More Related Content Similar to ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ
Similar to ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ (9) ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ5. การเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบ
• ระบบ หมายถึง สิ่งที่กาลังศึกษาอยู่ ซึ่งอาจจะเป็นระบบของ
สถานะ การละลายและปฏิกิริยาเคมี
• ส่วนสิ่งที่อยู่รอบๆระบบรวมทั้งอุปกรณ์ที่ช่วยให้ระบบทางาน
ได้สมบูรณ์ เรียกว่า สิ่งแวดล้อม
การเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบ จาแนกได้2 ประเภท คือ
10. เมื่อ
Q คือ ปริมาณความร้อน มีหน่วยเป็น จูล
m คือ มวลของสาร มีหน่วยเป็น กรัม
c คือ ความจุความร้อนจาเพาะ มีหน่วยเป็น จูลต่อกรัม
องศาเซลเซียส
t คือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป(t2-t1) มีหน่วยเป็น
องศาเซลเซียส
12. จากรูปกราฟ จะได้ว่า
ช่วง A หมายถึง สารจะมีสถานะของแข็งในช่วงเวลา (o-a )
ขณะนี้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สูงขึ้นเรื่อยๆ จนถึง T
ช่วง B หมายถึง สารกาลังเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็น
ของเหลวในช่วงเวลา (a-b) ขณะนี้อุณหภูมิคงที่เท่ากับ T1
เรียกจุดหลอมเหลว ความร้อนที่ใช้ในช่วงนี้เรียกว่า ความร้อน
แฝงของการหลอมเหลวของสาร
ช่วง C หมายถึง สารจะมีสถานะของเหลวในช่วงเวลา (b-c)
ขณะนี้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เรื่อยๆ จาก T1 ไป T2
13. ช่วง D หมายถึง สารกาลังเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นก๊าซ
(ไอ) ในช่วงเวลา (c-d) ขณะนี้อุณหภูมิคงที่เท่ากับ T2
เรียกว่า จุดเดือด ความร้อนที่ใช้ในช่วงนี้เรียกว่า ความร้อนแฝง
ของการเกิดไอของสาร
ช่วง E หมายถึง สารจะมีสถานะไอ (ก๊าซ) ในช่วงเวลา d
เป็นต้นไป ขณะนี้อุณหภูมิ เปลี่ยนไปเรื่อยจาก T2
34. ผลึกโลหะ
ประกอบด้วยไอออนบวก มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 – 2 อิเล็กตรอน
เคลื่อนที่เป็นอิสระ นาไฟฟ้าได้ดี เนื่องจากมีเวเลนซ์
อิเล็กตรอนอิสระ สามารถเปลี่ยนรูปทุบเป็นแผ่นและทาเป็นเส้นได้
ตัวอย่าง
เหล็ก(Fe) อะลูมิเนียม(Al) ทองแดง(Cu) สังกะสี(Zn)
ตะกั่ว(Pb) เงิน(Ag) นิกเกิล(Ni) โครเมียม(Cr)
แมกนีเซียม(Mg)
37. ของแข็งโมเลกุล (ต่อ)
แรงแวนเดอร์วาลล์ (ชนิดแรงกระจายลอนดอน) ได้แก่ Ar, O2,แนฟทา
ลีน (ลูกเหม็น) น้าแข็งแห้ง (CO2 แข็ง)
