Закон Гей-Люссака
| Часть серии о |
| Механика сплошных сред |
|---|
Закон Гей-Люссака обычно относится к закону Жозефа-Луи Гей-Люссака объединения объемов газов , открытом в 1808 году и опубликованному в 1809 году. [1] Однако иногда это относится к пропорциональности объема газа его абсолютной температуре при постоянном давлении . Последний закон был опубликован Гей-Люссаком в 1802 году. [2] но в статье, в которой он описывал свою работу, он цитировал ранее неопубликованную работу 1780-х годов Жака Шарля . Следовательно, пропорциональность объема и температуры обычно известна как закон Чарльза .
Закон объединения объемов [ править ]
Закон объединения объемов гласит, что когда газы химически реагируют друг с другом, они делают это в объемных количествах, которые имеют небольшие целочисленные соотношения (объемы, рассчитанные при одинаковых температуре и давлении).
Соотношение объемов газов-реагентов и газообразных продуктов можно выразить простыми целыми числами .
Например, Гей-Люссак обнаружил, что два объема водорода реагируют с одним объемом кислорода с образованием двух объемов газообразной воды. Говоря конкретно, 100 мл водорода соединяются с 50 мл кислорода, образуя 100 мл водяного пара: Водород (100 мл) + Кислород (50 мл) = Вода (100 мл). Таким образом, объемы объединяемых водорода и кислорода (т.е. 100 мл и 50 мл) имеют простое соотношение 2:1, как и в случае соотношения водяного пара продукта и реагирующего кислорода.
На основании результатов Гей-Люссака Амедео Авогадро в 1811 году выдвинул гипотезу, что при одинаковых температуре и давлении равные объемы газов (любого рода) содержат одинаковое количество молекул ( закон Авогадро ). Он указал, что если эта гипотеза верна, то ранее изложенный результат
- 2 объема водорода + 1 объем кислорода = 2 объема газообразной воды.
также может быть выражено как
- 2 молекулы водорода + 1 молекула кислорода = 2 молекулы воды.
Закон объединения объемов газов был публично объявлен Жозефом Луи Гей-Люссаком в последний день 1808 года и опубликован в 1809 году. [3] [4] Поскольку прямых доказательств молекулярной теории Авогадро не было, очень немногие химики приняли гипотезу Авогадро как общедействительную, пока итальянский химик Станислао Канниццаро не аргументировал ее убедительно во время Первого Международного химического конгресса в 1860 году. [5]
Закон давления и температуры [ править ]
В 17 веке Гийом Амонтон обнаружил закономерную зависимость между давлением и температурой газа при постоянном объеме. В некоторых вводных учебниках физики зависимость давления от температуры до сих пор определяется как закон Гей-Люссака. [6] [7] [8] Гей-Люссак в первую очередь исследовал взаимосвязь между объемом и температурой и опубликовал ее в 1802 году, но его работа все же включала некоторое сравнение давления и температуры. [9] Учитывая относительную технологию, доступную обоим мужчинам, Амонтон мог работать только с воздухом в качестве газа, тогда как Гей-Люссак мог экспериментировать с несколькими типами обычных газов, таких как кислород, азот и водород. [10]
Закон объёма-температуры [ править ]
Что касается зависимости объема от температуры, Гей-Люссак приписал свои открытия Жаку Шарлю , потому что он использовал большую часть неопубликованных данных Шарля 1787 года - следовательно, закон стал известен как закон Шарля или Закон Шарля и Гей-Люссака. [11]
Законы Амонтона, Чарльза и Бойля образуют объединенный газовый закон . Эти три газовых закона в сочетании с законом Авогадро могут быть обобщены законом идеального газа .
Гей-Люссак использовал формулу, полученную из ΔV/V = αΔT, чтобы определить скорость расширения α газов. Для воздуха он нашел относительное расширение ΔV/V = 37,50% и получил значение α = 37,50%/100 °C = 1/266,66 °C, что указывало на то, что значение абсолютного нуля было примерно на 266,66 °C ниже 0 °C. . [12] Величина скорости расширения α примерно одинакова для всех газов, и это также иногда называют законом Гей-Люссака. См. введение к этой статье и Закон Чарльза .
