Gay-Lussac įstatymų pavyzdys

Prancūzų mokslininkas Louisas Josephas de Gay-Lussacas tyrinėjo reiškinius, vykstančius su dujomis, kai jos yra uždarame inde (fiksuoto tūrio), o temperatūra kinta. Fiziniu požiūriu dujas galima tirti pagal tris charakteristikas: tomas, kuris yra jo užimama erdvė, o kuris eksperimentiniais tikslais yra tomas, užpildantis a konteinerį. Slėgis, kuris yra jėga, kurią dujos daro ant talpyklos sienelių, taip pat jėga, kurią dujoms galima taikyti, pavyzdžiui, stūmoklio pagalba. Trečioji charakteristika yra temperatūra, nes dujos padidina jų judėjimą, kai temperatūra padidėja, o kai ji sumažėja, sumažėja ir jų judėjimas.

Dėl savo pastebėjimų jis suprato, kad turint tam tikrą dujų tūrį ir tai nesikeičia viso eksperimento metu, kaitinant dujų masę, padidėja kinetinė energija, jos molekulės pradeda tolti viena nuo kitos ir dujų masė plečiasi, o tai reiškia, kad slėgis, kurį dujos daro ant konteinerį. Jis taip pat pastebėjo, kad mažėjant temperatūrai dujų kinetinė energija mažėja ir slėgis, kurį jos daro ant indo sienelių. Tai apibendrinta kvietime Gėjų Lusako įstatymas:

Fiksuoto dujų kiekio ant talpyklos sienelių, kuriose ji yra, slėgis yra tiesiogiai proporcingas temperatūros pokyčiams.

Pagal Gay-Lussac dėsnį, esant tam tikram dujų kiekiui, tarp slėgio ir temperatūros visada yra tas pats ryšys, tai yra, šis ryšys visada yra pastovus. Tai išreiškiama šia formule:

P / T = k
P₁/ T.₁ = P₂/ T.₂ = k
P, P₁, P₂ = Dujų slėgis, kurį galima išreikšti atmosferomis (at) arba gramais kvadratiniam centimetrui (g / cm²)
T, T₁, T.₂ = Tai dujų temperatūra, kurią galima išreikšti Celsijaus laipsniais (° C) arba laipsniais pagal absoliutaus nulio arba Kelvino laipsnių (° K) skalę
k = yra tam tikro dujų tūrio slėgio ir temperatūros santykio konstanta.

Pagal šią formulę galima išspręsti jo komponentų vertes:

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

3 pritaikyti Gay-Lussac įstatymo pavyzdžiai:

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

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

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T.₁ = P₂/ T.₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Dabar mes išsprendžiame P vertę₂:

P₂ = T.₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 esant

Taigi vidurdienį slėgis bus 1526 atmosferos.

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

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

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T.₁ = P₂/ T.₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Dabar mes išsprendžiame P vertę₂:

P₂ = T.₂* k = (6) (1,0416) = 6,25 g / cm²

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

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

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

Pirmiausia apskaičiuojame tų dujų konstantą:

P₁/ T.₁ = P₂/ T.₂ = 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.