Voorbeeld wet Gay-Lussac

De Franse wetenschapper Louis Joseph de Gay-Lussac bestudeerde de verschijnselen die optreden met een gas, wanneer het zich in een gesloten container (vast volume) bevindt en de temperatuur varieert. Gassen kunnen vanuit fysiek oogpunt worden bestudeerd vanuit drie kenmerken, namelijk: volume, wat de ruimte is die het inneemt, en wat voor experimentele doeleinden het volume is dat een container. De druk, dat is de kracht die het gas uitoefent op de wanden van de container en ook de kracht die bijvoorbeeld door middel van een zuiger op het gas kan worden uitgeoefend. Het derde kenmerk is de temperatuur, aangezien gassen hun beweging vergroten wanneer de temperatuur stijgt en wanneer deze daalt, neemt hun beweging ook af.

Als resultaat van zijn waarnemingen realiseerde hij zich dat het hebben van een bepaald gasvolume en dit gedurende het experiment niet wordt gevarieerd, het verwarmen van de gasmassa zijn kinetische energie, de moleculen beginnen van elkaar af te bewegen en de gasmassa zet uit, wat tot gevolg heeft dat de druk die het gas op de wanden van de container. Hij merkte ook op dat naarmate de temperatuur daalt, de kinetische energie van het gas afneemt en de druk die het uitoefent op de containerwanden wordt verminderd. Dit is samengevat in de oproep

De wet van Gay Lussac:

De druk die wordt uitgeoefend door een vast gasvolume op de wanden van de container die het bevat, is recht evenredig met de variatie in temperatuur.

In de wet van Gay-Lussac is er voor een gegeven gasvolume altijd dezelfde relatie tussen de druk en de temperatuur, dat wil zeggen dat deze relatie altijd constant is. Dit wordt uitgedrukt door de volgende formule:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = De druk van het gas, die kan worden uitgedrukt in atmosfeer (at) of in gram per vierkante centimeter (g / cm²)
T, T₁, T₂ = Het is de temperatuur van het gas, die kan worden uitgedrukt in graden Celsius (° C) of graden op de schaal van het absolute nulpunt of graden Kelvin (° K)
k = is de constante van de relatie tussen druk en temperatuur voor dat specifieke gasvolume.

Uit deze formule kunnen de waarden van de componenten worden opgelost:

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

3 toegepaste voorbeelden van de wet van Gay-Lussac:

1. Een container bevat een volume gas dat om 10 uur 's ochtends onder een druk van 1,2 bij een omgevingstemperatuur van 22°C staat. Bereken de druk die het gas zal hebben wanneer de temperatuur stijgt tot 28 ° C 's middags

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

Eerst berekenen we de constante van dat gas:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Nu lossen we de waarde van P. op₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Dus 's middags zal de druk 1.526 atmosfeer zijn.

2. Een container bevat een gasvolume met een druk van 25 g/cm², bij een omgevingstemperatuur van 24°C. Bereken de druk die het gas zal hebben wanneer de temperatuur met 18 ° C daalt.

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

Eerst berekenen we de constante van dat gas:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Nu lossen we de waarde van P. op₂:

P₂ = T₂* k = (6) (1.0416) = 6.25 g/cm²

Door de temperatuur met 18°C ​​te verlagen, wordt de eindtemperatuur 6°C en de druk 6,25 g/cm².

3. Bereken de begintemperatuur van een gasvolume, als we weten dat de begindruk 3,5 at was, en wanneer het 67 ° C bereikt, is de druk 16,75 at.

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

Eerst berekenen we de constante van dat gas:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Nu lossen we op voor de waarde van T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

De begintemperatuur was 14°C.