Primjer zakona Gay-Lussac

Francuski znanstvenik Louis Joseph de Gay-Lussac proučavao pojave koje se događaju s plinom, kada se nalazi u zatvorenoj posudi (fiksni volumen), a temperatura varira. Plinovi se, s fizičke točke gledišta, mogu proučavati iz tri karakteristike koje su: volumen, koji je prostor koji zauzima, a koji je u eksperimentalne svrhe Volumen koji ispunjava a kontejner. Pritisak, koji predstavlja silu koju plin vrši na stijenke spremnika, a također i silu koja se na plin može primijeniti, na primjer, pomoću klipa. Treća karakteristika je temperatura, jer plinovi povećavaju svoje kretanje kad se temperatura povećava, a kad ona opada, njihovo se kretanje također smanjuje.

Kao rezultat svojih opažanja, shvatio je da posjedovanje određenog volumena plina i to se ne mijenja tijekom eksperimenta, zagrijavanje mase plina povećava njegovu kinetičke energije, njegove se molekule počinju udaljavati jedna od druge i masa plina se širi, što za posljedicu ima pritisak koji plin stvara na stijenke kontejner. Također je primijetio da se smanjenjem temperature smanjuje kinetička energija plina i smanjuje se pritisak koji vrši na stijenke spremnika. To je sažeto u pozivu

Zakon homoseksualnog Lussaca:

Pritisak koji vrši fiksni volumen plina na stijenke spremnika koji ga sadrži izravno je proporcionalan promjeni temperature.

U Gay-Lussac-ovom zakonu za zadani volumen plina uvijek postoji jednak odnos između njegovog tlaka i temperature, odnosno taj je odnos uvijek konstantan. To se izražava sljedećom formulom:

P / T = k
Str₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, Str₂ = Tlak plina, koji se može izraziti u atmosferama (at) ili u gramima po kvadratnom centimetru (g / cm²)
T, T₁, T₂ = To je temperatura plina koja se može izraziti u stupnjevima Celzijusa (° C) ili stupnjevima na skali apsolutne nule ili stupnjevima Kelvina (° K)
k = je konstanta odnosa tlaka i temperature za taj određeni volumen plina.

Iz ove formule mogu se riješiti vrijednosti njegovih komponenata:

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

3 primijenjena primjera Gay-Lussac-ovog zakona:

1. Spremnik sadrži volumen plina koji je pod tlakom od 1,2 at, pri sobnoj temperaturi od 22 ° C u 10 sati ujutro. Izračunajte tlak koji će plin imati kad temperatura u podne poraste na 28 ° C

Str₁ = 1,2 at
T₁ = 22 ° C
Str₂ = ?
T₂ = 28 ° C

Prvo izračunamo konstantu tog plina:

Str₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Sada rješavamo za vrijednost P₂:

Str₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Dakle, u podne će tlak biti 1.526 atmosfera.

2. Spremnik sadrži volumen plina koji je pod tlakom od 25 g / cm², na temperaturi okoline od 24 ° C. Izračunajte tlak koji će plin imati kad mu se temperatura smanji za 18 ° C.

Str₁ = 25 g / cm²
T₁ = 24 ° C
Str₂ = ?
T₂ = (24-18) = 6 ° C

Prvo izračunamo konstantu tog plina:

Str₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Sada rješavamo za vrijednost P₂:

Str₂ = T₂* k = (6) (1,0416) = 6,25 g / cm²

Smanjivanjem temperature za 18 ° C, konačna temperatura bit će 6 ° C, a tlak 6,25 g / cm².

3. Izračunajte početnu temperaturu volumena plina, ako znamo da je njegov početni tlak bio 3,5 at, a kad dosegne 67 ° C, tlak mu je 16,75 at.

Str₁ = 3,5 at
T₁ = ?
Str₂ = 16,75 at
T₂ = 67 ° C

Prvo izračunamo konstantu tog plina:

Str₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Sada rješavamo za vrijednost T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

Početna temperatura bila je 14 ° C.