См. также [ править ]
- Закон Авогадро - Связь между объемом и количеством газа при постоянной температуре и давлении.
- Закон Бойля - Связь между давлением газа и объемом.
- Закон Шарля - Связь между объемом и температурой газа при постоянном давлении.
- Комбинированный газовый закон - комбинация газовых законов Шарля, Бойля и Гей-Люссака.
Ссылки [ править ]
- ^ «О соединении газообразных веществ друг с другом», Мемуары физики и химии Общества Аркейля , том. 2 (1809), 207–34.
- ^ «О расширении газов», Анналы химии , 43 (1802), 137-75.
- ^ Гей-Люссак (1809) «Мемуары о сочетании газообразных веществ друг с другом» , Mémoires de la Société d'Arcueil 2 : 207–234. Доступно на английском языке: Колледж Ле Мойн .
- ^ «Жозеф-Луи Гей-Люссак» . chemistryexplained.com .
- ^ Хартли Гарольд (1966). «Станислао Канниццаро, FRS (1826–1910) и Первая Международная химическая конференция в Карлсруэ». Заметки и отчеты Лондонского королевского общества . 21 (1): 56–63. дои : 10.1098/rsnr.1966.0006 . S2CID 58453894 .
- ^ Типпенс, Пол Э. (2007). Физика, 7-е изд. МакГроу-Хилл. 386–387.
- ↑ Купер, Кристал (11 февраля 2010 г.). «Закон Гей-Люссака». Яркий Хаб Инжиниринг. Получено с http://www.brighthubengineering.com/hvac/26213-gay-lussacs-law/ 8 июля 2013 г.
- ^ Верма, Канзас - Физическая химия Cengage, часть 1. Архивировано 6 мая 2021 г. в Wayback Machine - Раздел 5.6.3.
- ^ Кросланд, Морис П. (2004). Гей-Люссак: учёный и буржуа. Издательство Кембриджского университета. 119–120.
- ^ Азимов, Исаак (1966). Понимание физики: движение, звук и тепло. Уокер и компания 191–192.
- ^ Гей-Люссак (1802), «Исследования расширения газов и паров» , Annales de Chimie 43 : 137–175. На странице 157 Гей-Люссак упоминает о неопубликованных открытиях Шарля: «Прежде чем идти дальше, я должен предупредить, что, хотя я уже много раз признавал, что газы кислород, азот, водород и углекислота, а также атмосферный воздух также расширяются от 0° до 80°, гражданин Чарльз наблюдал то же самое свойство у этих газов в течение 15 лет, но никогда не публиковал свои результаты, я по большой случайности знал их». (Прежде чем идти дальше, я должен сообщить [вам], что, хотя я много раз признавал, что газы кислород, азот, водород и углекислота [т. е. углекислый газ] и атмосферный воздух также расширяются от 0° до 80°, гражданин Чарльз заметил то же самое свойство этих газов 15 лет назад, но никогда не публиковал свои результаты, поэтому я знал о них по чистой случайности.) Доступно на английском языке по адресу: И колледж Мойн .
- ^ Гей-Люссак (1802 г.). «Исследования по расширению газов и паров» . Анналы химии, или Сборник мемуаров по химии (на французском языке).
Дальнейшее чтение [ править ]
- Кастка, Джозеф Ф.; Меткалф, Х. Кларк; Дэвис, Рэймонд Э.; Уильямс, Джон Э. (2002). Современная химия . Холт, Райнхарт и Уинстон. ISBN 978-0-03-056537-3 .
- Гуч, Ян (2003). Полный справочник идиота по химии . Penguin Group Inc. Альфа, ISBN 978-1-59257-101-7 .
- Маскетта, Джозеф А. (1998). Как подготовиться к SAT II по химии . Бэрронс. ISBN 978-0-7641-0331-5 .