Νόμος Gay-Lussac

Στο νόμο του Gay-Lussac, ο όγκος παραμένει σταθερός, ενώ η πίεση παραμένει ευθέως ανάλογη της θερμοκρασίας. Οι συνήθεις εξισώσεις για το νόμο του Gay-Lussac είναι 

P/T =σταθερά ή Pi/Ti =Pf/Tf.

Πού, 

Τα Pi και Ti είναι η αρχική πίεση και οι απόλυτες θερμοκρασίες.

Τα Pf και Tf είναι η τελική πίεση και η απόλυτη θερμοκρασία.

Νόμος των ομοφυλόφιλων-Λουσάκ 

Στο νόμο του Gay-Lussac, ο όγκος παραμένει σταθερός, ενώ η πίεση παραμένει ευθέως ανάλογη της θερμοκρασίας. Ο Νόμος ορίζει ότι όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η πίεση. Η κινητική ενέργεια των μορίων αερίου αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, προκαλώντας αυτό το φαινόμενο. Λόγω της αυξημένης ενέργειας, τα μόρια χτυπούν τα τοιχώματα του δοχείου με περισσότερη δύναμη, με αποτέλεσμα υψηλότερη πίεση.

Ο Νόμος του Άμοντον είναι ένα άλλο όνομα για τον Νόμο του Γκέι Λουσάκ. Ο Amonton επέδειξε την ίδια λογική εφευρίσκοντας το θερμόμετρο με ένδειξη τρέχουσας θερμοκρασίας.

Ιστορικό 

Το 1802 ένας Γάλλος επιστήμονας και φυσικός ονόματι Joseph Louis Gay-Lussac ανακάλυψε ότι εάν διατηρήσετε τον όγκο ενός αερίου σταθερό (όπως σε ένα κλειστό δοχείο) και εφαρμόσετε θερμότητα, η πίεση του αερίου θα αυξηθεί. Αυτό οφείλεται στην υψηλότερη κινητική ενέργεια των αερίων, η οποία αναγκάζει τα μόρια να συγκρούονται πιο δυνατά με τα τοιχώματα του δοχείου (με αποτέλεσμα μεγαλύτερη πίεση).

Παράδειγμα νόμου του Gay-Lussac

Μπορεί να παρατηρήσετε μια ένδειξη χαμηλής πίεσης ελαστικών στο αυτοκίνητό σας καθώς η θερμοκρασία μειώνεται το χειμώνα. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω της σχέσης που βλέπουμε στο νόμο του Gay Lussac. Επειδή η θερμοκρασία και η πίεση των ελαστικών συνδέονται στενά μεταξύ τους, όταν η θερμοκρασία πέφτει, πέφτει και η πίεση στο ελαστικό. Ο συνολικός όγκος και η μάζα του αερίου μέσα, από την άλλη πλευρά, παραμένουν αμετάβλητες. (Ο όγκος του ελαστικού αλλάζει με σημαντικές αλλαγές θερμοκρασίας, ενώ παραμένει περίπου σταθερός με μέτριες διακυμάνσεις θερμοκρασίας.).

Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τις δεξαμενές προπανίου. Ανάλογα με τη θερμοκρασία, η πίεση στη δεξαμενή μπορεί να είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη. Το μανόμετρο στη δεξαμενή θα δείχνει υψηλότερα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.

Παρακολουθήστε ή επιχειρήστε την κατάρρευση, μπορείτε να πειραματιστείτε για να δείτε πώς πέφτει η πίεση καθώς πέφτει η θερμοκρασία. Αυτό το πείραμα δεν είναι μια τέλεια αναπαράσταση του νόμου του Gay Lussac, αλλά είναι ένα δίκαιο παράδειγμα διακυμάνσεων πίεσης που προκαλούνται από τη θερμοκρασία. Ο Gay Lussac χρησιμοποίησε ένα σκληρό δοχείο με προκαθορισμένη χωρητικότητα στις δοκιμές του.

Το είδος που θέλετε να μαγειρέψετε είναι βυθισμένο σε νερό μέσα σε χύτρα ταχύτητας. Οι υδρατμοί δημιουργούνται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του υγρού νερού. Επειδή ο ατμός δεν μπορεί να βγει από τη χύτρα ταχύτητας, η ένταση δεν αλλάζει. Η πίεση των υδρατμών συνεχίζει να αυξάνεται έως ότου η θερμοκρασία του νερού και οι υδρατμοί υπερβούν το τυπικό σημείο βρασμού του νερού (100 °C). Το φαγητό μπορεί να μαγειρευτεί πολύ πιο γρήγορα σε αυτή την υψηλότερη θερμοκρασία. Όταν το σκληρό κρέας μαγειρεύεται σε χύτρα ταχύτητας, γίνεται πολύ πιο μαλακό.

Γνωρίζατε ότι η πίεση του αέρα μέσα στα ελαστικά αλλάζει καθώς οδηγείτε ένα αυτοκίνητο; Η πίεση του αέρα στα ελαστικά ενός αυτοκινήτου αυξάνεται μετά την οδήγηση. Ο αέρας μέσα στα ελαστικά θερμαίνεται λόγω της τριβής (μια δύναμη επαφής) μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου. Επειδή τα ελαστικά είναι ουσιαστικά ένα δοχείο σταθερού όγκου, ο αέρας δεν μπορεί να διασταλεί. ως εκ τούτου η πίεση αυξάνεται — Νόμος του Gay Lussac.

Σημασία του νόμου του Gay-Lussac

Αυτός ο κανόνας αερίου είναι σημαντικός γιατί δείχνει ότι η αύξηση της θερμοκρασίας ενός αερίου προκαλεί αναλογική αύξηση της πίεσής του (υπό την προϋπόθεση ότι ο όγκος παραμένει σταθερός). Ομοίως, καθώς πέφτει η θερμοκρασία, η πίεση πέφτει αναλογικά επίσης.

Συμπέρασμα

Κατά την επίλυση ενός προβλήματος του νόμου του Gay-Lussac, έχετε υπόψη σας τους ακόλουθους παράγοντες:

• Ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός.
• Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του αερίου, αυξάνεται και η πίεση.
• Όταν πέσει η θερμοκρασία, θα πέσει και η πίεση.

Η κινητική ενέργεια των μορίων αερίου μετριέται με τη θερμοκρασία. Σε χαμηλή θερμοκρασία, τα μόρια κινούνται πιο αργά και είναι λιγότερο πιθανό να συγκρουστούν με το τοίχωμα του δοχείου. Η ταχύτητα των μορίων αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, επηρεάζοντας τα τοιχώματα του δοχείου πιο συχνά, αυξάνοντας την πίεση. Η άμεση σχέση ισχύει μόνο εάν η θερμοκρασία είναι σε Kelvin. Το πιο τυπικό σφάλμα που κάνει κάποιος κατά την επίλυση αυτού του προβλήματος είναι η παραμέληση της μετατροπής σε Kelvin ή η εσφαλμένη μετατροπή. Μια άλλη γκάφα είναι η αποτυχία να συμπεριλάβει κρίσιμα στοιχεία στην απάντηση. Χρησιμοποιήστε τους λιγότερους σημαντικούς αριθμούς που καθορίζονται στο πρόβλημα.