Kaasu

Kaasu on yksi neljästä yleisimmästä olomuodosta. Kaasussa molekyylit liikkuvat vapaasti ja ovat toisistaan riippumattomia. Tämä erottaa sen nesteestä, jossa molekyylit ovat löyhästi kiinni toisissaan. Se eroaa myös kiinteästä aineesta, jossa sidokset ovat vahvoja ja pitävät molekyylit yhdessä.

Puhtaassa kaasussa jokainen molekyyli voi koostua yksittäisestä atomista. Se voi olla alkuainemolekyyli, jolloin jokainen molekyyli koostuu useammasta kuin yhdestä samasta atomista, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa. Se voi olla yhdisteitä, joissa molekyylit koostuvat useista erilaisista atomeista yhdessä. Esimerkki yksiatomisesta kaasusta on neon, esimerkki alkuainekaasusta on vety ja esimerkki yhdyskaasusta on hiilidioksidi.

Kaasuseos sisältää minkä tahansa edellä mainitun tyypin seoksen, esimerkiksi ilman, jossa on 78 % typpeä, 20 % happea ja 2 % argonia ja hiilidioksidia.

Myrkkykaasuja käytettiin kemiallisina aseina ensimmäisessä maailmansodassa, mutta ne kiellettiin myöhemmin. Maakaasu on luonnollinen metaanin ja muiden kaasujen seos.

Havainnollistaa kaasumolekyylien satunnaista liikkumista ilman, että ne ovat kiinnittyneet toisiinsa.

Fyysiset ominaisuudet

Kaikki kaasut voivat virrata, kuten nesteetkin. Tämä tarkoittaa, että molekyylit liikkuvat toisistaan riippumatta. Useimmat kaasut ovat värittömiä, kuten vety. Kaasuhiukkaset leviävät eli diffundoituvat täyttääkseen kaiken tilan missä tahansa säiliössä, kuten pullossa tai huoneessa. Nesteisiin ja kiinteisiin aineisiin verrattuna kaasujen tiheys ja viskositeetti ovat hyvin pieniä. Emme voi suoraan nähdä useimpia kaasuja, koska ne eivät ole värillisiä. Niiden tiheys, tilavuus, lämpötila ja paine on kuitenkin mahdollista mitata.

Paine

Paine on mitta, jolla mitataan, kuinka paljon jokin esine painaa toista esinettä. Kaasun tapauksessa tämä on yleensä kaasu, joka painaa esineen säiliötä tai, jos kaasu on raskas, jotakin kaasun sisällä olevaa esinettä. Paine mitataan pascaleina. Newtonin kolmannen lain mukaan kaasun painetta voidaan muuttaa kohdistamalla voimaa kaasua sisältävään esineeseen. Esimerkiksi puristamalla pulloa, jonka sisällä on ilmaa, paineistetaan (lisätään painetta) sen sisällä olevaa ilmaa.

Kun puhutaan kaasusta, paine liittyy usein säiliöön. Jos pienessä säiliössä on paljon kaasua, paine on hyvin korkea. Pieni määrä kaasua suuressa säiliössä olisi matalapaineinen. Kaasu voi itse luoda painetta, kun sitä on paljon. Kaasun paino luo painetta kaikkeen sen alla olevaan, myös muuhun kaasuun. Planeetalla tätä kutsutaan ilmakehän paineeksi.

Lämpötila

Kaasun lämpötila kertoo, kuinka kuuma tai kylmä se on. Fysiikassa se mitataan yleensä kelvineinä, vaikka muualla käytetään enemmän celsiusasteita. Kaasussa molekyylien keskinopeus (kuinka nopeasti ne liikkuvat) on yhteydessä lämpötilaan. Mitä nopeammin kaasumolekyylit liikkuvat, sitä enemmän ne törmäävät tai törmäävät toisiinsa. Näistä törmäyksistä vapautuu energiaa, joka kaasussa ilmenee lämpönä. Sitä vastoin jos kaasua ympäröivä lämpötila kuumenee, kaasuhiukkaset muuttavat lämpöenergian liike-energiaksi, jolloin ne liikkuvat nopeammin ja kaasu kuumenee.

Tilan muutokset

Kaasu voi käydä läpi kaksi eri tilamuutosta. Jos lämpötila on riittävän alhainen, kaasu voi tiivistyä ja muuttua nesteeksi. Joskus, jos lämpötila on tarpeeksi alhainen, se voi käydä läpi laskeuman, jolloin se muuttuu suoraan kiinteäksi aineeksi. Normaalisti kaasun on ensin tiivistyttävä nesteeksi ja sitten jäätyäkseen muututtava kiinteäksi, mutta jos lämpötila on hyvin alhainen, kaasu voi ohittaa nestevaiheen ja muuttua välittömästi kiinteäksi. Talvella maassa oleva pakkanen johtuu tästä. Vesihöyry (kaasu) nousee hyvin kylmään ilmaan ja muuttuu välittömästi jääksi laskeutumisen seurauksena.

Aiheeseen liittyvät sivut

Ideaalikaasu

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on kaasu?

A: Kaasu on yksi neljästä aineen olomuodosta, jossa molekyylit liikkuvat vapaasti eivätkä ole kiinnittyneinä toisiinsa.

K: Miten kaasun molekyylit eroavat nesteen molekyyleistä?

V: Kaasussa molekyylit eivät ole kiinnittyneet toisiinsa, kun taas nesteessä molekyylit ovat löyhästi kiinnittyneet tai koskettavat toisiaan.

K: Miten kaasun molekyylit eroavat kiinteän aineen molekyyleistä?

V: Kaasussa molekyylisidokset ovat heikkoja, kun taas kiinteässä aineessa molekyylisidokset ovat vahvoja ja pitävät molekyylit yhdessä muodossa.

K: Onko kaasulla vain yksi tilavuus kuten nesteellä tai kiinteällä aineella?

V: Ei, kaasu voi laajentua, kunnes se täyttää säiliön, jossa se on, toisin kuin neste tai kiinteä aine.

K: Millaisia erilaisia kaasumolekyylejä on olemassa?

V: On olemassa puhtaita kaasuja, joissa on yksittäisiä atomeja, alkuainekaasuja, joissa useampi kuin yksi sama atomi on sitoutunut toisiinsa, ja yhdyskaasuja, joissa on monenlaisia atomeja yhdessä.

K: Osaatko nimetä esimerkin yksiatomisesta kaasusta?

V: Kyllä, esimerkki yksiatomisesta kaasusta on neon.

K: Mikä on kaasuseos?

V: Kaasuseos sisältää sekoituksen mitä tahansa edellä mainittua kaasutyyppiä, kuten ilmaa, jossa on 87 % typpeä, 0,2 % happea, 13,7 % argonia ja hiilidioksidia pieniä määriä.