Príklad Gay-Lussacovho zákona

Francúzsky vedec Louis Joseph de Gay-Lussac študoval javy, ktoré sa dejú s plynom, keď je obsiahnutý v uzavretej nádobe (pevný objem) a teplota sa mení. Plyny možno z fyzikálneho hľadiska študovať z troch charakteristík, ktorými sú: objem, čo je priestor, ktorý zaberá, a ktorý je na experimentálne účely objemom, ktorý vypĺňa a kontajner. Tlak, čo je sila, ktorou plyn pôsobí na steny nádoby a tiež sila, ktorou je možné na plyn pôsobiť napríklad pomocou piestu. Treťou charakteristikou je teplota, keďže plyny pri zvyšovaní teploty zväčšujú svoj pohyb a pri poklese sa ich pohyb tiež zmenšuje.

V dôsledku svojich pozorovaní si uvedomil, že pri určitom objeme plynu, ktorý sa počas experimentu nemení, zahrievanie hmoty plynu zvyšuje jeho objem. kinetickej energie, jeho molekuly sa začnú od seba vzďaľovať a hmota plynu sa rozpína, čo má za následok, že tlak, ktorý plyn vytvára na stenách kontajner. Pozoroval tiež, že so znižovaním teploty klesá kinetická energia plynu a znižuje sa aj tlak, ktorým pôsobí na steny nádoby. Toto je zhrnuté vo výzve Gay Lussacov zákon:

Tlak vyvíjaný pevným objemom plynu na steny nádoby, ktorá ho obsahuje, je priamo úmerný zmenám teploty.

V Gay-Lussacovom zákone platí pre daný objem plynu vždy rovnaký vzťah medzi jeho tlakom a teplotou, to znamená, že tento vzťah je vždy konštantný. To je vyjadrené nasledujúcim vzorcom:

P/T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = tlak plynu, ktorý možno vyjadriť v atmosférách (at) alebo v gramoch na štvorcový centimeter (g / cm²)
T, T₁, T₂ = Je to teplota plynu, ktorá môže byť vyjadrená v stupňoch Celzia (°C) alebo stupňoch na stupnici absolútnej nuly alebo stupňoch Kelvina (°K)
k = je konštanta vzťahu tlaku a teploty pre daný objem plynu.

Z tohto vzorca možno vyriešiť hodnoty jeho komponentov:

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

3 aplikované príklady Gay-Lussacovho zákona:

1. Nádoba obsahuje objem plynu, ktorý je o 10. hodine ráno pod tlakom 1,2 at pri teplote okolia 22 °C. Vypočítajte tlak, ktorý bude mať plyn, keď teplota napoludnie vystúpi na 28 °C

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

Najprv vypočítame konštantu tohto plynu:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Teraz riešime hodnotu P₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Takže na poludnie bude tlak 1 526 atmosfér.

2. Nádoba obsahuje objem plynu, ktorý má tlak 25 g/cm²pri teplote okolia 24°C. Vypočítajte tlak, ktorý bude mať plyn, keď jeho teplota klesne o 18 °C.

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

Najprv vypočítame konštantu tohto plynu:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Teraz riešime hodnotu P₂:

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

Znížením teploty o 18 ° C bude konečná teplota 6 ° C a tlak 6,25 g / cm².

3. Vypočítajte počiatočnú teplotu objemu plynu, ak vieme, že jeho počiatočný tlak bol 3,5 at a keď dosiahne 67 ° C, jeho tlak je 16,75 at.

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

Najprv vypočítame konštantu tohto plynu:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Teraz riešime hodnotu T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 °C

Počiatočná teplota bola 14°C.