Gaso

Ne konfuzu ĉi tiun artikolon kun ŝtofo aŭ gazo.

Modelo de gaso laŭ la kinetika teorio.

Skulptaĵo de tergasmolekulo en Kolham komunumo Slochteren (Nederlando).

Gaso estas fizika stato de materio, en kiu la komponantoj (atomoj aŭ molekuloj) povas moviĝi libere kaj ne estas interkonektitaj. Depende de la temperaturo kaj premo gasa substanco povas transformiĝi al likva aŭ solida stato.

La termino "gaso" estis inventita de la flandra sciencisto Jan Baptista van Helmont en la 17-a jarcento, derivita el la latina "chaos", kaoso​) kaj ĝi aludas al la stato de materio en kiu, laŭ specifaj kondiĉoj de temperaturo kaj premo, ties molekuloj milde interagas inter si, sen formi molekularojn, nome molekul-ligojn,​ adoptante la formon kaj la volumon de la ujo kiu enhavas ĝin tendence al separiĝo, tio estas, al etendiĝo, ĉiom kiom eblas, pro ties alta koncentriĝo de kineta energio. La gasoj estas fluaĵoj tre kunpremeblaj, kiuj povas suferi grandajn ŝanĝojn de denseco pro la premo kaj la temperaturo.

La molekuloj kiuj konstituas gason preskaŭ ne estas altiritaj unuj fare de aliaj, pro kio ili moviĝas en la vakuo je granda rapideco kaj tre separataj unuj disde aliaj, kio klarigas siajn proprecojn jene:​

• La gasmolekuloj estas praktike liberaj, tiel ke ili estas kapablaj distribuiĝi tra la tuta disponebla spaco en kiu ili estas enhavataj. La fortoj kaj gravitaj kaj altiraj inter la molekuloj estas pro malgrando neatenteblaj, kompare kun la rapideco laŭ kiu moviĝas la molekuloj.
• La gasoj okupas komplete la volumon de la ujoj kiuj enhavas ilin.
• La gasoj ne havas difinitan formon, kaj adoptas tiujn de la ujoj kiuj enhavas ilin.
• La gasoj povas esti premitaj facile, ĉar estas enormaj disponeblaj spacoj vakuaj inter unuj molekuloj kaj aliaj.

Je normaj kondiĉoj pri temperaturo kaj premo la gasoj povas esti ĉu kemiaj elementoj kiel la hidrogeno, la oksigeno, la nitrogeno, la kloro, la fluoro kaj la noblaj gasoj, ĉu komponaĵoj kiel la karbona dioksido aŭ la propano, ĉu miksaĵoj kiel la aero.

La vaporoj kaj la plasmo kunhavas proprecojn kun la gasoj kaj povas formi homogenajn miksaĵojn, por ekzemplo vaporo de akvo kaj aero. Ĉiuj kune estas konataj kiel gaskorpoj, gasa stato aŭ gasa fazo.

Historio

Jan Baptista van Helmont, konsiderata la patro de la pneŭmatika kemio, kreis la terminon "gaso".

En 1648, la kemiisto Jan Baptista van Helmont, konsiderata la patro de la pneŭmatika kemio, kreis la terminon "gaso" (dum ioma tempo estis uzata ankaŭ la esprimon "aeroforma stato"), el la greka vorto kaos (kaos, malordo) por difini la trajtojn de la karbona dioksido. Tiu nomo poste etendiĝis al ĉiuj gaskorpoj, nomitaj ankaŭ elastaj fluaĵoj, premeblaj fluaĵoj aŭ aeroj, kaj estas uzata por referenci unu de la statoj de la materio. La ĉefa trajto de la gasoj, kompare al solidoj kaj likvaĵoj, estas ke ili estas nek videblaj nek tuŝeblaj, kio malhelpis ties studadon historie, sed ili same estas komponitaj el atomoj kaj molekuloj. Kiam la moderna scienco povis kompreni la ekzistadon kaj funkciadon de kaj atomoj kaj molekuloj, oni povis kompreni la ekzistadon kaj funkciadon de la gasoj.

La kaŭzo de la naturo de la gasoj estas en iliaj molekuloj, tre separataj unuj disde aliaj kaj farantaj hazardajn movojn inter si. Same kiel okazas ĉe la aliaj du materistatoj, la gasoj povas ankaŭ transformiĝi (en likvaĵoj) se oni metas ilin je tre malaltaj temperaturoj. Tiu procezo estas nomata kondensiĝo ĉe la vaporoj kaj "likvigo" ĉe la perfektaj gasoj. La plej parto de gasoj postulas tre malaltajn temperaturojn por atingi kondensiĝon. Por ekzemplo, ĉe la oksigeno, la necesa temperaturo estas de −183 °C. La teknika malfacileco atingi tiom ekstremajn temperaturojn malhelpis la studadon de la konduto de gasoj en antaŭmodernaj epokoj.

