أمثلة على قانون الغاز المثالي لوسياك
Gay-Lussac's Gas Law
Examples
يعد قانون غاز Gay-Lussac حالة خاصة بقانون
الغاز المثالي حيث يكون حجم الغاز ثابتًا. فإن الضغط
الذي يسلطة الغاز يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة المطلقة للغاز.
يُعرف القانون أيضًا باسم قانون Gay-Lussac لدرجة حرارة الضغط.
صاغ غاي لوساك القانون بين عامي 1800 و 1802 أثناء بناء مقياس حرارة الهواء. تستخدم
مشكلات المثال هذه قانون Gay-Lussac للعثور على ضغط
الغاز في حاوية ساخنة وكذلك درجة الحرارة التي قد تحتاج إليها لتغيير ضغط الغاز في
حاوية.
مشاكل كيمياء قانون جاي-لوساك
-
يعد قانون Gay-Lussac شكلاً من أشكال
قانون الغاز المثالي الذي يتم فيه الحفاظ على حجم الغاز ثابتًا.
-
عندما يكون الحجم
ثابتًا ، فإن ضغط الغاز يتناسب طرديًا مع درجة حرارته.
-
المعادلات المعتادة
لقانون Gay-Lussac هي
P/T= constant or Pi/Ti = Pf/Tf.
-
السبب الذي يجعل
القانون يعمل هو أن درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية ، لذلك مع زيادة
الطاقة الحركية ، تحدث المزيد من تصادمات الجسيمات ويزيد الضغط. إذا انخفضت درجة الحرارة
، فهناك طاقة حركية أقل وتقليل الاصطدامات وضغط أقل.
امثلة على قانون Gay-Lussac
1-
تحتوي أسطوانة
سعة 20 لتر على 6 (atm) من الغاز عند
27 درجة مئوية. ماذا سيكون ضغط الغاز إذا تم تسخين الغاز إلى 77 درجة مئوية؟
لحل المسئلة ، ما عليك سوى اتباع الخطوات التالية:
يبقى حجم الاسطوانة دون تغيير بينما يتم تسخين الغاز بحيث يتم تطبيق قانون غاز Gay Lussac. يمكن التعبير عن قانون غاز Gay Lussac على النحو التالي:
Pi/Ti = Pf/Tf.
Pi و Ti
هما الضغط الأولي ودرجات الحرارة المطلقة
Pf و Tf
هما الضغط النهائي ودرجة الحرارة المطلقة
أولاً ، قم بتحويل درجات الحرارة إلى درجات حرارة مطلقة.
Ti = 27 C = 27 + 273 K = 300 K
Tf = 77 C = 77 + 273 K = 350 K
استخدم هذه القيم في معادلة Gay-Lussac وحلها من أجل
Pf.
Pf = PiTf / Ti
Pf = (6 atm) (350K) / (300 K)
Pf = 7 atm
الإجابة التي تستنتجها ستكون:
سيزيد الضغط إلى 7 atm بعد تسخين الغاز من 27 درجة مئوية إلى 77 درجة مئوية.
مثال آخر
تعرف على ما إذا كنت تفهم هذا المفهوم عن طريق حل مسئلة أخرى:
2-
أوجد درجة الحرارة
المئوية اللازمة لتغيير ضغط 10.0 لتر من الغاز الذي يحتوي على ضغط 97.0 كيلو باسكال
عند 25 درجة مئوية إلى الضغط القياسي. الضغط القياسي هو 101.325 كيلو باسكال.
أولاً ، قم بتحويلC 25 إلى
Kelvin (298K). تذكر أن مقياس درجة حرارة كيلفن هو مقياس درجة حرارة مطلق
يعتمد على تعريف أن حجم الغاز في الضغط الثابت (المنخفض) يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة
وأن 100 درجة تفصل بين نقاط التجمد والغليان في الماء.
أدخل الأرقام في المعادلة للحصول على:
97.0 kPa / 298 K = 101.325 kPa / x
solving for x:
x = (101.325 kPa)(298 K)/(97.0 kPa)
x = 311.3 K
Subtract 273 to get the answer in Celsius.
x = 38.3 C
نصائح وتحذيرات
ضع هذه النقاط في الاعتبار عند حل مشكلة قانون Gay-Lussac:
-
حجم وكمية الغاز
ثابتان.
-
إذا زادت درجة
حرارة الغاز ، يزداد الضغط.
-
إذا انخفضت درجة
الحرارة ، انخفض الضغط.
-
درجة الحرارة هي
مقياس للطاقة الحركية لجزيئات الغاز. عند درجة حرارة منخفضة ، تتحرك الجزيئات ببطء
أكثر وستصطدم بجدار الحاوية بشكل متكرر. كلما زادت درجة الحرارة زادت حركة الجزيئات.
وهي تضرب جدران الحاوية في كثير من الأحيان ، والتي تعتبر زيادة في الضغط.
-
العلاقة المباشرة
تنطبق فقط إذا تم إعطاء درجة الحرارة في كلفن. إن أكثر الأخطاء شيوعًا التي يرتكبها
الطلاب أثناء العمل في هذا النوع من المشكلات هي نسيان التحويل إلى Kelvin أو إجراء التحويل بطريقة غير صحيحة. الخطأ الآخر هو إهمال الأرقام المهمة
في الإجابة. استخدم أقل عدد من الأرقام المهمة الواردة في المشكلة.
المصادر :
Sources
- Barnett, Martin K. (1941).
"A brief history of thermometry". Journal of Chemical Education, 18 (8): 358. doi:10.1021/ed018p358
- Crosland, M. P. (1961),
"The Origins of Gay-Lussac's Law of Combining Volumes of
Gases", Annals of Science, 17 (1): 1, doi:10.1080/00033796100202521
- Gay-Lussac, J. L. (1809).
"Mémoire sur la combinaison des substances gazeuses, les unes avec
les autres" (Memoir on the combination of gaseous substances with
each other). Mémoires de la Société d'Arcueil 2: 207–234.
Tippens, Paul E. (2007). Physics, 7th ed. McGraw-Hill. 386–387
Comments
Post a Comment