Gay-Lussac įstatymo pavyzdys

Prancūzų mokslininkas Louis Joseph de Gay-Lussac tyrė reiškinius, kurie vyksta su dujomis, kai jos yra uždarame inde (fiksuotas tūris), o temperatūra kinta. Fiziniu požiūriu dujas galima tirti pagal tris charakteristikas, kurios yra: tūris, kuris yra jo užimama erdvė, o eksperimentiniais tikslais yra tūris, kuris užpildo konteineris. Slėgis, kuris yra jėga, kurią dujos veikia talpyklos sieneles, taip pat jėga, kurią galima paveikti dujas, pavyzdžiui, naudojant stūmoklį. Trečioji charakteristika yra temperatūra, nes didėjant temperatūrai dujų judėjimas didėja, o jai mažėjant – taip pat mažėja.

Stebėdamas jis suprato, kad turint tam tikrą dujų tūrį ir jis nesikeičia viso eksperimento metu, kaitinant dujų masę padidėja jos masė. kinetinės energijos, jos molekulės pradeda tolti viena nuo kitos ir dujų masė plečiasi, dėl to dujų daromas slėgis ant sienelių. konteineris. Jis taip pat pastebėjo, kad mažėjant temperatūrai mažėja dujų kinetinė energija, o slėgis, kurį jos daro ant konteinerio sienelių. Tai apibendrinta kvietime Gėjų Lussaco dėsnis:

Slėgis, kurį fiksuotas dujų tūris daro ant talpyklos, kurioje yra jos, sienelių, yra tiesiogiai proporcingas temperatūros pokyčiams.

Pagal Gay-Lussac dėsnį, esant tam tikram dujų tūriui, tarp jų slėgio ir temperatūros visada yra toks pats ryšys, tai yra, šis ryšys visada yra pastovus. Tai išreiškiama tokia formule:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = dujų slėgis, kuris gali būti išreikštas atmosferomis (at) arba gramais kvadratiniam centimetrui (g / cm²)
T, T₁, T₂ = Tai yra dujų temperatūra, kuri gali būti išreikšta laipsniais Celsijaus (° C) arba laipsniais absoliutaus nulio skalėje arba Kelvino laipsniais (° K)
k = yra slėgio ir temperatūros santykio konstanta tam tikram dujų tūriui.

Iš šios formulės galima išspręsti jos komponentų reikšmes:

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

3 taikomi Gay-Lussac dėsnio pavyzdžiai:

1. Talpykloje yra dujų tūris, kurio slėgis yra 1,2 at, esant 22 ° C aplinkos temperatūrai 10 valandą ryto. Apskaičiuokite, kokį slėgį turės dujos, kai temperatūra vidurdienį pakils iki 28 °C

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

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Dabar išsprendžiame P vertę₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Taigi vidurdienį slėgis bus 1526 atmosferos.

2. Talpykloje yra dujų tūris, kurio slėgis yra 25 g / cm², esant 24 °C aplinkos temperatūrai. Apskaičiuokite, kokį slėgį turės dujos, kai jų temperatūra nukris 18 °C.

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

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Dabar išsprendžiame P vertę₂:

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

Sumažinus temperatūrą 18 °C, galutinė temperatūra bus 6 °C, o slėgis – 6,25 g/cm².

3. Apskaičiuokite pradinę dujų tūrio temperatūrą, jei žinome, kad jų pradinis slėgis buvo 3,5 at, o pasiekus 67 °C, slėgis yra 16,75 at.

P₁ = 3,5 at
T₁ = ?
P₂ = 16.75 val
T₂ = 67 °C

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Dabar mes išsprendžiame T vertę₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 °C

Pradinė temperatūra buvo 14 °C.