La unuaj "leĝoj de gasoj" estis disvolvigitaj ekde fino de la 17-a jarcento, kiam la sciencistoj ekrimarkis, ke en la rilatoj kiuj establiĝas inter la premo, la volumeno kaj la temperaturo de specimeno de gaso, en fermita sistemo, oni povas akiri formulon kiu estus valida por ĉiuj gasoj. Tiuj kondutas simile en ampleksa vario de kondiĉoj, pro la facila alproksimigeblo kiun havas la molekuloj kiuj estas pli apartaj, kaj nuntempe la ekvacio de stato por ideala gaso estas derivata de la kineta teorio. Aktuale la iamaj leĝoj de la gasoj estas konsiderataj kiel specialaj kazoj de la ekvuacio de la ideala gaso, kiel unu aŭ pliaj el la variabloj kiuj povas esti retenitaj konstante.

Empirie, estas observeblaj serio da rilatoj proporciaj inter la temperaturo, la premo kaj la volumeno, kiuj rezultas en la leĝo de la idealaj gasoj, deduktita por la unua fojo fare de Émile Clapeyron en 1834.

Gasleĝoj

La leĝon de Boyle ektrovis en 1662 la irlanda fizikisto kaj ĥemiisto Robert Boyle.

Estas diversaj leĝoj derivataj de simpligitaj modeloj de la realo kiuj rilatas la premon, la volumenon kaj la temperaturon de difinita gaso.

Leĝo de Boyle

La leĝo de Boyle-Mariotte (aŭ leĝo de Boyle) diras, ke

la volumeno de certa maso da gaso je konstanta temperaturo estas inverse proporcia al sia premo.

Ekzemple, se la premo de unu gaso duobliĝas, la volumeno de la gaso reduktiĝos duone, kaj same inverse. La leĝon ektrovis en 1662 la irlanda fizikisto kaj ĥemiisto Robert Boyle.

Ekvacio de ideala gaso

La ekvacio de ideala gaso, iame nomita ekvacio de Clapeyron laŭ la nomo de la fizikisto Clapeyron kiu la unua formulis ĝin en 1834, estas ekvacio de stato de ideala gaso, kiu kombinas premon, temperaturon kaj volumenon:

$pV=nRT\,$

kie:

• p - premo,
• V - volumeno,
• n - nombro de moloj de gaso
• T - temperaturo T [K] = t [ °C] + 273,15
• R - Universala gaskonstanto

Konduto de gasoj

Por studi la temperaturan konduton de partikloj de materio ekzistas kvar mezureblajn kvantojn kiuj ludas gravan rolon en la fizika trajtaro: nome premo, volumeno, temperaturo kaj maso de la specimeno de la materio (aŭ eĉ pli bone ankoraŭ materikvanto, mezurita en moloj). Ajna gaso estas konsiderata fluaĵo ĉar ĝi havas la proprecojn kiuj ebligas ties konduton kiel tio.

La gasaj molekuloj, en kontinua movado, kolizias elaste inter si kaj kontraŭ la muroj de la ujo kiu enhavas la gason, kontraŭ kiuj ili faras konstantan premadon. Se la gaso estas varmigita, tiu varma energio estas investita en kineta energio de la molekuloj, tio estas, la molekuloj moviĝas je pli granda rapideco, pro kio la nombro de frapoj kontraŭ la muroj de la ujo pliiĝas je nombro kaj je energio. Kiel konsekvenco la premo de la gaso pliiĝas, kaj se la muroj de la ujo ne estas rigidaj, ankaŭ la volumeno de la gaso pliiĝas.

Difinita gaso tendencas esti aktiva kemie ĉar ankaŭ ties molekula surfaco estas granda, tio estas, ĉar ties partikloj en kontinua movado estas interfrapante unuj kontraŭ aliaj, tio plifaciligas la kontakto inter unu substanco kaj alia, pliigante la rapidecon de reago kompare kun tiu inter likvaĵoj kaj solidoj.

Gastipoj

Monda produktado de tergaso.

