Приклад закону Гей-Люссака

Французький вчений Луї Жозеф де Гей-Люссак вивчали явища, які відбуваються з газом, коли він міститься в закритому посуді (фіксований об'єм), а температура змінюється. Гази, з фізичної точки зору, можна вивчати з трьох характеристик, які: об’єм, який є простором, який він займає, і який для експериментальних цілей є об’ємом, що заповнює a контейнер. Тиск, який є силою, з якою газ діє на стінки контейнера, а також силою, яку можна застосувати до газу, наприклад, за допомогою поршня. Третя характеристика — температура, оскільки при підвищенні температури гази збільшують свій рух, а при зниженні — також зменшується.

У результаті своїх спостережень він зрозумів, що, маючи певний об’єм газу, який не змінюється протягом експерименту, нагрівання маси газу збільшує його кінетичної енергії, його молекули починають віддалятися одна від одної, і маса газу розширюється, що призводить до тиску, який газ створює на стінки. контейнер. Він також помітив, що зі зниженням температури кінетична енергія газу зменшується, а тиск, який він чинить на стінки контейнера, зменшується. Про це йдеться у дзвінку

Закон Гея Люссака:

Тиск, який чинить фіксований об’єм газу на стінки контейнера, що містить його, прямо пропорційний зміні температури.

У законі Гей-Люссака для даного об’єму газу завжди існує однакова залежність між його тиском і температурою, тобто ця залежність завжди постійна. Це виражається такою формулою:

P / T = k
п₁/ Т₁ = П₂/ Т₂ = k
П, П₁, П₂ = Тиск газу, який можна виразити в атмосферах (ат) або в грамах на квадратний сантиметр (г/см²)
Т, Т₁, Т₂ = Це температура газу, яка може бути виражена в градусах Цельсія (°C) або градусах за шкалою абсолютного нуля або градусів Кельвіна (°K)
k = константа співвідношення тиску та температури для цього конкретного об’єму газу.

З цієї формули можна розв’язати значення його компонентів:

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

3 приклади закону Гей-Люссака:

1. Контейнер містить об’єм газу, який знаходиться під тиском 1,2 ат, при температурі навколишнього середовища 22 °C о 10 годині ранку. Обчисліть тиск, який матиме газ, коли температура підвищиться до 28 °С опівдні

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

Спочатку обчислимо константу цього газу:

п₁/ Т₁ = П₂/ Т₂ = k
1.2 / 22 = 0.0545

Тепер вирішуємо значення P₂:

п₂ = Т₂* k = (28) (0,0545) = 1,526 ат

Отже, опівдні тиск становитиме 1526 атмосфер.

2. Контейнер містить об’єм газу, який знаходиться під тиском 25 г/см², при температурі навколишнього середовища 24°С. Обчисліть тиск, який матиме газ, коли його температура знизиться на 18 °С.

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

Спочатку обчислимо константу цього газу:

п₁/ Т₁ = П₂/ Т₂ = k
25 / 24 = 1.0416

Тепер вирішуємо значення P₂:

п₂ = Т₂* k = (6) (1,0416) = 6,25 г / см²

При зниженні температури на 18 ° C кінцева температура становитиме 6 ° C, а тиск становитиме 6,25 г / см.².

3. Обчисліть початкову температуру об’єму газу, якщо відомо, що його початковий тиск становив 3,5 ат, а коли він досягає 67 °С, його тиск дорівнює 16,75 ат.

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

Спочатку обчислимо константу цього газу:

п₁/ Т₁ = П₂/ Т₂ = k
16.75 / 67 = 0.25

Тепер вирішуємо значення T₁:

Т₁ = П₁/ k = (3,5) / (0,25) = 14 °C

Початкова температура становила 14°С.