Exemplo de lei de Gay-Lussac

O cientista francês Louis Joseph de Gay-Lussac estudou os fenômenos que acontecem com um gás, quando ele está contido em um recipiente fechado (volume fixo), e a temperatura varia. Os gases, do ponto de vista físico, podem ser estudados a partir de três características que são: volume, que é o espaço que ocupa, e que para fins experimentais é o Volume que preenche um recipiente. A pressão, que é a força que o gás exerce nas paredes do recipiente e também a força que pode ser aplicada ao gás, por exemplo, por meio de um pistão. A terceira característica é a temperatura, pois os gases aumentam seu movimento quando a temperatura aumenta e quando ela diminui, seu movimento também diminui.

Como resultado de suas observações, ele percebeu que tendo um determinado volume de gás e este não é variado ao longo do experimento, o aquecimento da massa de gás aumenta sua energia cinética, suas moléculas começam a se afastar umas das outras e a massa de gás se expande, o que tem como consequência que a pressão que o gás exerce nas paredes do recipiente. Ele também observou que à medida que a temperatura diminui, a energia cinética do gás diminui e a pressão que ele exerce nas paredes do recipiente é reduzida. Isso está resumido na chamada

Lei de Gay Lussac:

A pressão exercida por um volume fixo de gás nas paredes do recipiente que o contém é diretamente proporcional à variação da temperatura.

Na lei de Gay-Lussac, para um determinado volume de gás, há sempre a mesma relação entre sua pressão e sua temperatura, ou seja, essa relação é sempre constante. Isso é expresso pela seguinte fórmula:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = A pressão do gás, que pode ser expressa em atmosferas (at) ou em gramas por centímetro quadrado (g / cm²)
T, T₁, T₂ = É a temperatura do gás, que pode ser expressa em graus centígrados (° C) ou graus na escala de zero absoluto ou graus Kelvin (° K)
k = é a constante da relação pressão e temperatura para aquele volume particular de gás.

A partir desta fórmula, os valores de seus componentes podem ser resolvidos:

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

3 exemplos aplicados da lei de Gay-Lussac:

1. Um recipiente contém um volume de gás que está a uma pressão de 1,2 à temperatura ambiente de 22 ° C às 10 horas da manhã. Calcule a pressão que o gás terá quando a temperatura subir para 28 ° C ao meio-dia

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

Primeiro, calculamos a constante desse gás:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Agora resolvemos o valor de P₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 em

Portanto, ao meio-dia, a pressão será de 1.526 atmosferas.

2. Um recipiente contém um volume de gás que está a uma pressão de 25 g / cm², a uma temperatura ambiente de 24 ° C. Calcule a pressão que o gás terá quando sua temperatura diminuir em 18 ° C.

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

Primeiro, calculamos a constante desse gás:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Agora resolvemos o valor de P₂:

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

Ao reduzir a temperatura em 18 ° C, a temperatura final será de 6 ° C e a pressão será de 6,25 g / cm².

3. Calcule a temperatura inicial de um volume de gás, se sabemos que sua pressão inicial era 3,5 at, e quando atinge 67 ° C sua pressão é 16,75 at.

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

Primeiro, calculamos a constante desse gás:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Agora resolvemos o valor de T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

A temperatura inicial era de 14 ° C.