Primeri Gay-Lussacovega zakona o plinu

Primeri problemov zakona o idealnem plinu

Gay-Lussacov zakon o plinu je poseben primer zakona o idealnem plinu, kjer je plin konstanten. Patrick Foto / Getty Images

Gay-Lussacov plinski zakon je poseben primer zakon idealnega plina kjer je prostornina plina konstantna. Ko je prostornina konstantna, je tlak, ki ga povzroča plin, neposredno sorazmeren z absolutno temperaturo plina. Preprosto povedano, povečanje temperature plina poveča njegov tlak, medtem ko znižanje temperature zmanjša tlak, ob predpostavki, da se prostornina ne spremeni. Zakon je znan tudi kot Gay-Lussacov zakon temperature tlaka. Gay-Lussac je zakon oblikoval med letoma 1800 in 1802, ko je izdeloval zračni termometer. Ti primeri nalog uporabljajo Gay-Lussacov zakon za iskanje tlaka plina v segreti posodi in temperaturo, ki bi jo potrebovali za spremembo tlaka plina v posodi.

Ključni zaključki: Gay-Lussacove pravne kemijske težave

• Gay-Lussacov zakon je oblika zakona o idealnem plinu, v katerem je prostornina plina konstantna.
• Ko je prostornina konstantna, je tlak plina neposredno sorazmeren z njegovo temperaturo.
• Običajne enačbe za Gay-Lussacov zakon so P/T = konstanta ali P_jaz/T_jaz= P_f/T_f.
• Razlog, da zakon deluje, je v tem, da je temperatura merilo povprečne kinetične energije, zato ko se kinetična energija poveča, pride do več trkov delcev in poveča tlak. Če se temperatura zniža, je manj kinetične energije, manj trkov in nižji tlak.

Primer Gay-Lussacovega zakona

20-litrska jeklenka vsebuje 6 atmosfere (atm) plina pri 27 C. Kakšen bi bil tlak plina, če bi plin segreli na 77 C?

Če želite rešiti težavo, sledite naslednjim korakom:
Prostornina valja ostane nespremenjena, medtem ko se plin segreva, tako da Gay-Lussac zakon o plinu velja. Gay-Lussacov plinski zakon lahko izrazimo kot:
p_jaz/T_jaz= P_f/T_f
kje
p_jazin T_jazsta začetni tlak in absolutne temperature
p_fin T_fsta končni tlak in absolutna temperatura
Najprej pretvorite temperature v absolutne temperature.
T_jaz= 27 C = 27 + 273 K = 300 K
T_f= 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Uporabite te vrednosti v Gay-Lussacovi enačbi in rešite P_f.
p_f= P_jazT_f/T_jaz
p_f= (6 atm) (350 K)/(300 K)
p_f= 7 atm
Odgovor, ki bi ga dobili, bi bil:
Po segrevanju plina s 27 C na 77 C se bo tlak povečal na 7 atm.

Še en primer

Preverite, ali razumete koncept, tako da rešite drugo nalogo: Poiščite temperaturo v Celziju, potrebno za spremembo tlaka 10,0 litrov plina, ki ima tlak 97,0 kPa pri 25 C, na standardni tlak. Standardni tlak je 101,325 kPa.

Najprej pretvorite 25 C v Kelvin (298K). Ne pozabite, da je Kelvinova temperaturna lestvica absolutna temperatura lestvica, ki temelji na definiciji, da je glasnost od a plin pri konstantnem (nizkem) pritisk je premosorazmeren z temperatura in da 100 stopinj loči zmrzovanje in vrelišča vode.

Vstavite številke v enačbo, da dobite:

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

reševanje za x:

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

x = 311,3 K

Odštejte 273, da dobite odgovor v Celziju.

x = 38,3 C

Nasveti in opozorila

Pri reševanju problema Gay-Lussacovega zakona upoštevajte te točke:

• Prostornina in količina plina sta konstantni.
• Če se temperatura plina poveča, se tlak poveča.
• Če temperatura pade, se tlak zmanjša.

Temperatura je merilo kinetične energije molekul plina. Pri nizki temperaturi se molekule gibljejo počasneje in ne bodo pogosto udarile v steno posode. Z naraščanjem temperature se povečuje tudi gibanje molekul. Pogosteje udarjajo ob stene posode, kar se kaže kot povečanje pritiska.

Neposredna povezava velja le, če je temperatura podana v Kelvinih. Najpogostejša napaka, ki jo delajo učenci pri reševanju tovrstnih problemov, je, da pozabijo pretvoriti v Kelvine ali pa nepravilno izvedejo pretvorbo. Druga napaka je zanemarjanje pomembne številke v odgovoru. Uporabite najmanjše število pomembnih številk, navedenih v nalogi.

Viri

• Barnett, Martin K. (1941). 'Kratka zgodovina termometrije'. Revija za kemijsko izobraževanje , 18 (8): 358. doi: 10.1021/ed018p358
• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. (2002). Moderna kemija . Holt, Rinehart in Winston. ISBN 978-0-03-056537-3.
• Crosland, M. P. (1961), 'Izvori Gay-Lussacovega zakona združevanja volumnov plinov', Annals of Science , 17 (1): 1, doi: 10.1080/00033796100202521
• Gay-Lussac, J.L. (1809). 'Spomin o kombinaciji plinastih snovi med seboj'. Spomini družbe Arcueil 2: 207–234.
• Tippens, Paul E. (2007). Fizika , 7. izd. McGraw-Hill. 386–387.