แก๊ส

โจทย์ระดับครูโชค

100

ข้อใดเป็นสมบัติที่สำคัญที่สุดที่ทำให้แก๊สแตกต่างจากของแข็งและของเหลว

ก.สามารถเปลี่ยนสถานะได้ง่าย

ข.มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคที่แข็งแรง

ค.อนุภาคมีการสั่น

ง.อนุภาคเคลื่อนที่แบบสุ่มและมีช่องว่างระหว่างกันมาก

ง.อนุภาคเคลื่อนที่แบบสุ่มและมีช่องว่างระหว่างกันมาก

สมบัตินี้เป็นลักษณะเด่นของแก๊ส ซึ่งทำให้แก๊สสามารถขยายตัวเต็มภาชนะที่บรรจุและมีความหนาแน่นต่ำ

200

ถ้าอุณหภูมิของแก๊สอุดมคติในภาชนะปิดเพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่าของอุณหภูมิเดิม (ในหน่วยเคลวิน) อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ก.คงที่

ข.เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า

ค.เพิ่มขึ้นเป็น 16 เท่า

ง.เพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่า

ข.เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า

อัตราเร็วรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย (vrms) ของโมเลกุลแก๊สแปรผันตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (รากที่2ของT) ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่า อัตราเร็วเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นเป็น รากที่2ของ4 หรือ 2 เท่า

300

ภาชนะ 2 ใบ มีขนาดเท่ากัน บรรจุแก๊สฮีเลียม (He) และแก๊สอาร์กอน (Ar) ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน ข้อใดกล่าวถูกต้อง

ก.พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สอาร์กอนมากกว่าแก๊สฮีเลียม

ข.ความเร็วรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย (rms speed) ของโมเลกุลแก๊สอาร์กอนมากกว่าแก๊สฮีเลียม

ค.มวลของแก๊สฮีเลียมมากกว่าแก๊สอาร์กอน

ง.จำนวนโมเลกุลของแก๊สฮีเลียมมากกว่าแก๊สอาร์กอน

ก.พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สอาร์กอนมากกว่าแก๊สฮีเลียม

พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์เท่านั้น เนื่องจากแก๊สทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน จึงมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน

400

แก๊สไนโตรเจน (N2) และแก๊สออกซิเจน (O2) ผสมกันในภาชนะปิดที่มีความดันรวม 500 kPa ถ้าความดันย่อยของแก๊สไนโตรเจนเท่ากับ 350 kPa ความดันย่อยของแก๊สออกซิเจนจะเป็นเท่าใด

ก.850 kPa

ข.150 kPa

ค.350 kPa

ง.500 kPa

ข.150 kPa

ตามกฎความดันย่อยของดาลตัน ความดันรวมของแก๊สผสมจะเท่ากับผลรวมของความดันย่อยของแก๊สแต่ละชนิด ดังนั้น Pรวม=PN2+PO2 จะได้ 500=350+PO2 ดังนั้น PO2=500−350=150 kPa

500

1. ข้อใดต่อไปนี้ไม่ใช่สมมติฐานหลักของทฤษฎีจลน์ของแก๊สอุดมคติ

ก.การชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น

ข.อนุภาคแก๊สมีปริมาตรเล็กมากเมื่อเทียบกับปริมาตรภาชนะ

ค.อนุภาคแก๊สเคลื่อนที่แบบสุ่มและเป็นเส้นตรงตลอดเวลา

ง.ไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแก๊ส

ก.การชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น

สมมติฐานที่ถูกต้องคือการชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สเป็นการชนแบบยืดหยุ่นโดยสมบูรณ์ ซึ่งหมายถึงพลังงานจลน์รวมของระบบคงที่

โจทย์ระดับ6/5

100

แก๊สชนิดหนึ่งถูกบรรจุในภาชนะที่มีลูกสูบที่เคลื่อนที่ได้ ถ้าเพิ่มความดันภายนอกเข้าสู่ระบบโดยที่อุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ก.ลดลง

ข.คงที่

ค.ไม่สามารถระบุได้

ง.เพิ่มขึ้น

 

ก.ลดลง

จากกฎของบอยล์ (P₁V₁=P₂V₂) เมื่ออุณหภูมิคงที่และเพิ่มความดัน จะทำให้ปริมาตรของแก๊สลดลง

