Primer zakona Gay-Lussac

Francoski znanstvenik Louis Joseph de Gay-Lussac preučevali pojave, ki se dogajajo s plinom, ko je v zaprti posodi (fiksna prostornina) in se temperatura spreminja. Pline je s fizikalnega vidika mogoče preučevati iz treh značilnosti, ki so: prostornina, ki je prostor, ki ga zaseda, in ki je za eksperimentalne namene prostornina, ki zapolnjuje a posoda. Tlak, ki je sila, s katero plin deluje na stene posode, in tudi sila, ki jo je mogoče uporabiti na plin, na primer s pomočjo bata. Tretja značilnost je temperatura, saj plini ob povečanju temperature povečajo svoje gibanje, ko se zniža, pa se tudi njihovo gibanje zmanjša.

Kot rezultat svojih opazovanj je ugotovil, da ob določeni prostornini plina, ki se med poskusom ne spreminja, segrevanje mase plina poveča njegovo kinetične energije, se njegove molekule začnejo odmikati druga od druge in masa plina se širi, kar ima za posledico pritisk, ki ga plin naredi na stene plina. posoda. Opazil je tudi, da se z nižanjem temperature kinetična energija plina zmanjša in pritisk, ki ga izvaja na stene posode, se zmanjša. To je povzeto v razpisu

Zakon Gaya Lussaca:

Tlak, ki ga izvaja določena prostornina plina na stene posode, ki ga vsebuje, je neposredno sorazmeren s spremembo temperature.

V Gay-Lussacovem zakonu je za dano prostornino plina vedno enako razmerje med njegovim tlakom in njegovo temperaturo, torej je to razmerje vedno konstantno. To je izraženo z naslednjo formulo:

P / T = k
P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
P, P₁, P₂ = tlak plina, ki ga lahko izrazimo v atmosferah (at) ali v gramih na kvadratni centimeter (g/cm²)
T, T₁, T₂ = To je temperatura plina, ki se lahko izrazi v stopinjah Celzija (°C) ali stopinjah na lestvici absolutne ničle ali stopinj Kelvina (°K)
k = je konstanta razmerja med tlakom in temperaturo za določeno prostornino plina.

Iz te formule je mogoče rešiti vrednosti njegovih komponent:

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

3 uporabljeni primeri Gay-Lussacovega zakona:

1. Posoda vsebuje prostornino plina, ki je ob 10. uri zjutraj pod tlakom 1,2 at, pri temperaturi okolja 22 °C. Izračunajte tlak, ki ga bo imel plin, ko se temperatura opoldne dvigne na 28 °C

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

Najprej izračunamo konstanto tega plina:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Zdaj rešimo vrednost P₂:

P₂ = T₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 at

Tako bo opoldne tlak 1526 atmosfer.

2. Posoda vsebuje prostornino plina, ki je pod tlakom 25 g / cm², pri sobni temperaturi 24 °C. Izračunajte tlak, ki ga bo imel plin, ko se njegova temperatura zniža za 18 °C.

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

Najprej izračunamo konstanto tega plina:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Zdaj rešimo vrednost P₂:

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

Z znižanjem temperature za 18 °C bo končna temperatura 6 °C, tlak pa 6,25 g / cm².

3. Izračunajte začetno temperaturo volumna plina, če vemo, da je bil njegov začetni tlak 3,5 at, in ko doseže 67 °C, je njegov tlak 16,75 at.

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

Najprej izračunamo konstanto tega plina:

P₁/ T₁ = P₂/ T₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Zdaj rešimo vrednost T₁:

T₁ = P₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 °C

Začetna temperatura je bila 14 °C.