Geja-Lussaka likuma piemērs

Franču zinātnieks Luiss Džozefs de Gejs-Lussaks pētīja parādības, kas notiek ar gāzi, kad tā atrodas slēgtā traukā (fiksēts tilpums), un temperatūra mainās. No fizikālā viedokļa gāzes var pētīt no trim īpašībām, kas ir: tilpums, kas ir telpa, ko tas aizņem, un kas eksperimentāliem nolūkiem ir tilpums, kas aizpilda konteiners. Spiediens, kas ir spēks, ko gāze iedarbojas uz tvertnes sieniņām, kā arī spēks, ko gāzei var pielikt, piemēram, ar virzuļa palīdzību. Trešais raksturlielums ir temperatūra, jo gāzes palielina savu kustību, kad temperatūra paaugstinās, un, kad tā pazeminās, to kustība arī samazinās.

Novērojumu rezultātā viņš saprata, ka ar noteiktu gāzes tilpumu un tas nemainās visā eksperimenta laikā, karsējot gāzes masu, tā palielinās. kinētiskā enerģija, tās molekulas sāk attālināties viena no otras un gāzes masa izplešas, kā rezultātā spiediens, ko gāze rada uz sienām. konteiners. Viņš arī novēroja, ka, pazeminoties temperatūrai, samazinās gāzes kinētiskā enerģija un samazinās spiediens, ko tā iedarbojas uz tvertnes sienām. Tas ir apkopots aicinājumā Geja Lukaka likums:

Spiediens, ko fiksēts gāzes tilpums iedarbojas uz to saturošā tvertnes sieniņām, ir tieši proporcionāls temperatūras izmaiņām.

Gay-Lussac likumā noteiktam gāzes tilpumam vienmēr pastāv tāda pati attiecība starp tās spiedienu un temperatūru, tas ir, šī attiecība vienmēr ir nemainīga. To izsaka ar šādu formulu:

P/T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = Gāzes spiediens, ko var izteikt atmosfērās (at) vai gramos uz kvadrātcentimetru (g / cm²)
T, T₁, T₂ = Tā ir gāzes temperatūra, ko var izteikt grādos pēc Celsija (° C) vai grādos absolūtās nulles skalā vai Kelvina grādos (° K)
k = ir spiediena un temperatūras attiecības konstante konkrētajam gāzes tilpumam.

No šīs formulas var atrisināt tā komponentu vērtības:

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

3 piemēroti Geja-Lusaka likuma piemēri:

1. Tvertnē ir gāzes tilpums, kas ir ar spiedienu 1,2 at, pie apkārtējās vides temperatūras 22 ° C pulksten 10 no rīta. Aprēķiniet spiedienu, kāds būs gāzei, kad temperatūra pusdienlaikā paaugstināsies līdz 28 °C

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

Vispirms mēs aprēķinām šīs gāzes konstanti:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Tagad mēs atrisinām P vērtību₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Tātad pusdienlaikā spiediens būs 1526 atmosfēras.

2. Tvertnē ir gāzes tilpums, kura spiediens ir 25 g / cm², apkārtējās vides temperatūrā 24°C. Aprēķiniet spiedienu, kāds būs gāzei, kad tās temperatūra pazemināsies par 18 ° C.

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

Vispirms mēs aprēķinām šīs gāzes konstanti:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Tagad mēs atrisinām P vērtību₂:

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

Samazinot temperatūru par 18 ° C, gala temperatūra būs 6 ° C un spiediens būs 6,25 g / cm².

3. Aprēķiniet gāzes tilpuma sākotnējo temperatūru, ja zinām, ka tās sākotnējais spiediens bija 3,5 at, un, kad tas sasniedz 67 ° C, tā spiediens ir 16,75 at.

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

Vispirms mēs aprēķinām šīs gāzes konstanti:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Tagad mēs atrisinām T vērtību₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

Sākotnējā temperatūra bija 14 ° C.