200

แก๊ส 2 ชนิด คือ H2 และ O2 มีอุณหภูมิเท่ากัน ข้อใดกล่าวถึงพลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สทั้งสองได้ถูกต้อง

ก.ไม่สามารถเปรียบเทียบได้

ข.พลังงานจลน์เฉลี่ยของ H₂ เท่ากับ O₂

ค.พลังงานจลน์เฉลี่ยของ H₂ มากกว่า O₂

ง.พลังงานจลน์เฉลี่ยของ O2 มากกว่า H₂

ข.พลังงานจลน์เฉลี่ยของ H₂ เท่ากับ O₂

จากทฤษฎีจลน์ของแก๊ส พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ (E_k=3/2k_BT) ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเท่ากัน พลังงานจลน์เฉลี่ยจึงเท่ากัน

300

การกระทำใดที่ทำให้พฤติกรรมของแก๊สจริงใกล้เคียงกับแก๊สอุดมคติมากที่สุด

ก.ลดความดันและลดอุณหภูมิ

ข.ลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิ

ค.เพิ่มความดันและลดอุณหภูมิ

ง.เพิ่มความดันและเพิ่มอุณหภูมิ

ข.ลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิ

แก๊สจริงจะแสดงพฤติกรรมคล้ายแก๊สอุดมคติเมื่อความดันต่ำ (ทำให้ระยะห่างระหว่างโมเลกุลมากจนแรงยึดเหนี่ยวมีค่าน้อยมาก) และอุณหภูมิสูง (ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วมากจนแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลไม่มีผล)

400

 ถ้าเพิ่มปริมาตรของแก๊สอุดมคติที่อุณหภูมิคงที่ อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ก.ลดลง

ข.ไม่สามารถระบุได้

ค.คงที่

ง.เพิ่มขึ้น

ค.คงที่

อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์เท่านั้น (E_k=1/2mv²=3/2k_BT) เนื่องจากอุณหภูมิคงที่ อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สจึงคงที่ด้วย

500

ความดันของแก๊สเกิดจากสาเหตุใดตามหลักทฤษฎีจลน์ของแก๊ส

ก.แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลแก๊ส

ข.การสั่นของโมเลกุลแก๊ส

ค.ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลแก๊ส

ง.การชนกันของโมเลกุลแก๊สกับผนังภาชนะ

ง.การชนกันของโมเลกุลแก๊สกับผนังภาชนะ

ความดันคือแรงที่โมเลกุลแก๊สกระทำต่อผนังภาชนะต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ซึ่งเกิดจากการชนกันอย่างต่อเนื่อง

โจทย์ระดับ6/7

100

ที่สภาวะมาตรฐาน (STP: Standard Temperature and Pressure) ซึ่งคืออุณหภูมิ 0 °C และความดัน 1 atm แก๊สอุดมคติ 1 โมลจะมีปริมาตรเท่าใด

ก.22.7 L

ข.1.0 L

ค.22.4 L

ง.24.5 L

 

ค.22.4 L
ที่สภาวะ STP แก๊สอุดมคติ 1 โมล จะมีปริมาตรเท่ากับ 22.4 L เสมอ

200

ในการคำนวณความหนาแน่นของแก๊ส (ρ) จากสมการแก๊สอุดมคติ PV=nRT สามารถเขียนสมการใหม่ในรูปของความหนาแน่นได้อย่างไร (ให้ M คือมวลโมเลกุลของแก๊ส)

ก.ρ=PM/T/

ข.ρ=RT/PM

ค.ρ=P/VRT

ง.ρ=mRT/p

 

จาก PV=nRT และ n=m/M จะได้ PV=m/M(RT) ดังนั้น P=(m/V)(RT/M)=ρRT/M เมื่อจัดรูปจะได้ ρ=PM/RT

300

ข้อใดเป็นสมมติฐานที่สำคัญของทฤษฎีจลน์ของแก๊ส (Kinetic Theory of Gases)