แรงไดโพล - ไดโพล ได้แก่ SO2, น้าแข็ง, HCl
พันธะไฮโดรเจนได้แก่ในน้าแข็ง, NH3, HF
ของแข็งบางชนิด เช่น น้าแข็ง มีแรงระหว่างโมเลกุลหลายแบบรวมกัน
แรงระหว่างโมเลกุลในของแข็งโมเลกุลมีค่าน้อย
ของแข็งโมเลกุลจึงมักมีพลังงานโครงผลึก (lattice energy) ต่า เปลี่ยน
รูปง่าย (easily deformed) มีความอ่อน (soft) มีจุดหลอมเหลวต่า และนา
ไฟฟ้าได้น้อย
38. 2.ของแข็งไอออน (ionic solid)
มีอนุภาคในจุดแลตทิซเป็นไอออน เช่นผลึก NaCl มี Na+ และ Cl-
อยู่ตามจุดแลตทิซ และดึงดูดกันด้วยแรงดึงดูดแบบไฟฟ้าสถิตย์
(electrostatic attraction) ( ขนาดของแรงขึ้นกับขนาดและประจุของ
ไอออน)
แรงดึงดูดแบบไฟฟ้าสถิตย์มีค่ามาก ของแข็งไอออนจึงมีพลังงาน
โครงผลึกสูง มีจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็ง แต่เปราะ และแตกหัก
ง่าย
42. 4.ของแข็งโลหะ (metallic crystals)
อนุภาคที่อยู่ตามจุดแลตทิซของโลหะคือไอออนบวก และมี
เวเลนต์อิเล็กตรอนที่เป็นของผลึกทั้งหมด ล้อมรอบไอออนบวก
(ไม่ใช่ของอะตอมใดอะตอมหนึ่ง) บางครั้งเรียกว่ามีไอออนบวก
อยู่ใน “ทะเล” อิเล็กตรอน
ผลึกโลหะส่วนใหญ่มีการจัดเรียงอนุภาคแบบบรรจุชิดที่สุด (ทั้ง
fcc และ hcp)
48. - มีปริมาตรคงที่ แม้จะเปลี่ยนไปใส่ภาชนะรูปร่างอื่นและขนาด
ไม่เท่าเดิม ของเหลวนั้นก็ยังคงจะมีปริมาตรเท่าเดิม
- มีความหนาแน่นน้อยลงเมื่อเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง
- ไม่สามารถบีบอัดให้เล็กลงได้ แต่อาจขยายหรือหดตัว เมื่อ
อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เนื่องจากยังคงมีช่องว่างระหว่างโมเลกุล
- มีการแพร่กระจายเหมือนก๊าซ แต่ช้ากว่า เนื่องจากมีแรงดึงดูด
จากโมเลกุลใกล้เคียง และบริเวณที่ใช้ในการเคลื่อนที่มีจากัด
- สมบัติการระเหยและมีความดันไอที่มีค่าเฉพาะตัว
66. แรงเชื่อมแน่น เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค หรือโมเลกุล
ของสารประเภทเดียวกัน เช่น น้ากับน้า ปรอทกับปรอท
แรงยึดติด เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคหรือโมเลกุลของ
สารต่างชนิดกัน เช่น น้ากับแก้ว ปรอทกับแก้ว ที่ใช้ทาภาชนะ
แรงทั้งสอง จะมีผลต่อรูปทรงที่ปรากฏให้เห็น เมื่อใส่ของเหลว
ในภาชนะ เช่น เมื่อใส่น้าในหลอดแก้ว จะเห็นเป็นรอยเว้าลง
หรือเมื่อใส่ปรอทลงในหลอดแก้ว จะเห็นเป็นรอยนูนขึ้น
ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก จะมีแรงดึงผิว
มาก และจะมีความตึงมาก นอกจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง
