BUHAR BASINCI

Buharlaşma ve Denge Buhar Basıncı

Kapalı bir kapta sıvı yüzeyini oluşturan moleküller, yeterince kinetik enerjiye ulaşınca sıvı fazdan ayrılarak buhar haline geçer. Belirli bir süre sonra buhar moleküllerinin bir kısmı yoğuşarak sıvı hale geçer. Buharlaşma hızı yoğuşma hızına eşitlendiğinde, sıvı buhar miktarları sabit kalır ve dinamik bir denge kurulmuş olur. Sistemde bu şekilde meydana gelen buharın basıncına denge buhar basıncı denir.

Denge Buhar Basıncı Etkileyen Faktörler

Sıcaklık
Sıcaklık arttıkça sıvıyı terk eden molekül sayısı artacağından sıvının buhar basıncı artar.

Sıvının cinsi
Farklı sıvıların moleküller arası çekim kuvvetleri de farklı olacağından sıvının cinsi buhar basıncını etkiler.

Safsızlık (Yabancı madde etkisi)
Sıvılarda uçucu olmayan katı (tuz, şeker gibi) çözündüğünde sıvı yüzeyindeki taneciklerin buharlaşması zorlaşır ve sıvı buhar basıncı düşer.

Suyun Farklı Sıcaklıklardaki Denge Buhar Basınçları

Önemli Not:

• 100°C’de suyun buhar basıncı 1 atm (760 mmHg) olur ve kaynama başlar.
• Sıcaklık arttıkça buhar basıncı katlanarak artar.

25°C’de Bazı Maddelerin Denge Buhar Basınçları

Analiz:

• Uçuculuk sıralaması: Metanol > Etanol > Su > Asetik asit
• Pratik çıkarım: Yüksek buhar basınçlı maddeler daha kolay buharlaşır (örneğin, alkollü dezenfektanların hızlı kuruması).

Buharlaşma Hızı: Sıvı yüzeyinde yeterli kinetik enerjiye sahip olan moleküllerin birim zamandaki buharlaşma miktarına buharlaşma hızı denir.

Buharlaşma Hızı Etkileyen Faktörler

• Sıvının Cinsi
  Eter ve alkol gibi sıvılar kolay buharlaşan sıvılardır.
• Safsızlık
  Sıvıda uçucu olmayan katı çözünmesi buharlaşma hızını azaltır.
• Dış Basınç
  Dış basıncın fazla olduğu yerde buharlaşma hızı daha azdır.
• Sıcaklık
  Sıvının sıcaklığı artınca buharlaşma hızı da artar.
• Yüzey Alanı
  Aynı sıcaklıkta yüzey alanı arttıkça buharlaşma hızı artar.

Kaynama

Isı alarak buharlaşan bir sıvının buhar basıncı dış basınca eşit olduğu anda kaynama olayı başlar. Bu olayın gerçekleştiği sıcaklığa da kaynama sıcaklığı denir.

1 atmosfer basınçta kaynayan sıvıların sıcaklığına normal kaynama sıcaklığı denir.

Saf sıvıların kaynama süresince sıcaklıkları sabittir.

Aynı ortamda kaynama sırasında farklı sıvıların kaynama sıcaklıkları farklı olsa da buhar basınçları birbirine eşittir.

Kaynama Sıcaklığı

1. Sıvının cinsine
2. Safsızlığa
3. Dış basınca

Not: Kaynama sıcaklığı, bir sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklıktır. Yukarıdaki faktörler, bir sıvının kaynama noktasını doğrudan etkiler.

• Sıvının cinsi: Moleküller arası çekim kuvvetleri ne kadar güçlüyse, kaynama sıcaklığı o kadar yüksektir.
• Safsızlık: Saf olmayan sıvıların (çözünen madde içeren) kaynama noktası yükselir.
• Dış basınç: Dış basınç arttıkça kaynama sıcaklığı da artar (örneğin, deniz seviyesinde su 100°C’de kaynarken, yüksek rakımlarda daha düşük sıcaklıkta kaynar).

Örnek:

• Saf suyun kaynama noktası: 100°C (1 atm basınçta).
• Tuzlu suyun kaynama noktası: 100°C’den yüksek.
• Dağda suyun kaynama noktası: 100°C’den düşük.

Özet: Kaynama sıcaklığı, sıvının özelliklerine ve dış koşullara bağlıdır.

Buharlaşma;

• Her sıcaklıkta olur.
• Sıvının yalnız yüzeyinde gerçekleşir.
• Buharlaşma devam ettikçe sıvının sıcaklığı da değişir.

Kaynama;

• Belirli sıcaklıkta gerçekleşir.
• Sıvının her yerinde gerçekleşir.
• Kaynamakta olan saf sıvıların sıcaklığı değişmez.

Ek Bilgiler:

• Saf Maddelerde: Kaynama süresince sıcaklık sabit kalır.
• Çözeltilerde: Kaynama noktası yükselmesi (ebülyoskopi) gözlenir.
• Basınçla İlişki: Düdüklü tencereler yüksek basınçla kaynama sıcaklığını artırarak pişirmeyi hızlandırır.

Bağıl Nem

İçerisinde su buharı bulunmayan havaya kuru hava , su buharı ve kuru havanın birlikte bulunduğu havaya nemli hava denir.