ก.การชนระหว่างโมเลกุลแก๊สเป็นแบบไม่ยืดหยุ่น

ข.โมเลกุลแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันอย่างมาก

ค.ปริมาตรของโมเลกุลแก๊สแต่ละตัวมีค่าเท่ากับปริมาตรของภาชนะ

ง.โมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่แบบสุ่มในแนวเส้นตรงตลอดเวลา

ง.โมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่แบบสุ่มในแนวเส้นตรงตลอดเวลา

สมมติฐานข้อนี้อธิบายการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแก๊สที่เป็นแบบสุ่มและเป็นไปตามหลักการเชิงกลของนิวตันจนกว่าจะมีการชนเกิดขึ้น

400

แก๊ส 2 ชนิดมีปริมาตรเท่ากันที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน แก๊สชนิดแรกเป็นมีเทน (CH₄) แก๊สชนิดที่สองเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) อัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลของ CH₄ ต่อ SO₂ คือเท่าใด

ก.16:64

ข.4:1

ค.1:4

ง.1:1

ง.1:1

ตามกฎของอาโวกาโดร ภายใต้อุณหภูมิและความดันเดียวกัน แก๊สที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากันเสมอ ไม่ว่าแก๊สชนิดนั้นจะเป็นแก๊สอะไร

500

พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สอุดมคติแปรผันตามปริมาณใด

ก.มวลโมเลกุลของแก๊ส

ข.อุณหภูมิในหน่วยองศาเซลเซียส

ค.อุณหภูมิสัมบูรณ์ (เคลวิน)

ง.ความดันของแก๊ส

ค.อุณหภูมิสัมบูรณ์ (เคลวิน)

จากทฤษฎีจลน์ของแก๊ส E_k=3/2k_BT ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ (T)

โจทย์ระดับ6/8

100

ข้อใดต่อไปนี้กล่าวถึงพฤติกรรมของแก๊สจริงเมื่อเปรียบเทียบกับแก๊สอุดมคติได้ถูกต้อง

ก.แก๊สจริงเคลื่อนที่แบบสุ่มและชนกันแบบยืดหยุ่น

ข.ปริมาตรของโมเลกุลแก๊สจริงมีค่าน้อยมากจนสามารถละเลยได้

ค.แก๊สจริงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในขณะที่แก๊สอุดมคติไม่มี

ง.แก๊สจริงและแก๊สอุดมคติมีพฤติกรรมเหมือนกันทุกประการ

ค.แก๊สจริงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในขณะที่แก๊สอุดมคติไม่มี

สมมติฐานของแก๊สอุดมคติคือไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล แต่ในความเป็นจริงแล้วแก๊สจริงทุกชนิดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ซึ่งจะมีผลชัดเจนขึ้นเมื่อความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ

200

ถ้าแก๊สฮีเลียม (He) และแก๊สมีเทน (CH₄) มีมวลโมเลกุลประมาณ 4 g/mol และ 16 g/mol ตามลำดับ อัตราส่วนของอัตราเร็วการแพร่ของ He ต่อ CH₄ จะเป็นเท่าใด

ก.1:4

ข.1:2

ค.2:1

ง.4:1

 

ค.2:1

300

ถ้าแก๊สอุดมคติปริมาณหนึ่งมีความดัน (P) ปริมาตร (V) และอุณหภูมิสัมบูรณ์ (T) ตามสมการ PV=nRT ถ้าทำการอัดแก๊สโดยที่อุณหภูมิคงที่ ข้อใดต่อไปนี้เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง P กับ V ที่ถูกต้อง

ก.เส้นโค้งพาราโบลา (P∝V²)

ข.เส้นตรงขนานกับแกน V

ค.เส้นโค้งไฮเพอร์โบลา (P∝1/V)

ง.เส้นตรงผ่านจุดกำเนิด (P∝V)

ค.เส้นโค้งไฮเพอร์โบลา (P∝1/V)

จากกฎของบอยล์ที่อุณหภูมิคงที่ (T=constant) ความดันจะแปรผกผันกับปริมาตร (P∝1/V) ดังนั้นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง P และ V จะเป็นเส้นโค้งไฮเพอร์โบลา

400

ถ้าแก๊ส 2 ชนิดมีอุณหภูมิเท่ากัน ข้อสรุปใดถูกต้องเกี่ยวกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สแต่ละชนิด