อนุภาคจะมีผลต่อความตึงของสารแล้ว อุณหภูมิของสารยังเป็น
อีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อความตึงผิวของสาร
69. ผลึกของเหลว (Liquid crystals)
สารบางชนิดมีสมบัติที่เป็นทั้งของแข็งและของเหลว โดยเฉพาะ
ในช่วงอุณหภูมิเหนือจุดหลอมเหลวของสารนั้น สารประเภทนี้
เรียกว่า ผลึกของเหลว ซึ่งมีลักษณะเป็น ของไหล (fluid) แต่โมเลกุล
มีการจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบคล้ายของแข็งดังนี้
ของเหลว ของแข็ง ผลึกเหลว
70. ผลึกของเหลว
มี 3 ชนิด ประกอบด้วยโมเลกุลที่มีลักษณะเป็นแท่งกลม (rodlike
molecle) แต่ต่างกันที่การจัดเรียง ดังนี้
ผลึกของเหลวแบบเนมาติก โมเลกุลมีการจัดเรียง คล้ายหลอด
กาแฟทีเรียงกันอย่างหลวมๆ
ผลึกของเหลวแบบสเมกติก โมเลกุลมีการจัดเรียง อย่างมี
ระเบียบมากกว่าแบบ เนมาติก โดยโมเลกุล เรียงกันเป็นแถวขนาน
กันและต่อกันเป็นชั้นๆ
77. สมบัติของก๊าซ
ก๊าซ (gas) คือ สารที่อยู่ในสถานะของก๊าซ ณ อุณหภูมิและ
ความดันปกติ เช่น ก๊าซไฮโดรเจน (H2) ก๊าซออกซิเจน (O2)
ก๊าซเฉื่อย เป็นต้น
ไอ (vapour) คือ สารที่อยู่ในสถานะของแข็ง และของเหลว
แล้วมีการเปลี่ยนสถานะไปเมื่ออุณหภูมิและความดันเปลี่ยน เช่น
ไอน้า ไอของไอโอดีน ไอลูกเหม็น เป็นต้น
80. 2H2 + O2 2H2O
3 โมเลกุล 2 โมเลกุล
2A + B C + 3D
3 โมเลกุล 4 โมเลกุล
81. 5. ก๊าซมีความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว และของแข็ง
6. ปริมาตรของก๊าซเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความ
ดันซึ่งในการบอกปริมาตร ของก๊าซจะต้องบอกอุณหภูมิและ
ความดัน และจานวนโมลด้วย
เช่น ก๊าซโฮโดรเจน 1 โมล จะมีปริมาตร 22.4 ลิตร (L)
หรือลูกบาศก์เดซิเมตร(dm3) ทีอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส
(273 K ) และความดัน 1 บรรยากาศ ซึ่งเรียกว่า STP
(Standard Temperature and Pressure)
83. 2.ก๊าซจริง (Real gas) เป็นก๊าซที่มีอยู่ในธรรมชาติจริงๆ
จะมีพฤติกรรมต่างๆ ไม่เป็นไปตามกฎต่างๆ ของก๊าซ ซึ่งพบว่า
ก๊าซจริงจะมีพฤติกรรมหรือสมบัติคล้ายก๊าซอุดมคติ ต้องอยู่ที่
อุณหภูมิสูงและความดันต่า ซึ่งจะทาให้โมเลกุลของก๊าซอยู่ห่างกัน
จนไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างก๊าซโมเลกุลจนกลายเป็นก๊าซอุดมคติ
84. อุณหภูมิปริมาตรและความดัน
อุณหภูมิ (Temperature) เป็นมาตรที่ใช้บอกระดับความ
ร้อน-เย็นของสาร แต่อุณหภูมิไม่ได้บอกให้ทราบถึงปริมาณความ
