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

 

 
 

              

 

 

 

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

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 158 คน กำลังออนไลน์