ก.ไม่สามารถสรุปได้เนื่องจากไม่ทราบความดันและปริมาตร

ข.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สที่มีมวลโมเลกุลมากกว่าจะมีค่ามากกว่า

ค.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สที่มีมวลโมเลกุลน้อยกว่าจะมีค่ามากกว่า

ง.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สทั้งสองชนิดมีค่าเท่ากัน

ง.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สทั้งสองชนิดมีค่าเท่ากัน

เนื่องจากพลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์เพียงอย่างเดียว ดังนั้นแก๊สทุกชนิดที่มีอุณหภูมิเท่ากันจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน

500

ถ้าอุณหภูมิสัมบูรณ์ของแก๊สเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ก.เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ข.คงที่

ค.ลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง

ง.เพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า

ก.เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

จากสมการ E_k=3/2k_BT พลังงานจลน์เฉลี่ยแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ (T) ดังนั้นเมื่อ T เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า พลังงานจลน์เฉลี่ยก็จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าด้วย

โจทย์ระดับทั่วไป

100

จากสมการแก๊สอุดมคติ PV=nRT ค่าคงที่ของแก๊สสากล (R) จะมีค่าเท่าใดในหน่วย J/mol.K

ก.8.314

ข.1.987

ค.0.0821

ง.6.02×10²³

 

ก.8.314

คือค่าคงที่ของแก๊สสากลเมื่อใช้หน่วย SI

200

แก๊สอุดมคติปริมาณหนึ่งถูกบรรจุในภาชนะปิดที่มีปริมาตรคงที่ ถ้าเพิ่มอุณหภูมิสัมบูรณ์ (T) ของแก๊สเป็นสองเท่า (2T) ความดัน (P) ของแก๊สจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร 

ก.ความดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ข.ความดันคงที่

ค.ความดันลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง

ง.ความดันเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า

ก.ความดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

จากกฎของเกย์-ลูสแซก (P/T=constant หรือ P∝T) เมื่ออุณหภูมิสัมบูรณ์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเช่นกัน โดยที่ปริมาตรและจำนวนโมลคงที่

300

แก๊สชนิดหนึ่งมีความดัน 2 atm และปริมาตร 4 L ที่อุณหภูมิ 27 °C ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 127 °C โดยปริมาตรคงที่ ความดันของแก๊สจะเป็นเท่าใดในหน่วย atm

ก.1.33 atm

ข.1.5 atm

ค.2.67 atm

ง.3.0 atm

ค.2.67 atm
ต้องเปลี่ยนอุณหภูมิจากเซลเซียสเป็นเคลวินก่อน (T1=27+273=300 K, T2=127+273=400 K) จากกฎของเกย์-ลูสแซก P1/T1=P2/T2 จะได้ 2/300=P2/400 ดังนั้น P2=(2×400)/300=8/3≈2.67 atm

400

การเพิ่มอุณหภูมิของแก๊สในภาชนะปิดมีผลอย่างไรต่อความถี่ของการชนกันระหว่างโมเลกุลกับผนังภาชนะ

ก.ไม่สามารถระบุได้

ข.ความถี่คงที่

ค.ความถี่เพิ่มขึ้น

ง.ความถี่ลดลง

ค.ความถี่เพิ่มขึ้น

การเพิ่มอุณหภูมิทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น ส่งผลให้ความถี่ในการชนกับผนังภาชนะและแรงที่ชนเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ความดันของแก๊สเพิ่มขึ้นด้วย

500

ในทฤษฎีจลน์ของแก๊ส สมมติฐานที่ว่า 'ไม่มีแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างอนุภาคแก๊ส' มีผลสำคัญอย่างไร

ก.ทำให้แก๊สมีปริมาตรคงที่

ข.ทำให้ความดันของแก๊สไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ

ค.ทำให้ความเร็วของโมเลกุลแก๊สมีค่าคงที่

ง.ทำให้พลังงานศักย์ของระบบมีค่าเป็นศูนย์

ง.ทำให้พลังงานศักย์ของระบบมีค่าเป็นศูนย์

แรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างโมเลกุลคือที่มาของพลังงานศักย์ ดังนั้นเมื่อไม่มีแรงนี้ พลังงานศักย์จึงมีค่าเป็นศูนย์