Eksempler på Gay-Lussacs gasslov

Ideell gassloveksempelproblemer

Gay-Lussacs gasslov er et spesialtilfelle av den ideelle gassloven hvor gassen holdes ved konstant volum. Patrick Foto / Getty Images

Gay-Lussacs gasslov er et spesielt tilfelle av ideell gasslov hvor volumet av gassen holdes konstant. Når volumet holdes konstant, er trykket som en gass utøver direkte proporsjonalt med den absolutte temperaturen til gassen. Enkelt sagt, øker temperaturen på en gass trykket, mens synkende temperatur reduserer trykket, forutsatt at volumet ikke endres. Loven er også kjent som Gay-Lussacs lov om trykktemperatur. Gay-Lussac formulerte loven mellom 1800 og 1802 mens han bygde et lufttermometer. Disse eksempelproblemene bruker Gay-Lussacs lov for å finne trykket på gass i en oppvarmet beholder, samt temperaturen du trenger for å endre trykket på gass i en beholder.

Viktige ting: Gay-Lussac's Law Chemistry Problemer

• Gay-Lussacs lov er en form for den ideelle gassloven der gassvolumet holdes konstant.
• Når volumet holdes konstant, er trykket til en gass direkte proporsjonalt med temperaturen.
• De vanlige ligningene for Gay-Lussacs lov er P/T = konstant eller P_Jeg/T_Jeg= P_f/T_f.
• Grunnen til at loven fungerer er at temperatur er et mål på gjennomsnittlig kinetisk energi, så ettersom den kinetiske energien øker, oppstår flere partikkelkollisjoner og trykket øker. Hvis temperaturen synker, er det mindre kinetisk energi, færre kollisjoner og lavere trykk.

Gay-Lussacs loveksempel

En 20-liters sylinder inneholder 6 atmosfærer (atm) av gass ved 27 C. Hva ville trykket på gassen vært hvis gassen ble varmet opp til 77 C?

For å løse problemet, bare gå gjennom følgende trinn:
Sylinderens volum forblir uendret mens gassen varmes opp til Gay-Lussac gassloven gjelder. Gay-Lussacs gasslov kan uttrykkes som:
P_Jeg/T_Jeg= P_f/T_f
hvor
P_Jegog T_Jeger starttrykket og absolutte temperaturer
P_fog T_fer slutttrykket og absolutt temperatur
Konverter først temperaturene til absolutte temperaturer.
T_Jeg= 27 C = 27 + 273 K = 300 K
T_f= 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Bruk disse verdiene i Gay-Lussacs ligning og løs for P_f.
P_f= P_JegT_f/T_Jeg
P_f= (6 atm)(350K)/(300K)
P_f= 7 atm
Svaret du får vil være:
Trykket vil øke til 7 atm etter oppvarming av gassen fra 27 C til 77 C.

Et annet eksempel

Se om du forstår konseptet ved å løse et annet problem: Finn temperaturen i Celsius som trengs for å endre trykket på 10,0 liter av en gass som har et trykk på 97,0 kPa ved 25 C til standardtrykk. Standardtrykk er 101.325 kPa.

Konverter først 25 C til Kelvin (298K). Husk at Kelvin-temperaturskalaen er en absolutt temperatur skala basert på definisjonen som volum av en gass konstant (lav) press er direkte proporsjonal med temperatur og at 100 grader skiller fryser og kokepunkt for vann.

Sett inn tallene i ligningen for å få:

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

løse for x:

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

x = 311,3 K

Trekk fra 273 for å få svaret i Celsius.

x = 38,3 C

Tips og advarsler

Husk disse punktene når du løser et Gay-Lussacs lovproblem:

• Volumet og mengden gass holdes konstant.
• Hvis temperaturen på gassen øker, øker trykket.
• Hvis temperaturen synker, synker trykket.

Temperatur er et mål på den kinetiske energien til gassmolekyler. Ved lav temperatur beveger molekylene seg langsommere og vil ofte treffe veggen til en beholderløs. Når temperaturen øker, øker også bevegelsen til molekylene. De slår oftere på veggene i beholderen, noe som sees på som en økning i trykket.

Den direkte sammenhengen gjelder kun hvis temperaturen er oppgitt i Kelvin. De vanligste feilene elevene gjør når de jobber med denne typen problemer, er å glemme å konvertere til Kelvin eller gjøre konverteringen feil. Den andre feilen er neglisjering betydelige tall i svaret. Bruk det minste antallet signifikante tall gitt i oppgaven.

Kilder

• Barnett, Martin K. (1941). 'En kort historie om termometri'. Journal of Chemical Education , 18 (8): 358. doi: 10.1021/ed018p358
• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. (2002). Moderne kjemi . Holt, Rinehart og Winston. ISBN 978-0-03-056537-3.
• Crosland, M. P. (1961), 'Opprinnelsen til Gay-Lussacs lov om å kombinere volumer av gasser', Vitenskapens annaler , 17 (1): 1, doi: 10.1080/00033796100202521
• Gay-Lussac, J.L. (1809). 'Memoir om kombinasjonen av gassformige stoffer med hverandre'. Memoarer fra Society of Arcueil 2: 207–234.
• Tippens, Paul E. (2007). Fysikk , 7. utg. McGraw-Hill. 386–387.