ゲイ・リュサックのガス法則の例
理想気体の法則の例題
Gay-Lussac の気体の法則は、気体が一定の体積に保たれる理想気体の法則の特殊なケースです。パトリック写真/ゲッティイメージズ
ゲイ・リュサックの気体法則 の特殊なケースです。 理想気体の法則 ここで、ガスの体積は一定に保たれます。体積が一定に保たれている場合、ガスによって加えられる圧力は、ガスの絶対温度に正比例します。簡単に言えば、体積が変わらないと仮定すると、気体の温度を上げると圧力が上がり、温度を下げると圧力が下がります。この法則は、ゲイ・リュサックの圧力温度の法則としても知られています。ゲイ＝リュサックは、1800 年から 1802 年にかけて大気温度計を製作しながら法律を策定しました。これらの問題例では、ゲイ・リュサックの法則を使用して、加熱された容器内のガスの圧力と、容器内のガスの圧力を変化させるために必要な温度を見つけます。
重要ポイント: ゲイ・リュサックの法則化学の問題
- ゲイ・リュサックの法則は、気体の体積が一定に保たれる理想気体の法則の一種です。
- 体積が一定に保たれている場合、気体の圧力はその温度に正比例します。
- ゲイ・リュサックの法則の通常の方程式は、P/T = 定数または P私/T私= Pへ/Tへ.
- この法則が機能する理由は、温度が平均運動エネルギーの尺度であるため、運動エネルギーが増加すると、より多くの粒子衝突が発生し、圧力が増加するからです。温度が低下すると、運動エネルギーが減少し、衝突が減少し、圧力が低下します。
ゲイ・リュサックの法則の例
20リットルのシリンダーには6本入っています 大気 (atm) 27℃のガスの圧力.ガスが77℃に加熱された場合、ガスの圧力は?
この問題を解決するには、次の手順に従ってください。
ガスが加熱されている間、シリンダーの容積は変わらないので、ゲイ・リュサックの ガス法 適用されます。 Gay-Lussac の気体法則は、次のように表すことができます。
P私/T私= Pへ/Tへ
どこ
P私とT私は初期圧力、 絶対温度
PへとTへは最終圧力と絶対温度です
まず、温度を絶対温度に変換します。
T私= 27 C = 27 + 273 K = 300 K
Tへ= 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Gay-Lussac の方程式でこれらの値を使用し、P について解きます。へ.
Pへ= P私Tへ/T私
Pへ= (6気圧)(350K)/(300K)
Pへ= 7気圧
導き出される答えは次のようになります。
ガスを27℃から77℃に加熱すると、圧力は7気圧に上昇します。
もう一つの例
別の問題を解いて、概念を理解しているかどうかを確認してください。25 C で 97.0 kPa の圧力を持つ 10.0 リットルのガスの圧力を標準圧力に変化させるのに必要な温度を摂氏で求めてください。標準圧力は 101.325 kPa です。
まず、25 Cを ケルビン (298K)。ケルビン温度スケールは 絶対温度 という定義に基づいてスケーリングします。 音量 の ガス 一定（低） プレッシャー に正比例します。 温度 100 度で 凍結 そして水の沸点。
数式に数値を挿入して取得します。
97.0kPa/298K=101.325kPa/×
x について解く:
x = (101.325 kPa)(298 K)/(97.0 kPa)
x = 311.3K
摂氏で答えを得るには、273 を引きます。
x = 38.3℃
ヒントと警告
ゲイ・リュサックの法則の問題を解くときは、次の点に注意してください。
- ガスの量と量は一定に保たれます。
- 気体の温度が上昇すると、圧力が上昇します。
- 温度が下がれば圧力は下がります。
温度は、ガス分子の運動エネルギーの尺度です。低温では、分子の動きが遅くなり、容器のない壁に頻繁に衝突します。温度が上がると分子の動きも大きくなります。それらはより頻繁に容器の壁にぶつかり、圧力の増加として見られます。
直接的な関係は、温度がケルビンで指定されている場合にのみ適用されます。この種の問題を解く際に生徒が犯す最も一般的な間違いは、ケルビンへの変換を忘れたり、変換を誤って行ったりすることです。他のエラーは無視です 有効数字 答えで。問題で与えられた有効数字の最小数を使用します。
ソース
- バーネット、マーティン K. (1941)。 「温度測定の簡単な歴史」。 化学教育ジャーナル 、18(8):358。 10.1021/ed018p358
- Castka、Joseph F.;メトカーフ、H.クラーク。デイビス、レイモンドE。ウィリアムズ、ジョン E. (2002)。 現代化学 .ホルト、ラインハート、ウィンストン。 ISBN 978-0-03-056537-3。
- クロスランド M. P. (1961)、「ガスの体積を組み合わせるゲイ・リュサックの法則の起源」、 科学年代記 、17(1):1、どい: 10.1080/00033796100202521
- ゲイ・リュサック、J.L. (1809)。 「ガス状物質同士の結合に関する回顧録」。 アルクイユ会の回顧録 2: 207–234。
- ティッペンズ、ポール E. (2007)。 物理 、第7版。マグロウヒル。 386–387。