Προβλήματα που σχετίζονται με το νόμο των ομοφυλοφίλων-Λουσάκ
Ο νόμος του Gay-Lussac δηλώνει ότι η πίεση μιας δεδομένης μάζας αερίου κυμαίνεται σαφώς ανάλογα με τη θερμοκρασία του αερίου όταν ο όγκος διατηρείται σταθερός. 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
PiTi =PfTf
όπου
Έστω Pi η αρχική πίεση και Ti οι απόλυτες θερμοκρασίες
Έστω Pf η τελική πίεση και Tf η αρχική θερμοκρασία
Νόμος των ομοφυλοφίλων-Λουσάκ
Ο νόμος του Gay-Lussac λέει ότι η πίεση ενός αερίου κυμαίνεται άμεσα με τη θερμοκρασία όποτε ο όγκος είναι σταθερός. Έτσι, αν η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται μαζί της. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του αερίου αυξάνεται επίσης. Λόγω της αυξημένης ενέργειας, τα μόρια χτυπούν τα τοιχώματα του δοχείου με περισσότερη δύναμη, με αποτέλεσμα υψηλότερη πίεση.
Ο νόμος του Έντμοντον είναι ένα άλλο όνομα για τον νόμο του Gay Lussac. Ο Έντμοντον επέδειξε την ίδια λογική εφευρίσκοντας το θερμόμετρο με ένδειξη για την τρέχουσα θερμοκρασία.
Ιστορικό
Το 1802 ένας Γάλλος επιστήμονας και φυσικός ονόματι Joseph Louis Gay-Lussac παρατήρησε ότι καθώς κρατάτε ένα συνολικό αέριο σταθερό και εφαρμόζετε θερμότητα, η πίεση του αερίου θα αυξηθεί. Αυτό οφείλεται στην υψηλότερη κινητική ενέργεια των αερίων, η οποία τα αναγκάζει να συγκρούονται πιο δυνατά με τα τοιχώματα του δοχείου (με αποτέλεσμα μεγαλύτερη πίεση).
Συμβουλές –
Όταν αντιμετωπίζετε το πρόβλημα ενός ομοφυλόφιλου Lussac, λάβετε υπόψη τα ακόλουθα:
- Η μόνη σταθερά είναι ο όγκος του αερίου.
- Η πίεση είναι ευθέως ανάλογη με την αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου.
- Αν πέσει η θερμοκρασία, πέφτει και η πίεση του αερίου
Η Κ.Ε. των σωματιδίων αερίου υπολογίζεται από τη θερμοκρασία. Τα σωματίδια κινούνται ακόμη πιο χαλαρά σε χαμηλότερη θερμοκρασία και αναμφίβολα θα χτυπήσουν το τοίχωμα του δοχείου - η ταχύτητα των σωματιδίων αυξάνεται, λαμβάνοντας υπόψη το πώς αυξάνεται η θερμοκρασία.
Πρόβλημα που σχετίζεται με το νόμο Gay-Lussac –
- Συναγάγετε τη μεταβολή της πίεσης όταν ένας σταθερός όγκος αερίου είναι σε 1,00 atm και η θερμοκρασία αυξάνεται από 20,0 °C σε 30,0 °C.
Λύση:
Πριν την επίλυση, μετατρέψτε τη θερμοκρασία σε κλίμακα Κέλβιν:
T1=273+20=293 K
Τ2=273+30=303 Κ
P1 / T1 =P2 / T2
1,00 atm / 293 =x / 303
x =1,03 atm
- Ένα δείγμα αζώτου 30,0 L μέσα σε ένα μεταλλικό διαμέρισμα στους 20,0 °C τοποθετείται μέσα σε ένα κρεατοπαραγωγής του οποίου η θερμοκρασία είναι 50,0 °C. Η πίεση μέσα στο διαμέρισμα στους 20,0 °C ήταν 3,00 atm. Ποια είναι η πίεση του αζώτου μετά την αύξηση της θερμοκρασίας του;
Βήμα προς βήμα Λύση του δεδομένου προβλήματος:
P1 / T1 =P2 / T2
3,00 atm / 293,0 K =x / 323,0 K
x =3,31 atm
- Ένα συγκεκριμένο αέριο στα 3,00 x 103 mmHg μέσα σε μια χαλύβδινη δεξαμενή ψύχεται από 500,0 °C έως 0,00 °C. Ποια είναι η τελική πίεση του αερίου στη δεξαμενή χάλυβα;
Βήμα προς βήμα Λύση του δεδομένου προβλήματος:
P1 / T1 =P2 / T2
P1T2 =P2T1
P2 =(P1T2) / T1
P2 =[(3000 mmHg) (273 K)] / 773 K
- Υπολογίστε την τελευταία πίεση μέσα σε μια δεξαμενή κατάδυσης αφού κρυώσει από 1,00 x 103 °C στους 25,0 °C. Η υποκείμενη πίεση στη δεξαμενή είναι 130,0 atm.
Βήμα προς βήμα Λύση του δεδομένου προβλήματος:
P1 / T1 =P2 / T2
P1T2 =P2T1
P2 =(P1T2) / T1
P2 =[(130,0 atm) (298 K)] / 1273 K
P2=30,43 atm
- Σκεφτείτε ένα βέλτιστο αέριο με επίπεδη θερμοκρασία T1. Σε ποια απόλυτη θερμοκρασία θα μπορούσε να θερμανθεί το αέριο για να διπλασιαστεί η τάση του;
Βήμα προς βήμα Λύση του δεδομένου προβλήματος:
P1 / T1 =P2 / T2
Χρειαζόμαστε η πίεση να είναι διπλή, οπότε ορίστε P1 =1 και P2 =2. Οι μονάδες δεν κάνουν καμία διαφορά αφού μοιάζουν πολύ:atm, kPa, mmHg, torr. Δεν έχει καμία διαφορά ποια θα χρησιμοποιήσετε.
Πρέπει να δούμε τι κάνει η θερμοκρασία, οπότε ορίστε το T1 στο 1 K και το T2 στο x. Η θερμοκρασία έχει σημασία. θα πρέπει να είναι σε Kelvins.
Επομένως:
1 / 1 =2 / x
x =2 K
- Η θερμοκρασία ενός συγκεκριμένου αερίου σε ένα διαμέρισμα χάλυβα στα 30,0 kPa επεκτείνεται από -100,0 °C σε 1,00 x 103 °C. Ποια είναι η τελική πίεση μέσα στη δεξαμενή;
Λύση:
P2 =(P1T2) / T1
P2 =[(30,0 kPa) (1273 K)] / 173 K
P2 =220,75 atm
Συμπέρασμα
Όταν η μάζα και ο όγκος διατηρούνται σταθερά, ο νόμος του Gay-Lussac δηλώνει ότι η πίεση ενός αερίου κυμαίνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται μαζί της.
Ο νόμος του Gay-Lussac έχει διάφορες σημασίες. Σε αυτό το άρθρο, μάθαμε πώς να βρίσκουμε τη θερμοκρασία και τις πιέσεις ενός συστήματος αερίου χρησιμοποιώντας αυτόν τον νόμο.
