Gay-Lussac-lakiesimerkki

Ranskalainen tutkija Louis Joseph de Gay-Lussac tutki ilmiöitä, joita kaasulla tapahtuu, kun se on suljetussa astiassa (kiinteä tilavuus), ja lämpötila vaihtelee. Kaasuja voidaan fyysisestä näkökulmasta tutkia kolmella ominaisuudella, jotka ovat: tilavuus, joka on sen käyttämä tila ja joka kokeellisiin tarkoituksiin on a astiaan. Paine, joka on kaasun kohdistama voima astian seinämiin ja myös voima, joka voidaan käyttää kaasuun esimerkiksi männän avulla. Kolmas ominaisuus on lämpötila, koska kaasut lisäävät liikkumistaan ​​lämpötilan noustessa ja laskiessa myös niiden liike vähenee.

Havaintojensa seurauksena hän tajusi, että tietyllä kaasumäärällä, joka ei muutu koko kokeen ajan, kaasumassan lämmittäminen lisää sen kineettistä energiaa, sen molekyylit alkavat liikkua toisistaan ​​ja kaasun massa laajenee, minkä seurauksena kaasun aiheuttama paine astiaan. Hän havaitsi myös, että lämpötilan laskiessa kaasun kineettinen energia pienenee ja astian seinämiin kohdistuva paine pienenee. Tämä on yhteenveto puhelussa Gay Lussacin laki:

Kiinteän kaasumäärän aiheuttama paine sen sisältävän astian seinämiin on suoraan verrannollinen lämpötilan vaihteluun.

Gay-Lussacin laissa tietyllä kaasumäärällä on aina sama suhde paineen ja lämpötilan välillä, eli tämä suhde on aina vakio. Tämä ilmaistaan ​​seuraavalla kaavalla:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = Kaasun paine, joka voidaan ilmaista ilmakehinä (at) tai grammoina neliösenttimetriä kohden (g / cm²)
T, T₁, T₂ = Se on kaasun lämpötila, joka voidaan ilmaista celsiusasteina (° C) tai asteina asteikolla absoluuttinen nolla tai astetta Kelvin (° K)
k = on paineen ja lämpötilan suhteen vakio kyseiselle kaasumäärälle.

Tällä kaavalla sen komponenttien arvot voidaan ratkaista:

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

3 sovellettua esimerkkiä Gay-Lussacin laista:

1. Säiliö sisältää kaasumäärän, joka on paineessa 1,2, ympäristön lämpötilassa 22 ° C kello 10 aamulla. Laske kaasun paine, kun lämpötila nousee keskipäivällä 28 ° C: seen

P₁ = 1,2 at
T₁ = 22 ° C
P₂ = ?
T₂ = 28 ° C

Ensin lasketaan kyseisen kaasun vakio:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Nyt ratkaistaan ​​P: n arvolle₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Joten keskipäivällä paine on 1526 ilmakehää.

2. Säiliö sisältää kaasumäärän, jonka paine on 25 g / cm²lämpötilassa 24 ° C. Laske paine, joka kaasulla on, kun sen lämpötila laskee 18 ° C.

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

Ensin lasketaan kyseisen kaasun vakio:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Nyt ratkaistaan ​​P: n arvolle₂:

P₂ = T₂* k = (6) (1,0416) = 6,25 g / cm²

Alentamalla lämpötilaa 18 ° C, lopullinen lämpötila on 6 ° C ja paine 6,25 g / cm².

3. Laske kaasutilavuuden alkulämpötila, jos tiedämme, että sen aloituspaine oli 3,5 ° C: ssa, ja kun se saavuttaa 67 ° C, sen paine on 16,75 ° C.

P₁ = 3,5 at
T₁ = ?
P₂ = 16,75 at
T₂ = 67 ° C

Ensin lasketaan kyseisen kaasun vakio:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Nyt ratkaisemme T: n arvon₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

Alkuperäinen lämpötila oli 14 ° C.