Gay-Lussac likuma piemērs

Franču zinātnieks Luiss Džozefs de Gajs-Lusaks pētīja parādības, kas notiek ar gāzi, kad tā atrodas slēgtā traukā (fiksēts tilpums), un temperatūra mainās. Gāzes no fiziskā viedokļa var izpētīt pēc trim raksturlielumiem, kas ir: sējums, kas ir vieta, kuru tas aizņem, un kurš eksperimentāliem mērķiem ir sējums, kas aizpilda a konteiners. Spiediens, kas ir spēks, ko gāze iedarbojas uz tvertnes sienām, kā arī spēks, ko var pielietot gāzei, piemēram, ar virzuļa palīdzību. Trešais raksturlielums ir temperatūra, jo gāzes palielina to kustību temperatūrai paaugstinoties un pazeminoties, samazinās arī to kustība.

Novērojumu rezultātā viņš saprata, ka ar noteiktu gāzes tilpumu un eksperimenta laikā tas nemainās, gāzes masas sildīšana palielina kinētiskā enerģija, tās molekulas sāk attālināties viena no otras un palielinās gāzes masa, kā rezultātā spiediens, ko gāze rada uz konteiners. Viņš arī novēroja, ka, samazinoties temperatūrai, samazinās gāzes kinētiskā enerģija un samazinās spiediens, ko tā izdara uz konteinera sienām. Tas ir apkopots uzaicinājumā Geju Lusaka likums:

Fiksēts gāzes daudzums uz tvertnes sienām, kurā tas atrodas, ir tieši proporcionāls temperatūras izmaiņām.

Gaja-Lusaka likumā noteiktam gāzes apjomam vienmēr ir vienādas attiecības starp tā spiedienu un temperatūru, tas ir, šīs attiecības vienmēr ir nemainīgas. To izsaka ar šādu formulu:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = Gāzes spiediens, ko var izteikt atmosfērā (at) vai gramos uz kvadrātcentimetru (g / cm²)
T, T₁, T.₂ = Tā ir gāzes temperatūra, ko var izteikt grādos pēc Celsija (° C) vai grādiem absolūtās nulles vai Kelvina grādu (° K) skalā
k = ir spiediena un temperatūras attiecības konstante šim konkrētajam gāzes tilpumam.

Izmantojot šo formulu, tā sastāvdaļu vērtības var atrisināt:

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

3 piemēroti Gay-Lussac likuma piemēri:

1. Tvertnē ir gāzes tilpums, kas ir pie 1,2 spiediena, apkārtējā temperatūrā 22 ° C pulksten 10 no rīta. Aprēķiniet spiedienu, kāds gāzei būs, 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 pie

Tātad pusdienlaikā spiediens būs 1526 atmosfēras.

2. Tvertnē ir gāzes tilpums, kura spiediens ir 25 g / cm², apkārtējā temperatūrā 24 ° C. Aprēķiniet spiedienu, kāds gāzei būs, 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 18 ° C, galīgā temperatūra būs 6 ° C un spiediens būs 6,25 g / cm².

3. Aprēķiniet gāzes tilpuma sākotnējo temperatūru, ja mēs zinām, ka tā sākotnējais spiediens bija 3,5 pie un, sasniedzot 67 ° C, spiediens ir 16,75 pie.

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.