قانون گی لوساک چیست؟

قانون Gay-Lussac یک قانون گاز است که بیان می کند فشار گاز به طور مستقیم با دما تغییر می کند زمانی که جرم و حجم ثابت نگه داشته می شود. با افزایش دما، فشار نیز افزایش می یابد. مفهوم به صورت گرافیکی در زیر نشان داده شده است.

این پدیده به این دلیل رخ می دهد که با افزایش دما، انرژی جنبشی مولکول های گاز افزایش می یابد. افزایش انرژی به معنای برخورد مولکول ها با دیواره های ظرف با نیروی بیشتر است، یعنی فشار بیشتر.

قانون گی لوساک را گاهی قانون آمونتون نیز می نامند. آمونتون با ساختن دماسنج که در آن فشار اندازه‌گیری شده بازخوانی برای دمای فعلی بود، همین قانون را ثابت کرد. گی-لوساک قانون را با دقت بیشتری اثبات کرد، بنابراین اغلب با نام او خوانده می شود.

فرمول قانون گی لوساک

قانون Gay-Lussac فرمولی را به ما می دهد که در آن فشار و دما با یک ثابت در زمانی که حجم و جرم/مول ثابت نگه داشته می شوند مرتبط هستند. به این معنا که:

ما همچنین می‌توانیم فشار و دما را در دو نقطه مختلف به هم مرتبط کنیم، زیرا هر دو برابر یک مقدار ثابت هستند. به این معنا که:

و

از این رو،

ممکن است این فرمول را در قالب های مختلف نوشته شده ببینید. به عنوان مثال، می توانید متغیرها را مجدداً مرتب کنید تا به دست آورید

k در این معادلات را می توان با تنظیم مجدد قانون گاز ایده آل نیز حل کرد.

حجم (V) و مول (n) را ثابت نگه می داریم. R همیشه یک ثابت است. بنابراین، کل سمت راست معادله پایین یک ثابت است.

قانون گی-لوساک مثال زندگی واقعی

با کاهش دما در زمستان، ممکن است متوجه شوید که در خودروی خود هشدار فشار کم تایر دریافت می کنید. این پدیده به دلیل رابطه ای است که در قانون گی لوساک می بینیم. دما کاهش می یابد، بنابراین، مقدار فشار در لاستیک کاهش می یابد زیرا آنها نسبت مستقیم دارند. با این حال، حجم کل و جرم کل گاز داخل یکسان است. (با نوسانات دمایی زیاد حجم تایر تغییر می کند، اما برای تغییرات دمایی کوچک نسبتاً ثابت می ماند)

همین امر در مورد مخازن پروپان نیز صادق است. مخزن ممکن است بسته به دمای بیرون فشار کمتر یا بالاتر را نشان دهد (تا زمانی که از مخزن برای کباب کردن استفاده نکنید!). با افزایش دما، گیج فشار روی مخزن بیشتر می شود.

برای مشاهده کاهش فشار به دلیل کاهش دما، تماشا کردن یا تلاش كردن فروپاشی می تواند آزمایش کند! این آزمایش نمایش کاملی از قانون گی لوساک نیست، اما نمونه خوبی از تغییرات فشار ناشی از دما است. در آزمایشات گی لوساک، او یک ظرف سفت و سخت با حجم تنظیم شده داشت.

مسائل مثال قانون گی-لوساک

مسئله: شما در حال تلاش برای دور انداختن ظرف آئروسل با فشار 2.00 اتمسفر در 20 هستید.^oج- زمانی که ظرف دور ریخته می شود، ممکن است دمای آن تا 110 افزایش یابد^oج. فشار در این دما چقدر خواهد بود؟

راه حل کار شده:

ابتدا باید متغیرهایی را که داریم شناسایی کنیم. ما P1 = 2.00 atm، T1 = 20 را می دانیم^oC یا 293K، و T2 = 110^oc یا 383K. ما در حال تلاش برای حل P₂.

معادله قانون گی-لوساک:

می توانیم برای حل P دوباره ترتیب دهیم₂.

اکنون مقادیر خود را وصل کرده و حل می کنیم.

مسئله: لاستیک ماشین شما 2.24 atm و دمای بیرون 80 است^oF. وقتی دمای بیرون 0 باشد، فشار تایر چقدر خواهد بود^oF (فرض کنید اگر لاستیک صاف شود حجم آن تغییر نمی کند)

راه حل کار شده:

ما به یک لاستیک نگاه می کنیم، بنابراین تعداد خال ها و حجم ثابت است، به این معنی که می توانیم از قانون گی-لوکاس استفاده کنیم.

پی ما₁ = 2.24 اتمسفر و T₁ = 80^oF یا 300K. ما همچنین T2 = 0 را می دانیم^oF یا 255 K. باید P را حل کنیم₂.

از مسئله بالا معادله بازآرایی شده خود را داریم. (اگر یادتان نیست که چگونه معادله را دوباره مرتب کنید، در مسئله قبلی مشخص شده است)

سپس می توانیم اعدادی را که می دانیم وصل کنیم و پاسخ خود را محاسبه کنیم.

باد لاستیک جدید 1.90 اتمسفر است. به طور قابل توجهی کمتر از فشار 2.24 اتمسفر در لاستیک قبل!

گی لوساک کیست؟

جوزف لوئیس گی لوساک یک شیمیدان فرانسوی بود که از سال 1778 تا 1850 زندگی می کرد. او قانون معروف گی لوساک خود را در اوایل دهه 1800 کشف کرد و به اشتراک گذاشت. علاوه بر قانون توضیح داده شده در بالا، او همچنین بسیاری از تکنیک های شیمی تجزیه را توسعه داد، بور را کشف کرد، و خیلی چیزهای دیگر. او با همفری دیوی رقابت داشت که چندین عنصر دیگر از جمله کلسیم و پتاسیم را کشف کرد.

حقیقت خنده دار! در تلاش برای اندازه گیری میدان مغناطیسی زمین در ارتفاعات بالا، Gay-Lussac رکورد جهانی بالاترین پرواز با بالون را برای حدود پنجاه سال در اختیار داشت. او به ارتفاع حدود 7000 متر یا 23000 پا رسید.

سایر قوانین گاز