Tergaso, aŭ natura gaso, estas flamebla gaso, kiu troviĝas en subteraj naturaj deponejoj. Ĝi ofte aperas kun nafto, ĉar ili samforme estiĝas. Ĝi estiĝis antaŭ jarmilionoj kiel natura gaso el putriĝantaj bestoj, kiuj sedimentiĝis subakve en ŝlimo. Tie inter senaeraj cirkonstancoj estiĝis la tergaso kaj nafto.

Libera gaso estas la materistato de la gasaj komponantoj, en kiuj partikloj de gaso (molekuloj, atomoj) moviĝas libere, samkvante plenigante kaze de manko de la eksteraj fortoj la tutan haveblan volumenon en la porecaj kaj fendecaj rokaĵoj, en la atmosfero. Libera gaso povas troviĝi super nafto en naftotavolo aŭ en iu rezervujo super likvaĵo (akvo, nafto ktp) ekvilibre al la sama gaso en diluita stato. Ĝi povas eliĝi el karbontavoloj. Libera gaso povas transiri al la ligita (sorbita) stato kaj inverse. Ĝi povas eliĝi flue tra naturaj truoj al la tersurfaco, esti forĵetata sub alta premo el vulkanaj krateroj dum erupcioj ktp.

Noblaj gasoj - estas kemiaj elementoj el ĉefa subgrupo de VIII grupo, kies s- kaj p- ŝeloj estas kompletaj. La noblaj gasoj estas en la lasta kolumno de la perioda tabelo (18 aŭ VIII). Al noblaj gasoj rilatas:

• heliumo - (atomnumero 2)
• neono - (10)
• argono - (18)
• kriptono - (36)
• ksenono - (54)
• kaj radono - (86).

Uzado

Gaslumigo

Preterpasantoj miras pri la nova gaslumigo (Londono, 1809).

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Gaslumigo.

Gasa lumigo estas la produktado de artefarita lumo el la Brulo de gasa brulaĵo kiel hidrogeno, metano, etileno, etino, butano, propano, karbona monooksido aŭ tergaso. Antaŭ ol elektrizo estis disvastigita kaj sufiĉe ekonomiebla por ĉiutaga uzado, gaso estis la plej populara rimedo de lumigo en la stratoj. Dum tiu periodo, la stratoj de modernaj grandurboj estis lumigitaj per gasfunkciaj stratlampoj. La unuaj gaslampoj postulis lampfajriston, kiu promenis tra la stratoj de la grandurbo vespere kaj lumigis ĉiun lampon individue. En pli postaj lumsistemoj, flamigiloj estis lanĉitaj kiuj estis aŭtomate aktivigitaj kiam gasfluo komenciĝis en la lampo.

Vaporturbino

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Vaporturbino.

Vaporturbino estas maŝino kiu elprenas varmoenergion el premita vaporo kaj uzas ĝin por produkti mekanikan laboron sur rotacia aparato. Ĝian modernan version inventis Charles Parsons en 1884. Fabrikado de modernaj vaporturbinoj postulas antaŭenigitan metallaboradon por krei altgradajn ŝtalalojojn en tre precizajn partojn uzante teknologiojn kiuj estis disponeblaj por la unua fojo nur jam en la 20-a jarcento; kontinuaj antaŭeniroj en daŭreco kaj efikeco de la vaporturbinoj restis ŝlosilaj por la energia ekonomiko de la 21-a jarcento.

Vidu ankaŭ

• Nobla gaso
• Natura gaso
  • tergaso
  • marĉa gaso
  • biogaso
• Ideala gaso
• Karbomineja gaso
• Entropio

Bildaro

• 
  Nebulozo NGC 604 – lumanta gaso ĉirkaŭ aro da steloj en la spirala galaksio M33.
• 
  Gaso neono en vitra ujo; ĝi estas praktike nevidebla.
• 
  Ujo por natura gaso en Esslingen am Neckar, Germanujo.

Bibliografio

• Philip Hill and Carl Peterson. Mechanics and Thermodynamics of Propulsion: Second Edition Addison-Wesley, 1992. (ISBN 0-201-14659-2)
• National Aeronautics and Space Administration (NASA). Animated Gas Lab. Alirita februaro 2008.
• Georgia State University. HyperPhysics. Alirita februaro 2008.
• Antony Lewis WordWeb. Accessed February 2008.
• Northwestern Michigan College The Gaseous State. Alirita februaro 2008.
• Lewes, Vivian Byam; Lunge, Georg (1911). [1911 Encyclopædia Britannica/Gas "Gas".] Encyclopædia Britannica. 11 (11a eld.). pp. 481–493.

• En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Gas en la hispana Vikipedio.