ร้อนของสาร กล่าวคือ สารที่มีอุณหภูมิเท่ากันแสดงว่ามีระดับความ
ร้อนเท่ากัน แต่อาจมีปริมาณความร้อนเท่ากันหรือไม่เท่ากันก็ได้
เครื่องมือที่ใช้วัดอุณหภูมิคือ เทอร์โมมิเตอร์ และเทอร์โมคัพเปิล แต่ที่
ใช้กันอย่างแพร่หลายได้แก่ เทอร์โมมิเตอร์
การวัดอุณหภูมิมีหน่วยที่ใช้กันหลายหน่วย เช่น เซลเซียส (ºC) ฟา
เรนไฮต์ (ºR) เคลวิน หรือ องศาสัมบูรณ์ (K หรือ A)
88. ปริมาตร (volume) คือ ปริมารความจุ ปริมาตรของก๊าซ
โดยทั่วไปหมายถึงปริมาตรของภาชนะที่บรรจุก๊าซ เนื่องจาก
ก๊าซเป็นสารที่มีอนุภาคเคลื่อนที่กระจายเมเนื้อที่ว่างในภาชนะที่
บรรจุ การใช้สัญลักษณ์แทนปริมาตรของก๊าซในการคานวณคือ
V
หน่วยวัดปริมาตรที่นิยมใช้คือ ลิตร (L) มิลลิลิตร (mL)
ลูกบาศก์เดซิเมตร (dm3) และลูกบาศก์เซนติเมตร (cm3)
92. 1 บรรยากาศ(atm) = 760 มิลิเมตรปรอท(mmHg)
= 760 ทอร์ (Torr)
= 1.01325 × 105 ปาสคาล (Pa)
= 1.01325 บาร์ (Bar)
101. จากสูตร P1V1 = P2V2
1(atm)× 4(L) = P2 (atm) ×8 (L)
P2 =
= 0.5 atm
จะต้องทาให้มีความดัน 0.5 บรรยากาศ
)(8
)(4)(1
L
Latm
102. ตัวอย่างที่ 2 ก๊าซไนโตรเจนมีปริมาตร 15.00 ลิตร ที่ความดัน 2.00
บรรยากาศ (atm) เมื่อต้องการให้ ก๊าซไนโตรเจนมีปริมาตร
2.50 ลิตร จะต้องใช้ความดันเท่าไหร่ สมมติว่าอุณหภูมิคงที่และ
ก๊าซไนโตรเจนมีพฤติกรรมแบบก๊าซในอุดมคติ
วิธีทา จากสูตร P1V1 = P2V2
2.00(atm) × 15.00(L)= P2 ×2.50(L)
P2 =
= 12 บรรยากาศ
เพราะฉะนั้น จะต้องใช้ความดัน 12 บรรยากาศ
)(5.2
)(15)(2
L
Latm
105. สูตรที่ใช้คานวณ
คือ 2
2
1
1
T
V
T
V
เมื่อ V คือ ปริมาตรของก๊าซ
T คือ อุณหภูมิของก๊าซมี หน่วยเป็น เคลวิน
นอกจากนี้ พบว่าถ้าทาให้ก๊าซร้อนขึ้นที่ความดันคงที่ ก๊าซจะ
ขยายตัวมีปริมาตรเพิ่มขึ้นไปตามเศษส่วนของปริมาตรของก๊าซที่ 0
องศาเซลเซียสเท่าๆกัน ทุกองศาเซลเซียสที่เพิ่มขึ้น และเศษส่วน
นั้นมีค่า เท่ากับ
273
1
108. เมื่อ
Vt = ปริมาตรของก๊าซที่ °c
Vo = ปริมาตรของก๊าซที่ 0°c
=
273
1
จากสูตร คือ
2
2
1
1
T
V
T
V
จะเป็นสูตรเดียวกับ Vt = V0( 1 + t )
110. ศูนย์สัมบูรณ์ : 0 K = -273.15°c
จุดเยือกแข็งของน้า : 273.15 K = 0°c
จุดเดือดของน้า : 373.15 K = 100°c
112. เมื่อ P คือ ความดันของก๊าซ
T คือ อุณหภูมิเคลวิน
ถ้านาความดันและอุณหภูมิมาเขียนกราฟได้ดังนี้
P
t(K)
V1
V2
V1>V2
116. ตัวอย่างที่ 2 ก๊าซ X จานวนหนึ่งบรรจุในถังซึ่งมีปริมาตร 2 ลิตร วัด
ความดันที่อุณหภูมิ 27 ºC ได้เท่ากับ 800 มิลลิเมตรปรอท ถ้าต้องการให้
