Пример за Гей-Люсак закон

Френският учен Луи Джоузеф де Гей-Люсак изучава явленията, които се случват с газ, когато той се съдържа в затворен съд (фиксиран обем), а температурата варира. От физическа гледна точка газовете могат да бъдат изследвани от три характеристики, които са: обем, което е пространството, което заема и което за експериментални цели е обемът, който запълва a контейнер. Налягането, което е силата, която газът упражнява върху стените на резервоара, както и силата, която може да се приложи върху газа, например с помощта на бутало. Третата характеристика е температурата, тъй като газовете увеличават движението си, когато температурата се повишава и когато тя намалява, тяхното движение също намалява.

В резултат на своите наблюдения той осъзна, че наличието на определен обем газ и това не се променя по време на експеримента, нагряването на масата на газа увеличава кинетична енергия, нейните молекули започват да се отдалечават една от друга и масата на газа се разширява, което има за последица, че налягането, което газът оказва върху стените на контейнер. Той също така наблюдава, че с понижаване на температурата кинетичната енергия на газа намалява и налягането, което той оказва върху стените на контейнера, намалява. Това е обобщено в поканата

Законът на гей Лусак:

Натискът, упражняван от фиксиран обем газ върху стените на контейнера, който го съдържа, е право пропорционален на вариацията в температурата.

В закона на Гей-Лусак за даден обем газ винаги има една и съща връзка между неговото налягане и неговата температура, тоест тази връзка винаги е постоянна. Това се изразява със следната формула:

P / T = k
P₁/ T₁ = Р₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = Налягането на газа, което може да се изрази в атмосфери (at) или в грамове на квадратен сантиметър (g / cm²)
Т, Т₁, T₂ = Това е температурата на газа, която може да бъде изразена в градуси по Целзий (° C) или градуси по скалата на абсолютна нула или градуса по Келвин (° K)
k = е константата на връзката налягане и температура за конкретния обем газ.

От тази формула могат да бъдат решени стойностите на нейните компоненти:

P / T = k
T = P / k
P = T * k

3 приложени примера на закона на Гей-Люсак:

1. Контейнерът съдържа обем газ, който е под налягане 1,2 at, при температура на околната среда 22 ° C в 10 часа сутринта. Изчислете налягането, което ще има газът, когато температурата се повиши до 28 ° C по обяд

P₁ = 1,2 при
T₁ = 22 ° С
P₂ = ?
T₂ = 28 ° С

Първо изчисляваме константата на този газ:

P₁/ T₁ = Р₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Сега решаваме за стойността на P₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 при

Така по обяд налягането ще бъде 1526 атмосфери.

2. Контейнерът съдържа обем газ, който е под налягане 25 g / cm², при температура на околната среда 24 ° C. Изчислете налягането, което ще има газът, когато температурата му намалее с 18 ° C.

P₁ = 25 g / cm²
T₁ = 24 ° С
P₂ = ?
T₂ = (24-18) = 6 ° С

Първо изчисляваме константата на този газ:

P₁/ T₁ = Р₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Сега решаваме за стойността на P₂:

P₂ = T₂* k = (6) (1.0416) = 6.25 g / cm²

Чрез намаляване на температурата 18 ° C, крайната температура ще бъде 6 ° C и налягането ще бъде 6,25 g / cm².

3. Изчислете началната температура на даден обем газ, ако знаем, че първоначалното му налягане е било 3,5 ат, а когато достигне 67 ° С, налягането му е 16,75 ат.

P₁ = 3,5 ат
T₁ = ?
P₂ = 16,75 при
T₂ = 67 ° С

Първо изчисляваме константата на този газ:

P₁/ T₁ = Р₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Сега решаваме за стойността на T₁:

T₁ = Р₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

Първоначалната температура беше 14 ° C.