Gay-Lussac dujų įstatymo pavyzdžiai

Idealiųjų dujų įstatymo pavyzdžių problemos

Gay-Lussac dujų dėsnis yra ypatingas idealaus dujų įstatymo atvejis, kai dujos laikomos pastoviu tūriu. Patrick Foto / Getty Images

Gay-Lussac dujų įstatymas yra ypatingas atvejis Idealiųjų dujų įstatymas kur dujų tūris yra pastovus. Kai tūris yra pastovus, dujų daromas slėgis yra tiesiogiai proporcingas absoliučiai dujų temperatūrai. Paprasčiau tariant, didinant dujų temperatūrą padidėja jų slėgis, o mažėjant temperatūrai slėgis mažėja, darant prielaidą, kad tūris nesikeičia. Įstatymas taip pat žinomas kaip Gay-Lussac slėgio temperatūros dėsnis. Gay-Lussac suformulavo įstatymą 1800–1802 m., Kurdamas oro termometrą. Šiose pavyzdinėse problemose naudojamas Gay-Lussac įstatymas, siekiant nustatyti dujų slėgį šildomoje talpykloje ir temperatūrą, kurios reikia norint pakeisti dujų slėgį inde.

Pagrindiniai pasiūlymai: Gay-Lussac įstatymo chemijos problemos

• Gay-Lussac dėsnis yra idealaus dujų įstatymo forma, pagal kurią dujų tūris yra pastovus.
• Kai tūris yra pastovus, dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai.
• Įprastos Gay-Lussac dėsnio lygtys yra P/T = konstanta arba P_i/T_i= P_f/T_f.
• Priežastis, dėl kurios įstatymas veikia, yra ta, kad temperatūra yra vidutinės kinetinės energijos matas, todėl didėjant kinetinei energijai atsiranda daugiau dalelių susidūrimų ir didėja slėgis. Jei temperatūra mažėja, sumažėja kinetinė energija, mažiau susidūrimų ir mažesnis slėgis.

Gay-Lussac įstatymo pavyzdys

20 litrų cilindre yra 6 atmosfera (atm) dujų 27 C temperatūroje. Koks būtų dujų slėgis, jei dujos būtų įkaitintos iki 77 C?

Norėdami išspręsti problemą, tiesiog atlikite šiuos veiksmus:
Kaitinant dujas, baliono tūris nesikeičia, todėl Gay-Lussac's dujų įstatymas taikoma. Gay-Lussac dujų įstatymas gali būti išreikštas taip:
P_i/T_i= P_f/T_f
kur
P_iir t_iyra pradinis slėgis ir absoliučios temperatūros
P_fir t_fyra galutinis slėgis ir absoliuti temperatūra
Pirmiausia konvertuokite temperatūrą į absoliučią temperatūrą.
T_i= 27 C = 27 + 273 K = 300 K
T_f= 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Naudokite šias reikšmes Gay-Lussac lygtyje ir išspręskite P_f.
P_f= P_iT_f/T_i
P_f= (6 atm) (350 K) / (300 K)
P_f= 7 atm
Jūsų gautas atsakymas būtų toks:
Įkaitinus dujas nuo 27 C iki 77 C, slėgis padidės iki 7 atm.

Kitas pavyzdys

Pažiūrėkite, ar supratote sąvoką išspręsdami kitą problemą: Raskite temperatūrą Celsijaus, reikalingą 10,0 litrų dujų, kurių slėgis 25 C temperatūroje yra 97,0 kPa, slėgiui pakeisti į standartinį slėgį. Standartinis slėgis yra 101,325 kPa.

Pirmiausia konvertuokite 25 C į Kelvinas (298 tūkst.). Atminkite, kad Kelvino temperatūros skalė yra absoliuti temperatūra skalė, pagrįsta apibrėžimu, kad apimtis iš a dujų esant pastoviai (žemai) spaudimas yra tiesiogiai proporcinga temperatūros ir kad 100 laipsnių atskiria užšalimas ir vandens virimo taškai.

Įveskite skaičius į lygtį, kad gautumėte:

97,0 kPa / 298 K = 101,325 kPa / x

sprendimas x:

x = (101,325 kPa) (298 K) / (97,0 kPa)

x = 311,3 K

Atimkite 273, kad gautumėte atsakymą Celsijaus.

x = 38,3 C

Patarimai ir įspėjimai

Spręsdami Gay-Lussac įstatymo problemą, atminkite šiuos dalykus:

• Dujų tūris ir kiekis yra pastovūs.
• Padidėjus dujų temperatūrai, didėja slėgis.
• Jei temperatūra mažėja, slėgis mažėja.

Temperatūra yra dujų molekulių kinetinės energijos matas. Esant žemai temperatūrai, molekulės juda lėčiau ir nedažnai atsitrenks į konteinerio sienelę. Kylant temperatūrai, didėja ir molekulių judėjimas. Jie dažniau atsitrenkia į konteinerio sieneles, o tai vertinama kaip slėgio padidėjimas.

Tiesioginis ryšys galioja tik tuo atveju, jei temperatūra nurodoma kelvinais. Dažniausios klaidos, kurias studentai daro spręsdami tokio tipo problemas, yra tai, kad pamiršta konvertuoti į Kelviną arba neteisingai konvertuoja. Kita klaida yra nepaisymas reikšmingi skaičiai atsakyme. Naudokite mažiausią užduotyje nurodytą reikšmingų skaičių skaičių.

Šaltiniai

• Barnettas, Martinas K. (1941). „Trumpa termometrijos istorija“. Cheminio švietimo žurnalas , 18 (8): 358. doi: 10.1021/ed018p358
• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davisas, Raymondas E.; Williams, John E. (2002). Šiuolaikinė chemija . Holtas, Rinehartas ir Winstonas. ISBN 978-0-03-056537-3.
• Crosland, M. P. (1961), „Gay-Lussac dujų tūrių sujungimo įstatymo ištakos“, Mokslo metraščiai , 17 (1): 1, doi: 10.1080/00033796100202521
• Gay-Lussac, J. L. (1809). „Memuarai apie dujinių medžiagų derinį tarpusavyje“. Arcueil draugijos atsiminimai 2: 207–234.
• Tippens, Paul E. (2007). Fizika , 7-asis leidimas. McGraw-Hillas. 386–387.