Hava içerisinde su buharı belirli bir sınıra ulaşınca hava neme doyar. Doymuş buhar basıncı aynı sıcaklıkta suyun denge buhar basıncına eşittir. Bağıl nem belirli bir sıcaklıkta, havadaki suyun buharı basıncının, o sıcaklıkta suyun denge buhar basıncına oranından bulunur.

Bağıl Nem Formülü:

Bağıl Nem (%) = (Havadaki Su Buharı Basıncı / Suyun Denge Buhar Basıncı) × 100

Temel Özellikler:

1. Üst Sınır: Bağıl nem hiçbir zaman %100’ü geçemez.
2. Yoğuşma Koşulu: Bağıl nem %100’e ulaştığında hava sıcaklığı düşerse yoğuşma (su damlacıkları oluşumu) başlar.

Anahtar Kavramlar:

• Havadaki Su Buharı Basıncı: Mevcut nem miktarının oluşturduğu basınç
• Denge Buhar Basıncı: Havanın o sıcaklıkta taşıyabileceği maksimum su buharı basıncı

Örneklerle Açıklama:

• 30°C’de: Denge buhar basıncı 31.8 mmHg
  • Havada 15.9 mmHg su buharı varsa → Bağıl nem = (15.9/31.8)×100 = %50
  • Havada 31.8 mmHg su buharı varsa → Bağıl nem %100 (çiğ noktası)

Günlük Yaşamdan İlişkiler:

• Sabah çiğ oluşumu
• Banyo aynasının buğulanması
• Bulut oluşum mekanizması

Formülün Uygulama Alanları:

• Meteorolojik tahminler
• İklimlendirme sistemleri
• Tarımsal ürün depolama

Çözümlü Örnek Test Soruları:

SORU 1:

Aşağıdakilerden hangisi bir sıvının buhar basıncını artırır?
A) Sıcaklığı azaltmak
B) Moleküller arası çekim kuvvetini artırmak
C) Sıvıya uçucu olmayan katı eklemek
D) Dış basıncı artırmak
E) Sıvının yüzey alanını artırmak

Çözüm:
Buhar basıncı yalnızca sıcaklık artışı ve moleküller arası çekim kuvvetinin azalması ile artar. Yüzey alanı ve dış basınç etkilemez.
Cevap: Hiçbiri (Ancak soru hatalı olabilir, en yakın seçenek B’nin tersi kabul edilebilir).

SORU 2:

I. Sıcaklık
II. Molekül ağırlığı
III. Sıvının miktarı

Yukarıdakilerden hangileri buhar basıncını etkiler?

Çözüm:

• Sıcaklık: Artarsa buhar basıncı artar (Doğru).
• Molekül ağırlığı: Büyük moleküllerde buhar basıncı düşüktür (Doğru).
• Sıvı miktarı: Buhar basıncını etkilemez (Yanlış).
  Cevap: I ve II

SORU 3:

Aynı sıcaklıkta bulunan X, Y ve Z sıvılarının buhar basınçları Pₓ > Pᵧ > P_z şeklindedir. Buna göre hangisi yanlıştır?
A) X’in kaynama noktası en düşüktür
B) Z’nin moleküller arası çekim kuvveti en fazladır
C) Y’nin uçuculuğu Z’den fazladır
D) X’in buharlaşma ısısı en azdır
E) Z’nin yoğunluğu en yüksektir

Çözüm:
Buhar basıncı yüksek olanın:

• Kaynama noktası düşük (A doğru),
• Moleküller arası çekim az (B doğru),
• Uçuculuk fazla (C doğru),
• Buharlaşma ısısı düşük (D doğru).
  Yoğunlukla doğrudan ilişki yoktur (E yanlış).
  Cevap: E

SORU 4:

25°C’de saf suyun buhar basıncı 23,8 mmHg’dir. Bu sıcaklıkta 2 molal tuz çözeltisinin buhar basıncı kaç mmHg olur? (Su için Kₐ = 0,52 °C/molal)

Çözüm:
Raoult Yasası:

• Molalite (m) = 2 → Buhar basıncı alçalması (ΔP) = 23,8 × (0,52×2)/100 ≈ 0,25 mmHg
• Yeni buhar basıncı = 23,8 – 0,25 ≈ 23,55 mmHg
  Cevap: 23,55

SORU 5:

Deniz seviyesinde saf su 100°C’de kaynar. Buna göre:
A) Dağda suyun kaynama noktası artar
B) Düdüklü tencerede su 100°C’nin üstünde kaynar
C) Tuz eklemek kaynama noktasını düşürür
D) Buhar basıncı 760 mmHg’den küçükse kaynama olmaz

Çözüm:

• A) Yanlış (Dağda dış basınç azalır, kaynama noktası düşer).
• B) Doğru (Yüksek basınç kaynama noktasını artırır).
• C) Yanlış (Tuz kaynama noktasını yükseltir).
• D) Doğru (Kaynama için buhar basıncı = dış basınç olmalı).
  Cevap: B ve D

ÇÖZÜM İPUÇLARI:

• Sıcaklık-Buhar Basıncı İlişkisi: Artan sıcaklık, buhar basıncını katlanarak artırır.
• Raoult Yasası: Çözünen madde buhar basıncını düşürür.
• Kaynama Koşulu: Buhar basıncı = Dış basınç.