Gazların Davranış Özellikleri
Bütün gazların molekülleri her an hızlı ve rastgele bir çalkalanma hareketi içindedir. Bu hareketli moleküller yayınım (ya da difüzyon) denen bir süreçle her yöne eşit olarak yayıldıkları için, bir gaz bulunduğu kabın ya da yerin bütün hacmini bir anda doldurur. Bu arada gaz molekülleri kabın çeperlerine sürekli olarak çarpar ve gaz basıncı denen belirli bir kuwet uygular.
Gazları katılardan ve sıvılardan ayıran temel özellik, hacimlerinin sıcaklığa ve basınca bağlı olarak büyük ölçüde değişmesidir. Gazların bu genleşme (hacimlerinin artması) ve sıkıştınlabilme (hacimlerinin azalması) özellikleri buhar türbinleri, jet motorları, roketler, içten yanmalı motorlar gibi birçok mühendislik ve sanayi uygulamasının temelidir.
Gazların davranış özelliklerine ilişkin ilk yasayı 1662'de İngiliz kimyacı Robert Böyle geliştirmiştir. Yıllar sonra Fransız fizikçi Edme Mariotte (yaklaşık 1620 - 84) da aynı sonuca vardığı için "Boyle Mariotte yasası" ya da yalnızca "Böyle yasası" olarak bilinen bu bağıntı şöyle belirtilebilir:
Sabit sıcaklıkta tutulan belirli kütledeki bir gazın basıncı hacmiyle ters orantılı olarak değişir. Buna göre, bir gaz kütlesine uygulanan basınç arttıkça gazın hacmi azalır ve hacmi yarıya inecek kadar sıkıştırılan bir gazın kaba uyguladığı basınç iki katına çıkar.
Fransız kimyacı Jacques Alexandre Cesar Charles'ın (1746 - 1823) öne sürdüğü, sonradan gene Fransız kimyacı Louis Joseph Gay Lussac'ın (1778 - 1850) geliştirdiği ikinci gaz yasası ("Charles yasası" ya da "Gay Lussac yasası") ise şöyle açıklanabilir:
Sabit basınç altında tutulan belirli kütledeki bir gazın hacmi mutlak sıcaklığıyla doğru orantılı olarak değişir. (Mutlak sıcaklık, kuramsal olarak bir maddedeki bütün molekül hareketinin durduğu mutlak sıfır noktasını başlangıç alır ve Kelvin ölçeğiyle ölçülür. Bu yasanın daha basit anlatımıyla, gazlar ısındıkları zaman genleşir, soğudukları zaman büzülür. Sıcak havayla şişirilen bir balonun soğuyunca küçülmesinin nedeni budur.
Bu iki yasanın birleştirilmesiyle, gazların üçüncü yasası denen yeni bir bağıntıya ulaşılır: Hacmi sabit tutulan bir gazın sıcaklığı artarsa basıncı da artar. Bunun tersi de geçerlidir:
Sabit hacimdeki bir gazın basıncı artınca sıcaklığı da artar.
Gazların davranışlarını en iyi açıklayan kuram, 19. yüzyılda geliştirilen "gazların kinetik kuramı"dır. Bu kurama göre, bir gazın molekülleri sürekli hareket halindedir ve moleküller arasındaki uzaklık molekülün boyutlarından çok daha fazladır. Bu nedenle gazları sıkıştırarak moleküllerini birbirine yaklaştırmak olanaklıdır. Oysa molekülleri birbirine çok daha yakın olan katılar ve sıvılar gazlar gibi kolayca sıkıştırılamaz. Moleküller arasında büyük boşlukların olması, gazlar ın birbiri içinde hızla yayılmasına da olanak verir. Gaz molekülleri halindeki kokuların havada kolayca yayılarak burnumuza ulaşması bundandır. Bulundukları hacimde rastgele hareket eden gaz moleküllerinin birbirleriyle çarpışmaları ya da kabın çeperlerine çarpmaları sırasında enerji kaybı olmaz. Öte yandan, ısı alarak daha çok enerji yüklenen moleküllerin hareketi hızlanacağından, ısıtılan gazlar kolayca genleşir.
Aynı sıcaklık ve basınç koşulları altında bulunan eşit hacimdeki bütün gazlarda eşit sayıda molekül bulunur. İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro'nun (1776- 1856) ortaya attığı bu önerme "Avogadro varsayımı" ya da Avogadro ilkesi olarak bilinir.