ความดันก๊าซ X ภายในถังเพิ่มขึ้นอีก 200 มิลลิเมตรปรอท จะต้องเพิ่ม
อุณหภูมิอีกกี่ องศาเซลเซียส
CT
KT
mmHg
KmmHg
T
T
mmHg
K
mmHg
T
V
T
V
o
102273375
)(375
)(800
)(300)(1000
)(200800
)(27327
)(800
2
2
2
2
2
2
1
1
ดังนั้นจะต้องเพิ่มอุณหภูมิอีก 102-27 = 75 ºC
วิธีทา จากสูตร
แทนค่า
119. ที่ สภาวะ STP ก๊าซทุกชนิด 1 โมล มีปริมาตรเท่ากับ 22.4 L
จากปรากฏการณ์นี้ ถ้าเรานาค่าไปแทนในสมการ 1 เราจะได้ว่า
รูป ก. V = 22.4 L,n = 1 mol
K = 22.4 L/1mol = 22.4 L/mol
รูป ข. V = 44.8 L, n = 2 mol
K = 44.8 L/2 mol = 22.4 L/mol เป็นต้น
122. จะได้ nRTPV
P = บรรยากาศ(atm)
V = ปริมาตร(L)
n = จานวนโมล
T = อุณหภูมิ(K)
R = ค่าคงที่ของก๊าซ (Universal gas Constant)
= 11
08205.0
KmolLatm
126. ตัวอย่าง ก๊าซชนิดหนึ่งมีความหนาแน่น 7.2 กรัมต่อลูกบาศก์
เซนติเมตร ที่ 25 องศาเซลเซียส ความดัน 700 มิลลิลิตรปรอท
จะมีความหนาแน่นเท่าใดที่ STP
วิธีทา จาก
3
2
2
3
22
2
11
1
/53.8
273
760
)25273(/2.7
700
cmgD
KD
mmHg
Kcmg
mmHg
TD
P
TD
P
จะมีความหนาแน่น 8.53g/cm3 ที่ STP
130. ตัวอย่างเช่น ถ้าเรามี ก๊าซไฮโดรเจน 0.5 โมล ปริมาตร 5 ลิตร ที่อุณหภูมิ
20 องศาเซลเซียส ความดันเท่ากับ 2.4 บรรยากาศ ดังรูป ก และ ในรูป
ข มีก๊าซฮีเลียม 1.25 โมล ปริมาตร 5 ลิตร ที่อุณหภูมิ เดียวกัน ความดัน
ของก๊าซฮีเลียม 6 บรรยากาศ
131. เมื่อนาก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมจากรูป ก และรูป ข มารวมกันในถัง
ปริมาตร 5 ลิตร และอุณหภูมิเท่าเดิม 20 องศาเซลเซียส จะได้ก๊าซผสม
ในรูป ค. ด้านล่าง ซึ่งความดันรวมจะเท่ากับความดันของก๊าซทั้งสอง
รวมกัน นั่นคือ 8.4 atm
ก๊าซผสมนี้จะมีจานวนโมลและความดันเพิ่มขึ้น ความ
ดันใหม่ที่เกิดขึ้นก็เป็นผลรวมของก๊าซทั้งสองนั่นเอง
ดังนั้นถ้าพูดถึงความดันของก๊าซผสมจะมีคาศัพท์ สอง
คาที่ควรรู้ คือ ความดันรวม และ ความดันย่อย
ความดันรวม คือความดันทั้งหมดที่เราทาการวัด
ได้หลังจากที่ก๊าซสองชนิดหรือมากกว่าผสมเข้าเป็น
เนื้อเดียวกันเรียบร้อย ส่วนความดันย่อยก็หมายถึง
ความดันของก๊าซแต่ละชนิดที่เป็นองค์ประกอบอยู่ใน
ก๊าซผสมนั้นๆ
134. ในรูป ง. แสดงภาชนะที่บรรจุก๊าซฮีเลียม ชนิดเดียว ปริมาณ 1.74 mol
ในรูป จ. แสดงภาชนะที่บรรจุ ก๊าซไฮโดรเจน 0.75 mol ก๊าซฮีเลียม
0.25 mol และก๊าซนีออน 0.25 mol จานวนโมลรวมเท่ากับ 1.75 mol
ความดันของก๊าซในภาชนะเกิดจากความดันย่อยของก๊าซทั้ง 3 ชนิด รวมกัน ซึ่งเท่ากับ
