Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии по
Механика сплошной среды
Законы
Сохранение
Неравенства
Механика твердого тела
Гидравлическая механика
Жидкости
Жидкости
Газы
Плазма
Реология
Умные жидкости
  • Электрореологический
  • Магнитореологический
  • Феррожидкости
Ученые
  • Бернулли
  • Бойл
  • Коши
  • Чарльз
  • Эйлер
  • Гей-Люссак
  • Гук
  • Ньютон
  • Навье
  • Нолл
  • Паскаль
  • Стокса
  • Truesdell
  • v
  • т
  • е

Закон Гая (более правильно называемый законом Амонтона ) гласит, что давление данной массы газа напрямую зависит от абсолютной температуры газа, когда объем поддерживается постоянным. [1]

Математически это можно записать в виде: . Это частный случай закона идеального газа .

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] , что он первым опубликовал убедительные доказательства, показывающие взаимосвязь между давлением и температурой фиксированной массы газа, сохраняемой в постоянном объеме. [4]

Эти законы также известны по- разному , как Закон давления или закон Амонтона игровых и закон Дальтона соответственно. [3] [4] [5] [6]

Закон объединения объемов [ править ]

Согласно STP , реакция между тремя кубическими метрами газообразного водорода и одним кубическим метром газообразного азота дает около двух кубических метров аммиака .

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 простыми целыми числами .

Например, Гей-Люссак обнаружил, что два объема водорода и один объем кислорода будут реагировать с образованием двух объемов газообразной воды. Основываясь на результатах 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 (например, 100 мл и 50 мл), имеют простое соотношение 2: 1.

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

Закон давления-температуры [ править ]

Этот закон часто называют законом давления-температуры Гей-Люссака , который между 1800 и 1802 годами обнаружил 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 фиксированной массы и фиксированного объема находится прямо пропорциональна абсолютной температуре газовой в.

Связь между законами Бойля , Шарля , Гей-Люссака , Авогадро , комбинированного и идеального газа с постоянной Больцмана k B =р/N A знак равно п R/N (в каждом законе свойства, обведенные кружком, являются переменными, а свойства, не обведенные кружком, считаются постоянными)

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

или же

куда:

P - давление газа,
T - температура газа (измеряется в кельвинах ),
k - постоянная величина .

Этот закон верен, потому что температура является мерой средней кинетической энергии 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:

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, а Гей-Люссак мог экспериментировать с несколькими типами обычных газов, такими как кислород, азот и водород. [17]Гей-Люссак приписал свои открытия Жаку Шарлю, потому что он использовал большую часть неопубликованных данных Чарльза с 1787 года - следовательно, закон стал известен как закон Шарля или закон Шарля и Гей-Люссака. [18]

(Амонтон) закон Гей-Люссака, закон Шарля и закон Бойля формируют закон объединенного газового . Эти три закона газа в сочетании с законом Авогадро можно обобщить с помощью закона идеального газа .

Расширение газов [ править ]

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

См. Также [ править ]

  • Закон Авогадро  - Связь 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  - взаимосвязь между объемом и температурой газа при постоянном давлении
  • Комбинированный газовый закон  - комбинация газовых законов Шарля, Бойля и Гей-Люссака

