Пример закона Гей-Люссака

Французский ученый Луи Жозеф де Гей-Люссак изучили явления, которые происходят с газом, когда он содержится в закрытом сосуде (фиксированный объем), а температура меняется. С физической точки зрения газы можно изучать по трем характеристикам: объем, который представляет собой пространство, которое он занимает, и который для экспериментальных целей является Объемом, который заполняет контейнер. Давление, то есть сила, которую газ оказывает на стенки контейнера, а также сила, которая может быть приложена к газу, например, с помощью поршня. Третья характеристика - это температура, поскольку газы увеличивают свое движение при повышении температуры, а когда она понижается, их движение также уменьшается.

В результате своих наблюдений он понял, что при наличии определенного объема газа, который не меняется на протяжении всего эксперимента, нагревание массы газа увеличивает его кинетической энергии, его молекулы начинают удаляться друг от друга, и масса газа расширяется, что, как следствие, приводит к тому, что давление, которое газ оказывает на стенки контейнер. Он также заметил, что с понижением температуры кинетическая энергия газа уменьшается и давление, которое он оказывает на стенки контейнера, уменьшается. Об этом говорится в телеконференции

Закон Гей Люссака:

Давление, оказываемое фиксированным объемом газа на стенки контейнера, в котором он находится, прямо пропорционально изменению температуры.

В законе Гей-Люссака для данного объема газа всегда существует одинаковая связь между его давлением и его температурой, то есть эта связь всегда постоянна. Это выражается следующей формулой:

P / T = k
п₁/ Т₁ = P₂/ Т₂ = k
П, П₁, П₂ = Давление газа, которое может быть выражено в атмосферах (ат) или в граммах на квадратный сантиметр (г / см²)
Т, Т₁, Т₂ = Это температура газа, которая может быть выражена в градусах Цельсия (° C) или градусах по шкале абсолютного нуля или градусах Кельвина (° K).
k = - постоянная зависимости давления и температуры для данного объема газа.

По этой формуле можно решить значения его составляющих:

P / T = k
Т = P / k
P = T * k

3 прикладных примера закона Гей-Люссака:

1. Контейнер содержит объем газа под давлением 1,2 атм при температуре окружающей среды 22 ° C в 10 часов утра. Рассчитайте давление, которое будет иметь газ, когда температура поднимется до 28 ° C в полдень.

п₁ = 1,2 при
Т₁ = 22 ° С
п₂ = ?
Т₂ = 28 ° С

Сначала мы вычисляем постоянную этого газа:

п₁/ Т₁ = P₂/ Т₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Теперь мы решаем значение P₂:

п₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 при

Итак, в полдень давление составит 1526 атмосфер.

2. Контейнер содержит объем газа под давлением 25 г / см.², при температуре окружающей среды 24 ° C. Рассчитайте давление, которое будет иметь газ при понижении его температуры на 18 ° C.

п₁ = 25 г / см²
Т₁ = 24 ° С
п₂ = ?
Т₂ = (24-18) = 6 ° С

Сначала мы вычисляем постоянную этого газа:

п₁/ Т₁ = P₂/ Т₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Теперь мы решаем значение P₂:

п₂ = T₂* k = (6) (1,0416) = 6,25 г / см²

При снижении температуры на 18 ° C конечная температура составит 6 ° C, а давление - 6,25 г / см.².

3. Вычислите начальную температуру объема газа, если мы знаем, что его начальное давление было 3,5 атм, а когда он достигает 67 ° C, его давление составляет 16,75 атм.

п₁ = 3,5 при
Т₁ = ?
п₂ = 16,75 при
Т₂ = 67 ° С

Сначала мы вычисляем постоянную этого газа:

п₁/ Т₁ = P₂/ Т₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Теперь мы решаем значение T₁:

Т₁ = P₁/ к = (3,5) / (0,25) = 14 ° С

Начальная температура составляла 14 ° C.