Gas (aggregatietoestand)
Een gas is een van de vier meest voorkomende toestanden van de materie. In een gas bewegen de moleculen vrij en zijn ze onafhankelijk van elkaar. Dit maakt het anders dan een vloeistof waar de moleculen losjes aan vastzitten. Het is ook anders dan een vaste stof waar de bindingen sterk zijn en de moleculen bij elkaar houden.
In een zuiver gas kan elk molecuul uit een individueel atoom bestaan. Het kan elementair zijn, waarbij elk molecuul is gemaakt van meer dan een zelfde atoom dat aan elkaar is gebonden. Het kunnen verbindingen zijn waarbij de moleculen uit vele soorten atomen samen zijn gemaakt. Een voorbeeld van een monoatomair gas is neon, een voorbeeld van een elementair gas is waterstof en een voorbeeld van een samengesteld gas is koolstofdioxide.
Een gasmengsel bevat een mengsel van een van de bovengenoemde soorten, bijvoorbeeld lucht die voor 78% uit stikstof, 20% uit zuurstof en 2% uit argon en kooldioxide bestaat.
Giftige gassen werden in de Eerste Wereldoorlog gebruikt als chemische wapens, maar werden later verboden. Aardgas is een natuurlijk mengsel van methaan en andere gassen.
Een illustratie van de willekeurige manier waarop gasmoleculen bewegen, zonder dat ze aan elkaar vastzitten.
Fysieke kenmerken
Alle gassen kunnen stromen, zoals vloeistoffen. Dit betekent dat de moleculen onafhankelijk van elkaar bewegen. De meeste gassen zijn kleurloos, zoals waterstof. Gasdeeltjes verspreiden zich rond, of verspreiden zich, om alle ruimte in een container, zoals een fles of een kamer, te vullen. Vergeleken met vloeistoffen en vaste stoffen hebben gassen een zeer lage dichtheid en viscositeit. We kunnen de meeste gassen niet direct zien omdat ze niet gekleurd zijn. Het is echter wel mogelijk om hun dichtheid, volume, temperatuur en druk te meten.
Druk
Druk is de maatstaf voor hoeveel duwkracht iets op een ander voorwerp uitoefent. Bij een gas is dit meestal het gas dat op de bak van het object drukt of, als het gas zwaar is, iets in het gas. De druk wordt gemeten in pascal. Door de derde wet van Newton kunnen we de druk van een gas veranderen door kracht uit te oefenen op het voorwerp dat het bevat. Door bijvoorbeeld een fles met lucht binnenin onder druk te zetten (geeft men meer druk), wordt de lucht in de fles onder druk gezet.
Als we het over gas hebben, is de druk vaak gerelateerd aan de container. Veel gas in een kleine container zou een zeer hoge druk hebben. Een kleine hoeveelheid gas in een grote container zou een lage druk hebben. Gas kan zelf druk creëren als er veel gas in zit. Het gewicht van het gas zorgt voor druk op alles wat eronder zit, ook op ander gas. Op een planeet wordt dit atmosferische druk genoemd.
Temperatuur
De temperatuur van een gas is hoe warm of koud het is. In de natuurkunde wordt het meestal gemeten in kelvin, hoewel er elders meer graden Celsius worden gebruikt. In een gas is de gemiddelde snelheid (hoe snel ze bewegen) van de moleculen gerelateerd aan de temperatuur. Hoe sneller de gasmoleculen bewegen, hoe meer ze tegen elkaar botsen, of tegen elkaar botsen. Bij deze botsingen komt energie vrij, die in een gas in de vorm van warmte komt. Omgekeerd, als de temperatuur rond het gas heter wordt, zullen de gasdeeltjes de thermische energie omzetten in kinetische energie, waardoor ze sneller bewegen en het gas heter wordt.
Veranderingen in de staat
Een gas kan twee verschillende toestandsveranderingen ondergaan. Als de temperatuur laag genoeg is kan het gas condenseren en in een vloeistof veranderen. Soms, als de temperatuur laag genoeg is, kan het door depositie gaan, waar het direct verandert in een vaste stof. Normaal gesproken moet een gas eerst condenseren tot een vloeistof en dan bevriezen om een vaste stof te worden, maar als de temperatuur erg laag is kan het het vloeibare stadium overslaan en direct vast worden. Vorst op de grond in de winter wordt hierdoor veroorzaakt. Waterdamp (een gas) gaat in de lucht, die erg koud is, en wordt meteen ijs door afzetting.
Gerelateerde pagina's
- Ideaal gas
Vragen en antwoorden
V: Wat is een gas?
A: Een gas is een van de vier toestanden van materie waarin moleculen vrij bewegen en niet aan elkaar vastzitten.
V: Waarin verschillen moleculen in een gas van die in een vloeistof?
A: In een gas zitten moleculen niet aan elkaar vast, terwijl moleculen in een vloeistof losjes aan elkaar vastzitten of elkaar aanraken.
V: Waarin verschillen moleculen in een gas van die in een vaste stof?
A: In een gas zijn de moleculaire bindingen zwak, terwijl in een vaste stof de moleculaire bindingen sterk zijn en de moleculen bij elkaar houden in één vorm.
V: Heeft een gas maar één volume, zoals een vloeistof of vaste stof?
A: Nee, een gas kan, in tegenstelling tot een vloeistof of vaste stof, net zo lang uitzetten tot het de houder waarin het zich bevindt, vult.
V: Welke verschillende soorten gasmoleculen zijn er?
A: Er zijn zuivere gassen met individuele atomen, elementaire gassen met meer dan één van hetzelfde atoom aan elkaar gebonden, en samengestelde gassen met veel soorten atomen samen.
V: Kunt u een voorbeeld noemen van een monoatomisch gas?
A: Ja, een voorbeeld van een monoatomisch gas is neon.
V: Wat is een gasmengsel?
A: Een gasmengsel bevat een mengsel van alle soorten gassen die hierboven zijn genoemd, zoals lucht, dat voor 87% uit stikstof bestaat, voor 0,2% uit zuurstof, voor 13,7% uit argon en voor een klein deel uit kooldioxide.