8.4 atm ที่อุณหภูมิ 20 oC และปริมาตรภาชนะเท่ากับ 5 L
ส่วนในรูป ฉ. แสดงภาชนะที่บรรจุก๊าซไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน
อย่างละ 1 ,0.5 และ 0.25 โมลตามลาดับ ที่สภาวะเดียวกันกับ รูป ง และ จ เราจะ
ได้ความดันของก๊าซทั้ง 3 ชนิดเท่ากับ 8.4 atm
เมื่อพิจารณาจาก รูป ง จ และ ฉ แล้วจะพบว่า เมื่อก๊าซทั้งหมดมีปริมาณเท่ากัน
(จานวนโมลเท่ากัน) ในปริมาตรที่เท่ากัน ความดันของก๊าซจะเท่ากันเสมอแม้ว่า
องค์ประกอบของก๊าซจะแตกต่างกันไปก็ตาม
141. เศษส่วนโมล (mol fraction) เป็นปริมาณไม่มีหน่วยที่แสดง
อัตราส่วนระหว่างจานวนโมลขององค์ประกอบชนิดใดชนิดหนึ่งกับ
จานวนโมลรวมขององค์ประกอบทุกชนิด
BA
B
BA
A
BA
BA
B
B
BA
A
A
nn
n
nn
n
XX
nn
n
X
nn
n
X
142. กฎรวมของก๊าซ (Combinded gas law)
จากการศึกษาผลของความดันและอุณหภูมิที่มีต่อปริมาตรก๊าซ
โดยควบคุมมวลของก๊าซให้คงที่ ตามกฎของบอยล์และกฎของชาร์ล เมื่อ
พิจารณากฏของก๊าซทั้งสองรวมกันจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร
ความดัน และอุณหภูมิของก๊าซในระบบที่มวลคงที่เรียกว่า กฎรวมของ
ก๊าซ เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้
กฎของบอยล์
P
V
1
เมื่อ T และ m คงที่
กฎของชาร์ล TV เมื่อ Pและ m คงที่
143. กฎรวมของก๊าซ
P
T
V เมื่อ m คงที่
kTPV
k
T
PV
k
T
VP
T
VP
...
2
22
1
11
จะได้
ให้ P เป็นความดันในหน่วยเดียวกัน
V เป็นปริมาตรในหน่วยเดียวกัน
T เป็นอุณหภูมิมิในหน่วยเคลวิน (K)
150. ตัวอย่างทิศทางการเดินทางของก๊าซสีแดง จากจุด A ไป B เป็นดังรูปข้างล่าง ระหว่างการ
เดินทางโมเลกุลสีแดงชนกับโมเลกุลก๊าซสีน้าเงินมากมาย การชนของก๊าซสีแดงทาให้
ทิศทางของโมเลกุลสีแดงเปลี่ยนแปลงไปมาตลอดเวลา การเคลื่อนที่ของก๊าซสีแดงใน
ลักษณะนี้ เรียกว่า การเคลื่อนที่แบบสะเปะสะปะ (random walk)
151. พิจารณาลูกบอลที่กระทบพื้น ก็เป็นการชนอย่างหนึ่ง ซึ่งจะมีการชนใน
สองลักษณะคือ การชนแบบยืดหยุ่น และการชนแบบไม่ยืดหยุ่น
การชนแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นเป็ นอย่างไร ตัวอย่างการชนแบบ
ยืดหยุ่น ดังรูป
เมื่อลูกบอลกระทบพื้นแล้ว
กระดอนสูงขึ้นมาเท่าเดิมตลอดแม้เวลา
จะผ่านไปนานเท่าไหร่ก็ตามนี่เป็ น
ลักษณะการชนที่มีการอนุรักษ์พลังงาน
คือพิจารณาพลังงานจลน์ของลูกบอล
ก่อนที่ลูกบอลจะกระทบพื้นจะเท่ากับ
พลังงานจลน์ที่ลูกบอลกระดอนขึ้นมา
ณ ตาแหน่งความสูงนั้น