ตัวอย่างกฎหมาย Gay-Lussac

นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส หลุยส์ โจเซฟ เดอ เกย์-ลุสซัก ศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกับก๊าซ เมื่อบรรจุในภาชนะปิด (ปริมาตรคงที่) และอุณหภูมิจะแปรผัน ก๊าซจากมุมมองทางกายภาพสามารถศึกษาได้จากสามลักษณะคือ: ปริมาตร ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มันครอบครอง และสำหรับวัตถุประสงค์ในการทดลองคือ ปริมาตรที่เติม a คอนเทนเนอร์. ความดัน ซึ่งเป็นแรงที่แก๊สกระทำต่อผนังของภาชนะบรรจุและยังเป็นแรงที่สามารถกระทำกับแก๊สได้ เช่น โดยใช้ลูกสูบ ลักษณะที่สามคืออุณหภูมิ เนื่องจากก๊าซจะเพิ่มการเคลื่อนที่ของพวกมันเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและเมื่อลดลง การเคลื่อนที่ของพวกมันก็จะลดลงด้วย

จากการสังเกตของเขา เขาตระหนักว่าการมีปริมาตรของก๊าซหนึ่งๆ และสิ่งนี้ไม่ได้แปรผันไปตลอดการทดลอง การให้ความร้อนแก่มวลของก๊าซจะเพิ่ม พลังงานจลน์ โมเลกุลของมันเริ่มเคลื่อนออกจากกันและมวลของก๊าซขยายตัวซึ่งเป็นผลมาจากความดันที่ก๊าซทำกับผนังของ คอนเทนเนอร์. นอกจากนี้ เขายังตั้งข้อสังเกตว่าเมื่ออุณหภูมิลดลง พลังงานจลน์ของก๊าซจะลดลงและความดันที่กระทำกับผนังภาชนะจะลดลง นี้สรุปในการโทร กฎของเกย์ ลูซแซก:

ความดันที่กระทำโดยปริมาตรคงที่ของก๊าซที่ผนังของภาชนะที่บรรจุก๊าซนั้นจะแปรผันโดยตรงกับความแปรผันของอุณหภูมิ

ในกฎของเก-ลุสแซก สำหรับปริมาตรของก๊าซ จะมีความสัมพันธ์แบบเดียวกันระหว่างความดันกับอุณหภูมิ นั่นคือ ความสัมพันธ์นี้จะคงที่เสมอ แสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

P / T = k
NS₁/ NS₁ = ป₂/ NS₂ = k
พี พี₁, NS₂ = ความดันของก๊าซซึ่งสามารถแสดงเป็นบรรยากาศ (at) หรือหน่วยกรัมต่อตารางเซนติเมตร (g / cm)²)
ที ที₁, NS₂ = มันคืออุณหภูมิของก๊าซซึ่งสามารถแสดงเป็นองศาเซนติเกรด (° C) หรือองศาบนสเกลของศูนย์สัมบูรณ์หรือองศาเคลวิน (° K)
k = คือค่าคงที่ของความสัมพันธ์ของความดันและอุณหภูมิสำหรับปริมาตรของก๊าซนั้น

จากสูตรนี้ ค่าของส่วนประกอบสามารถแก้ไขได้:

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

3 ตัวอย่างการใช้กฎหมายของ Gay-Lussac:

1. ภาชนะบรรจุมีปริมาตรของก๊าซที่ความดัน 1.2 ที่อุณหภูมิแวดล้อม 22 ° C เวลา 10 โมงเช้า คำนวณความดันที่ก๊าซจะมีเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 28 ° C ตอนเที่ยง

NS₁ = 1.2 ที่
NS₁ = 22 ° C
NS₂ = ?
NS₂ = 28 ° C

ก่อนอื่นเราคำนวณค่าคงที่ของก๊าซนั้น:

NS₁/ NS₁ = ป₂/ NS₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

ตอนนี้เราแก้หาค่าของ P₂:

NS₂ = T₂* k = (28) (0.0545) = 1.526 ที่

ตอนเที่ยงจะมีความดัน 1,526 บรรยากาศ

2. ภาชนะมีปริมาตรก๊าซที่ความดัน 25 g / cm²ที่อุณหภูมิแวดล้อม 24 องศาเซลเซียส คำนวณความดันที่ก๊าซจะมีเมื่ออุณหภูมิลดลง 18 ° C

NS₁ = 25 ก. / ซม.²
NS₁ = 24 ° C
NS₂ = ?
NS₂ = (24-18) = 6 ° C

ก่อนอื่นเราคำนวณค่าคงที่ของก๊าซนั้น:

NS₁/ NS₁ = ป₂/ NS₂ = k
25 / 24 = 1.0416

ตอนนี้เราแก้หาค่าของ P₂:

NS₂ = T₂* k = (6) (1.0416) = 6.25 ก. / ซม.²

โดยการลดอุณหภูมิลง 18 °C อุณหภูมิสุดท้ายจะอยู่ที่ 6 °C และแรงดันจะเป็น 6.25 g / cm².

3. คำนวณอุณหภูมิเริ่มต้นของปริมาตรของก๊าซ หากเรารู้ว่าแรงดันเริ่มต้นอยู่ที่ 3.5 ที่ และเมื่อถึง 67 ° C ความดันจะเท่ากับ 16.75 ที่

NS₁ = 3.5 ที่
NS₁ = ?
NS₂ = 16.75 ที่
NS₂ = 67 ° C

ก่อนอื่นเราคำนวณค่าคงที่ของก๊าซนั้น:

NS₁/ NS₁ = ป₂/ NS₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

ตอนนี้เราแก้หาค่าของ T₁:

NS₁ = ป₁/ k = (3.5) / (0.25) = 14 ° C

อุณหภูมิเริ่มต้นคือ 14 ° C