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Закон Гей-Люссака" . LibreTexts . 2016-06-27 . Проверено 5 декабря 2018 .
  2. ^ Лагассе, Поль (2016), «Джозеф Луи Гей-Люссак» , Колумбийская электронная энциклопедия (6-е издание, 2-е изд.), Колумбийский университет, ISBN 978-0787650155[ требуется страница ]
  3. ^ a b Палмер, WP (1991), "Филателия, преподавание естественных наук и история науки" (PDF) , Lab Talk , 35 (1): 30–31
  4. ^ a b c Холброу, Швейцария; Амато, JC (2011), «То, что Гей-Люссак не сказал нам», Am. J. Phys. , 79 (1): 17, Bibcode : 2011AmJPh..79 ... 17H , DOI : 10.1119 / 1,3485034
  5. ^ Б Spurgin, CB (1987), "эксперименты газа экспансивность Гей-Люссак и традиционное неправильное учение 'Закона Чарльза ' ", Анналы науки , 44 (5): 489-505, DOI : 10,1080 / 00033798700200321
  6. ^ Кросленд МП (1961), "Происхождение закона Гей-Люссака объединения объемов газов", Анналы науки , 17 (1): 1, DOI : 10,1080 / 00033796100202521
  7. ^ Гей-Люссак (1809) «Мемуар л combinaison де вещества gazeuses, ль ЕНЭ ауес ль Autres» (Мемуар на комбинации газообразных веществ друг с другом), Mémoires де ли Сосит d'Аркуэль 2 : 207-234. Доступно на английском языке по адресу: Le Moyne College .
  8. ^ "Жозеф-Луи Гей-Люссак" . chemistryexplained.com .
  9. ^ Хартли Гарольд (1966). «Станислао Канниццаро, FRS (1826–1910) и Первая Международная химическая конференция в Карлсруэ». Примечания и отчеты Лондонского королевского общества . 21 (1): 56–63. DOI : 10,1098 / rsnr.1966.0006 . S2CID 58453894 . 
  10. ^ Барнетт, Мартин К. (август 1941 г.), «Краткая история термометрии», Журнал химического образования , 18 (8): 358, Bibcode : 1941JChEd..18..358B , doi : 10.1021 / ed018p358. Извлекать.
  11. ^ "История газовых законов Талла" . Архивировано из оригинала на 2010-09-08 . Проверено 16 июля 2010 .
  12. ^ См .:
    • Amontons, G. (представлен в 1699 г., опубликован в 1732 г.) "Moyens de substituer product l'action du feu à la force des hommes et des chevaux pour mouvoir les machines" (Способы удобной замены огнем силы людей и лошадей. чтобы приводить в действие машины), Mémoires de l'Académie des Sciences de Paris , 112–126; особенно см. стр. 113–117.
    • Амонтонс, Г. (представлен в 1702 г., опубликован в 1743 г.) «Discours sur quelques propriétés de l'Air, & le moyen d'en connoître la température dans tous les climats de la Terre» (Рассуждения о некоторых свойствах воздуха и о способах его использования) зная температуру во всех климатах Земли), Mémoires de l'Académie des Sciences de Paris , 155–174.
    • См. Также: Fontenelle, BB (1743) "Sur une nouvelle proprieté de l'air, et une nouvelle construction de Thermométre" (О новом свойстве воздуха и новой конструкции термометра), Histoire de l'Academie royale des Sciences , 1–8.
  13. ^ Типпенс, Пол Э. (2007). Физика, 7 изд. Макгроу-Хилл. 386–387.
  14. ↑ Купер, Кристалл (11 февраля 2010 г.). «Закон Гей-Люссака». Bright Hub Engineering. Получено с http://www.brighthubengineering.com/hvac/26213-gay-lussacs-law/, 8 июля 2013 г.
  15. ^ Верма, KS - Физическая химия Cengage, Часть 1 - Раздел 5.6.3
  16. ^ Кросленд, Морис П. (2004). Гей-Люссак: ученый и буржуа. Издательство Кембриджского университета. 119–120.
  17. ↑ Азимов, Исаак (1966). Понимание физики - движение, звук и тепло. Уокер и Ко. 191–192.
  18. ↑ Gay-Lussac (1802), «Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs» (Исследования по расширению газов и паров), Annales de Chimie 43: 137–175. На странице 157 Гей-Люссак упоминает неопубликованные находки Шарля: «Avant d'aller plus loin, je dois prévenir que quoique j'eusse reconnu un grand nombre de fois que les gaz oxigène, azote, hydrogène et acide carbonique, et l 'air atmosphérique se dilatent également depuis 0 ° jusqu'a 80 °, le cit. Charles avait remarqué depuis 15 ans la même propriété dans ces gaz; mais n'avant jamais publié ses résultats, c'est par le plus grand hasard que je je les ai connus. " (Прежде чем продолжить, я должен сообщить [вам], что, хотя я много раз осознавал, что газы кислород, азот, водород и углекислота [т.е. углекислый газ] и атмосферный воздух также расширяются от 0 ° до 80 °, гражданин Чарльз заметил 15 лет назад то же свойство у этих газов; но никогда не публиковал свои результаты,по чистой случайности я знал о них.) Доступно на английском языке по адресу: Колледж Ле Мойн .
  19. ↑ Гей-Люссак (1802). "Исследования по расширению газов и вейперов" . Annales de chimie, ou, Recueil de mémoires careant la chimie (на французском языке).

Дальнейшее чтение [ править ]

  • 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 . Alpha, 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.

Внешние ссылки [ править ]

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