Exemplu de lege Gay-Lussac

Omul de știință francez Louis Joseph de Gay-Lussac a studiat fenomenele care se întâmplă cu un gaz, atunci când este conținut într-un recipient închis (volum fix), iar temperatura variază. Gazele, din punct de vedere fizic, pot fi studiate din trei caracteristici care sunt: volum, care este spațiul pe care îl ocupă și care, în scopuri experimentale, este Volumul care umple a recipient. Presiunea, care este forța pe care gazul o exercită asupra pereților recipientului și, de asemenea, forța care poate fi aplicată gazului, de exemplu, prin intermediul unui piston. A treia caracteristică este temperatura, deoarece gazele își măresc mișcarea când temperatura crește și când aceasta scade, mișcarea lor scade și ea.

Ca urmare a observațiilor sale, și-a dat seama că având un anumit volum de gaz și acesta nu este variat pe parcursul experimentului, încălzirea masei de gaz crește energie cinetică, moleculele sale încep să se îndepărteze unele de altele și masa de gaz se extinde, ceea ce are drept consecință presiunea pe care gazul o face pe pereții recipient. El a mai observat că, pe măsură ce temperatura scade, energia cinetică a gazului scade și presiunea pe care o exercită asupra pereților recipientului se reduce. Acest lucru este rezumat în apel

Legea lui Gay Lussac:

Presiunea exercitată de un volum fix de gaz pe pereții recipientului care îl conține este direct proporțională cu variația de temperatură.

În legea lui Gay-Lussac, pentru un volum dat de gaz, există întotdeauna aceeași relație între presiunea sa și temperatura sa, adică această relație este întotdeauna constantă. Aceasta este exprimată prin următoarea formulă:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = Presiunea gazului, care poate fi exprimată în atmosfere (at) sau în grame pe centimetru pătrat (g/cm²)
T, T₁, T₂ = Este temperatura gazului, care poate fi exprimată în grade centigrade (° C) sau grade pe scara zero absolut sau grade Kelvin (° K)
k = este constanta relației de presiune și temperatură pentru acel volum particular de gaz.

Din această formulă, valorile componentelor sale pot fi rezolvate:

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

3 exemple aplicate ale legii lui Gay-Lussac:

1. Un recipient conține un volum de gaz care se află la o presiune de 1,2 at, la o temperatură ambientală de 22 ° C la ora 10 dimineața. Calculați presiunea pe care o va avea gazul când temperatura crește la 28 ° C la prânz

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

Mai întâi calculăm constanta gazului respectiv:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Acum rezolvăm valoarea lui P₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Deci, la prânz, presiunea va fi de 1.526 de atmosfere.

2. Un recipient conține un volum de gaz care se află la o presiune de 25 g/cm², la o temperatură ambientală de 24 ° C. Calculați presiunea pe care o va avea gazul când temperatura acestuia scade cu 18 ° C.

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

Mai întâi calculăm constanta gazului respectiv:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Acum rezolvăm valoarea lui P₂:

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

Prin reducerea temperaturii cu 18 °C, temperatura finală va fi de 6 °C, iar presiunea va fi de 6,25 g/cm².

3. Calculați temperatura inițială a unui volum de gaz, dacă știm că presiunea sa inițială a fost de 3,5 at, iar când atinge 67 ° C presiunea sa este de 16,75 at.

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

Mai întâi calculăm constanta gazului respectiv:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Acum rezolvăm valoarea lui T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 ° C

Temperatura inițială a fost de 14 ° C.