บทที่ 5 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส

รูปภาพของ srsnarumon
 
 

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

 

การคำนวณเกี่ยวกับเรื่องก๊าซ  

เมื่ออุณหภูมิและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดัน

   
 
 
 
กฎของชาร์ล
 
 
 
    
 
 
 
 
กฎของเกย์-ลูสแซก
 
  
 
 
 
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ใช้อธิบายสมบัติของก๊าซ เสนอว่า  
 
1.ก๊าซประกอบด้วยโมเลกุลที่มีขนาดเล็กมากอยู่ห่างกัน และไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกัน   
 
2. แต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่ตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วคงที่ (แต่ไม่จำเป็นต้อง เท่ากัน) จนกระทั่งชนกันเองหรือชนผนังภาชนะที่บรรจุ จึงจะเปลี่ยนทิศทางและอาจเปลี่ยนอัตราเร็วด้วย เมื่ออุณหภูมิคงที่อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของก๊าซชนิดหนึ่ง ๆ จะ คงที่  
 
 3.โมเลกุลของก๊าซมีพลังงานจลน์ค่าหนึ่ง เท่ากับ 1/2 mV2 เมื่อ m คือ มวลของ
 
โมเลกุล และ V คือ อัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล 
 
 
4.เมื่อโมเลกุลชนกันหรือชนผนังภาชนะ อาจจะมีการถ่ายพลังงาน แต่ไม่มีการสูญเสีย พลังานรวม   
 
 
5.ที่อุณหภูมิเดียวกัน ก๊าซทุกชนิดจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน พลังงานจลน์เฉลี่ยของก๊าซ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ก๊าซที่มีสมบัติครบถ้วนตามทฤษฎีจลน์เรียกว่า ก๊าซสมบูรณ์ ซึ่งไม่มีจริง ก๊าซจริงอาจมี สมบัติใกล้เคียงกับก๊าซสมบูรณ์ได้ ถ้าอยู่ในระบบที่อุณหภูมิสูงและความดันต่ำ ก๊าซ ส่วนใหญ่โดยเฉพาะก๊าซเฉื่อยที่อุณหภูมิห้อง ความดัน 1 บรรยากาศ มีสมบัติใกล้เคียง กับก๊าซสมบูรณ์

 

 

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสมบัติของของแข็ง  ของเหลว  และแก๊ส

  

น้ำแข็งแห้ง

 ในอุณหภูมิห้องน้ำแข็งแห้งจะระเหิดกลายเป็นก๊าซ CO2 โดยไม่หลอมละลายเป็นของเหลวเหมือนน้ำแข็งทั่วไป    จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมห้องเย็น เช่น ใช้แช่แข็งอาหาร เพราะน้ำแข็งแห้งให้ความเย็นมากกว่าน้ำแข็งทั่วไปถึง 2-3 เท่าเมื่อเทียบโดยน้ำหนักหรือปริมาตรที่เท่ากัน  การบรรจุน้ำแข็งแห้งในภาชนะปิดสนิทไม่มีช่องระบายอากาศจะทำให้เกิดการสะสมของก๊าซ CO2 ที่ระเหิดออกมา   เมื่อถึงระดับหนึ่งจะเกิดแรงดันและระเบิดในที่สุด ดังนั้นในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก  จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็ง  โดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ ซึ่งนอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำแข็งได้


วิธีการทำน้ำแข็งแห้ง 

1. ทำให้ก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นของเหลวโดยการเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิ

2. ทำให้ก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์เหลวที่ได้บริสุทธิ์และปราศจากความชื้นด้วยวิธีการที่เหมาะสม ก็จะได้ก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์เหลวแห้งและบริสุทธิ์

3. นำก๊าซ CO2 เหลวที่แห้งและบริสุทธิ์มาเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิจนมีความดันประมาณ 18 บรรยากาศ  และอุณหภูมิประมาณ -25oc แล้วอัดผ่านรูพรุนจะได้ก๊าช CO2 ที่มีลักษณะคล้ายเกล็ดน้ำแข็ง

4. นำเกล็ดก๊าช CO2 มาอัดเป็นก้อนก็จะได้น้ำแข็งแห้ง

อันตรายของน้ำแข็งแห้ง 

      เราได้ทราบแล้วว่าน้ำแข้งแห้งมีประโยชน์มากมาย แต่ความอันตรายของน้ำแข็งแห้งก็มีมากมายเช่นกัน เช่นการหยิบจับ สัมผัส น้ำแข็งแห้งโดยตรง  จะทำให้บริเวณที่สัมผัสไหม้จากความเย็นจัดได้ ดังนั้นจึงห้ามสัมผัสน้ำแข็งแห้งโดยตรง  นอกจากนี้อย่านำน้ำแข็งแห้งเก็บในตู้เย็นเพราะจะทำให้ระบบทำความเย็นหยุดการทำงานได้เนื่องจากน้ำแข็งแห้งมีความเย็นมากกว่าความเย็นในตู้เย็น

การสกัดสารโดยใช้ CO2 ในรูปของของไหล 

การสกัดสารโดยใช้ CO2 ที่อยู่ในรูปของของไหล (CO2-Fluid) เป็นเทคโนโลยีชั้นสูง 
เทคนิคการสกัดแบบนี้จะใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของของไหลแทนตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ เช่น       แอซีโตน เฮกเซน หรือเมทิลีนคลอไรด์       CO2 เมื่ออยู่ภายใต้ภาวะวิกฤติยิ่งยวด (supercritical state) คือที่อุณหภูมิ 31oc และความดัน 73 บรรยากาศ  จะมีสภาพเป็นของไหล และมีสมบัติหลายประการที่เหมือนทั้งแก็สและของเหลว 

สมบัติที่เหมือนแก๊สคือ ขยายตัวได้ง่ายจนเต็มภาชนะที่บรรจุ มีลักษณะไหลได้ส่วนสมบัติที่เหมือนของเหลว
 คือมีความสามารถในการละลายของแข็งหรือของเหลวได้ดี ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการสกัดสารประกอบที่ต้องการแยกออกจากของผสม โดยการควบคุมอุณหภูมิและความดันให้เหมาะสม หรืออาจใช้เทคนิคนี้ในการทำสารให้บริสุทธิ์ เทคนิคนี้สามารถใช้สกัดสารได้หลายชนิดเนื่องจากเราสามารถทำให้ CO2 ในรูปของของไหลมีความหนาแน่นสูงหรือต่ำได้ตามต้องการ  เป็นผลให้สามารถใช้ของไหลนี้เลือกละลายสารหรือองค์ประกอบที่ต้องการสกัดได้ตามสภาวะที่เหมาะสม

 ปัจจุบันนี้นิยมใช้ CO2 ในรูปของของไหลสกัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดกาแฟดิบแทนตัวทำละลายที่ใช้อยู่คือเมทิลีนคลอไรด์  โดยไม่ทำทำให้รสหรือกลิ่นของกาแฟเปลี่ยนไป เพราะว่า CO2 ที่ปะปนอยู่จะอยู่ในรูปแก๊สสามารถแพร่ออกจากเมล็ดกาแฟได้ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ในอุตสาหกรรมอื่นๆ อีก เช่น การสกัดน้ำมัน เรซิน และสารจากสมุนไพร เครื่องเทศ หรือพืช

 

 
 

              

 

 

 

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 1 คน และ ผู้เยี่ยมชม 81 คน กำลังออนไลน์

รายชื่อสมาชิกที่ออนไลน์

  • janisashto