนพื้นผิวโลก และความดันของบรรยากาศนี้ขึ้นอยู่กับสถานที่ คือที่พื้นที่ผิวโลกมีความดันมากกว่าในที่สูงๆ เช่น ภูเขา ทั้งนี้เพราะในที่สูงมีอากาศเจือจางกว่า เครื่องมือที่ใช้วัดความดันของบรรยากาศคือ บารอมิเตอร์ (BAROMETER)

จากรูป บารอมิเตอร์อย่างง่ายประกอบด้วยหลอดแก้วยาวประมาณ 80 – 100 CM มีปลายข้างหนึ่งเปิด เดิมปรอทในหลอดแก้วจนเต็ม จากนั้นคว่ำหลอดแก้วในภาชนะที่บรรจุปรอทอยู่แล้ว ความสูงของลำปรอทในหลอดแก้จะลดลง ทำให้เกิดที่ว่างซึ่งเป็นสุญญากาศ เรียกว่า ที่ว่างทอริเซลเลียน(TORRICELLIAN VACUUM) ลำปรอทยังคงค้างในหลอดแก้งเนื่องจากความดันบรรยากาศที่กดที่ผิวปรอทในภาชนะ จากรูปลำปรอทสูงเท่ากับ H CM เพราะฉะนั้นความดันของบรรยากาศมีค่าเท่ากับ H CMHG เช่น ในที่ซึ่งมีความสูงเท่ากับระดับน้ำทะเลจะมีความดันเท่ากับ 76 CMHG หรือ 760 CMHG หรือ 1 บรรยากาศ (1 ATM)
การวัดความดันของแก๊ส หน่วยที่ใช้วัดความดันได้แก่ บรรยากาศ มิลมิเมตรปรอท นิวตันต่อ ตารางเมตร ปอนด์ต่อตาราง นิ้ว บาร์ ทอร์ สำหรับหน่วยเอสไอ ใช้ปาสคาล (PASCAL)

สัญลักษณ์ PA และหน่วยต่างๆ มีความสัมพันธ์ ดังนี้
1 บรรยากาศ = 760 มิลลิเมตร
= 760 ทอร์ (TORR)
= 14.7 ปอนด์/ตารางนิ้ว (LB/IN2)
= 1.01325 X 105 ปาสคาล (PA)
= 1.01325 X 105 นิวตัน/ตารางเมตร (NM-2)
= 1.01325 บาร์ (BAR)
1 มิลลิเมตรปรอท = 133.3 นิวตัน/ตารางเมตร (NM-2)
หมายเหตุ การวัดความดันของแก๊สอาจวัดโดยใช้บารอมิเตอร์ก็ได้

ขอบคุณข้อมูล  : http://www.atom.rmutphysics.com