Закон Гей-Люссака - Википедия - Gay-Lussacs law

Закон гея (правильнее называть Закон Амонтона) утверждает, что давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда объем поддерживается постоянным.^[1]

Математически это можно записать так: ${ displaystyle { frac {P} {T}} = k}$.

Гей-Люссак ошибочно признан за Закон давления, который установил, что давление заключенного газа прямо пропорционально его температуре и который он сформулировал первым (ок. 1809 г.).^[2] Ему также иногда приписывают^[3][4][5] будучи первым, кто опубликовал убедительные доказательства, показывающие взаимосвязь между давлением и температурой фиксированной массы газа, сохраняемой в постоянном объеме.^[4]

Эти законы также известны как Закон давления или Закон Амонтона и Закон Дальтона соответственно.^[3][4][5][6]

Закон объединения объемов

Под STP, реакция между тремя кубическими метрами газообразного водорода и одним кубическим метром газообразного азота даст около двух кубических метров газообразного азота. аммиак.

Закон объединения объемов гласит, что когда газы реагируют вместе, они делают это в объеме, который имеет простое целочисленное отношение, при условии, что температура и давление реагирующих газов и их продуктов остаются постоянными.

Соотношение между объемами реагирующих газов и газообразных продуктов можно выразить простым целые числа.

Например, Гей-Люссак обнаружил, что два объема водорода и один объем кислорода будут реагировать с образованием двух объемов газообразной воды. На основании результатов Гей-Люссака, Амедео Авогадро предположил, что при одинаковых температуре и давлении равные объемы газа содержат равное количество молекул (Закон Авогадро ). Эта гипотеза означала, что ранее заявленный результат

2 объема водорода + 1 объем кислорода = 2 объема газообразной воды

можно также выразить как

2 молекулы водорода + 1 молекула кислорода = 2 молекулы воды.

Это также можно выразить другим способом, например, 100 мл водорода объединяются с 50 мл кислорода, чтобы получить 100 мл водяного пара: водород (100 мл) + кислород (50 мл) = вода (100 мл)

Таким образом, объемы водорода и кислорода, которые объединяются (т.е. 100 мл и 50 мл), имеют простое соотношение 2: 1.

Закон объединения газов был обнародован Жозеф Луи Гей-Люссак в 1808 г.^[7][8] Однако гипотеза Авогадро не была принята химиками до тех пор, пока итальянский химик Станислао Канниццаро смог убедить Первый международный химический конгресс в 1860 г.^[9]

Закон давление-температура

Этот закон часто называют Закон Гей-Люссака давления – температурымежду 1800 и 1802 годами открыли взаимосвязь между давлением и температурой фиксированной массы газа, сохраняемой в постоянном объеме.^[10][11][12] Гей Люссак обнаружил это при создании «воздушного термометра».

Давление газа фиксированного масса и исправлено объем является прямо пропорциональный до абсолютной температуры газа.

Отношения между Бойля, Чарльза, Гей-Люссака, Авогадро, комбинированный и законы идеального газа, с Постоянная Больцмана k_B = р/N_А = п R/N  (в каждом законе характеристики обведены переменные, а свойства, не обведенные кружком, остаются постоянными)

Если температура газа увеличивается, то увеличивается и его давление, если масса и объем газа остаются постоянными. Этот закон имеет особенно простую математическую форму, если температура измеряется по абсолютной шкале, например, в кельвины. Тогда закон можно математически выразить как

${ Displaystyle {P} propto {T} quad или quad P = kT,}$

или же

${ displaystyle { frac {P} {T}} = k,}$

куда:

п это давление газа,

Т это температура газа (измеряется в кельвины ),

k это постоянный.

Этот закон верен, потому что температура является мерой среднего кинетическая энергия вещества; по мере увеличения кинетической энергии газа его частицы быстрее сталкиваются со стенками контейнера, тем самым создавая повышенное давление.

Для сравнения одного и того же вещества при двух различных наборах условий закон можно записать как:

${ displaystyle { frac {P_ {1}} {T_ {1}}} = { frac {P_ {2}} {T_ {2}}} qquad { text {или}} qquad P_ {1 } T_ {2} = P_ {2} T_ {1}.}$

Поскольку Амонтон открыл закон заранее, имя Гей-Люссака теперь в химии обычно ассоциируется с законом объединения объемов, обсуждаемым в разделе выше. Некоторые вводные учебники по физике все еще определяют зависимость давления от температуры как закон Гей-Люссака.^[13][14][15] Гей-Люссак в первую очередь исследовал взаимосвязь между объемом и температурой и опубликовал ее в 1802 году, но его работа действительно охватывала некоторое сравнение между давлением и температурой.^[16] Учитывая относительную технологию, доступную обоим мужчинам, Амонтон мог работать только с воздухом в качестве газа, тогда как Гей-Люссак мог экспериментировать с несколькими типами общих газов, такими как кислород, азот и водород.^[17] Гей-Люссак приписал свои открытия Жак Шарль потому что он использовал большую часть неопубликованных данных Чарльза с 1787 года, поэтому закон стал известен как Закон Чарльза или закон Шарля и Гей-Люссака.^[18]

Закон Гей-Люссака (Амонтона), Закон Чарльза, и Закон Бойля сформировать комбинированный газовый закон. Эти три закона газа в сочетании с Закон Авогадро можно обобщить закон идеального газа.

Расширение газов

Гей-Люссак использовал формулу, полученную из ΔV / V = ​​αΔT, чтобы определить скорость расширения α для газов. Для воздуха он нашел относительное расширение ΔV / V = ​​37,50% и получил значение α = 37,50% / 100 ° C = 1 / 266,66 ° C, которое указывает на то, что значение абсолютный ноль была примерно 266,66 ° C ниже 0 ° C.^[19] Значение скорости расширения α приблизительно одинаково для всех газов, и это также иногда называют законом Гей-Люссака.

Смотрите также

• Закон Авогадро - Соотношение между объемом и количеством молей газа при постоянной температуре и давлении.
• Закон Бойля - Соотношение между давлением и объемом в газе при постоянной температуре
• Закон Чарльза - Связь между объемом и температурой газа при постоянном давлении
• Закон о комбинированном газе - Сочетание газовых законов Шарля, Бойля и Гей-Люссака.

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Castka, Джозеф Ф .; Меткалф, Х. Кларк; Дэвис, Раймонд Э .; Уильямс, Джон Э. (2002). Современная химия. Холт, Райнхарт и Уинстон. ISBN  978-0-03-056537-3.
• Гуч, Ян (2003). Полное руководство идиота по химии. Альфа, Penguin Group Inc. ISBN  978-1-59257-101-7.
• Маскетта, Джозеф А. (1998). Как подготовиться к SAT II Chemistry. Баррона. ISBN  978-0-7641-0331-5.

внешняя ссылка

• Мир научных открытий о Жозефе-Луи Гей-Люссаке на Bookrags