Geja-Lusaka gāzes likuma piemēri

Ideālās gāzes likuma piemēru problēmas

Gay-Lussac gāzes likums ir īpašs ideālās gāzes likuma gadījums, kad gāze tiek turēta nemainīgā tilpumā. Patriks Foto / Getty Images

Geja-Lusaka gāzes likums ir īpašs gadījums ideālās gāzes likums kur gāzes tilpums tiek uzturēts nemainīgs. Ja tilpums tiek turēts nemainīgs, gāzes spiediens ir tieši proporcionāls gāzes absolūtajai temperatūrai. Vienkāršiem vārdiem sakot, gāzes temperatūras paaugstināšana palielina tās spiedienu, bet temperatūras pazemināšanās samazina spiedienu, pieņemot, ka tilpums nemainās. Likums ir pazīstams arī kā Gay-Lussac spiediena temperatūras likums. Gay-Lussac formulēja likumu laikā no 1800. līdz 1802. gadam, veidojot gaisa termometru. Šīs piemēra problēmas izmanto Gay-Lussac likumu, lai atrastu gāzes spiedienu uzkarsētā traukā, kā arī temperatūru, kas būtu nepieciešama, lai mainītu gāzes spiedienu tvertnē.

Galvenās atziņas: Geja-Lusaka likuma ķīmijas problēmas

• Gay-Lussac likums ir ideālās gāzes likuma forma, kurā gāzes tilpums tiek uzturēts nemainīgs.
• Ja tilpums tiek uzturēts nemainīgs, gāzes spiediens ir tieši proporcionāls tās temperatūrai.
• Parastie Geja-Lusaka likuma vienādojumi ir P/T = konstante vai P_i/T_i= P_f/T_f.
• Iemesls, kā likums darbojas, ir tas, ka temperatūra ir vidējās kinētiskās enerģijas mērs, tāpēc, palielinoties kinētiskajai enerģijai, notiek vairāk daļiņu sadursmju un palielinās spiediens. Ja temperatūra pazeminās, ir mazāka kinētiskā enerģija, mazāk sadursmju un zemāks spiediens.

Geja-Lusaka likuma piemērs

20 litru cilindrā ir 6 atmosfēra (atm) gāze 27 C temperatūrā. Kāds būtu gāzes spiediens, ja gāzi sakarsētu līdz 77 C?

Lai atrisinātu problēmu, vienkārši veiciet tālāk norādītās darbības.
Balona tilpums paliek nemainīgs, kamēr gāze tiek uzkarsēta, tāpēc Gay-Lussac's gāzes likums attiecas. Gay-Lussac gāzes likumu var izteikt šādi:
P_i/T_i= P_f/T_f
kur
P_iun T_iir sākotnējais spiediens un absolūtās temperatūras
P_fun T_fir galīgais spiediens un absolūtā temperatūra
Pirmkārt, pārveidojiet temperatūras absolūtās temperatūrās.
T_i= 27 C = 27 + 273 K = 300 K
T_f= 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Izmantojiet šīs vērtības Gay-Lussac vienādojumā un atrisiniet P_f.
P_f= P_iT_f/T_i
P_f= (6 atm) (350 K)/(300 K)
P_f= 7 atm
Jūsu iegūtā atbilde būtu:
Pēc gāzes uzsildīšanas no 27 C līdz 77 C spiediens palielināsies līdz 7 atm.

Vēl viens piemērs

Noskaidrojiet, vai saprotat šo koncepciju, atrisinot citu problēmu: Atrodiet temperatūru Celsija grādos, kas nepieciešama, lai 10,0 litru gāzes, kuras spiediens ir 97,0 kPa 25 C temperatūrā, mainītu uz standarta spiedienu. Standarta spiediens ir 101,325 kPa.

Vispirms konvertējiet 25 C uz Kelvins (298K). Atcerieties, ka Kelvina temperatūras skala ir absolūtā temperatūra skala, pamatojoties uz definīciju, ka apjoms no a gāze nemainīgs (zems) spiedienu ir tieši proporcionāls temperatūra un ka 100 grādi atdala sasalšana un ūdens viršanas temperatūras.

Ievietojiet vienādojumā skaitļus, lai iegūtu:

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

risinot x:

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

x = 311,3 K

Atņemiet 273, lai iegūtu atbildi pēc Celsija.

x = 38,3 C

Padomi un brīdinājumi

Atrisinot Gay-Lussac likuma problēmu, paturiet prātā šos punktus:

• Gāzes tilpums un daudzums tiek uzturēts nemainīgs.
• Ja gāzes temperatūra paaugstinās, spiediens palielinās.
• Ja temperatūra pazeminās, spiediens samazinās.

Temperatūra ir gāzes molekulu kinētiskās enerģijas mērs. Zemā temperatūrā molekulas kustas lēnāk un retāk skars konteinera sienu. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās arī molekulu kustība. Tie biežāk atsitas pret konteinera sienām, kas tiek uzskatīts par spiediena palielināšanos.

Tiešā saistība ir spēkā tikai tad, ja temperatūra ir norādīta Kelvinos. Visizplatītākās kļūdas, ko studenti pieļauj, strādājot ar šāda veida problēmām, ir aizmirst konvertēt uz Kelvinu vai arī nepareizi veikt konvertēšanu. Otra kļūda ir nolaidība nozīmīgi skaitļi atbildē. Izmantojiet mazāko nozīmīgo skaitļu skaitu, kas norādīts uzdevumā.

Avoti

• Bārnets, Mārtins K. (1941). 'Īsa termometrijas vēsture'. Ķīmiskās izglītības žurnāls , 18 (8): 358. doi: 10.1021/ed018p358
• Castka, Džozefs F.; Metkalfs, H. Klārks; Deiviss, Raimonds E.; Viljamss, Džons E. (2002). Mūsdienu ķīmija . Holts, Rineharts un Vinstons. ISBN 978-0-03-056537-3.
• Crosland, M. P. (1961), 'Gay-Lussac likuma par gāzu tilpumu apvienošanas izcelsme', Zinātnes gadagrāmatas , 17 (1): 1, doi: 10.1080/00033796100202521
• Gay-Lussac, J.L. (1809). 'Memuāri par gāzveida vielu savstarpēju kombināciju'. Arcueil biedrības memuāri 2: 207–234.
• Tippens, Pols E. (2007). Fizika , 7. izd. Makgreva-Hils. 386.–387.