§ 10. Закон Гей-Люссака

Французский физик Гей-Люссак открыл закон (в 1802 г.), который выражает зависимость изменения объема газа от изменения его температуры при постоянном давлении.

Опыты показывают, что при нагревании вещество расширяется. Скалярная величина, измеряемая изменением единицы объема вещества, взятого при 0° С, от изменения его температуры на 1° С, называется коэффициентом объемного расширения β. Если V₀ - объем газа при 0°С, V - после нагревания на t°, V - V₀ - изменение всего первоначального объема, то изменение единицы первоначального объема при нагревании на 1° и будет коэффициентом объемного расширения

Определив коэффициенты объемного расширения для различных газов, Гей-Люссак открыл, что при постоянном давлении все газы имеют один и тот же коэффициент объемного расширения Все газы расширяются одинаково. Из формулы коэффициента объемного расширения

Заменим t° = T-273°. Получим

Заменив получим

Следовательно, V = V₀βТ.

Если объем газа при температуре T₁ обозначить V₁, а при температуре Т₂ - V₂, то V₁ = βV₀Т₁ и V₂ = βV₀Т₂. Сравнив объемы, получим формулу закона Гей-Люссака:

Для одной массы газа при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально изменению абсолютной температуры газа. Это и есть формулировка закона Гей-Люссака. Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называется изобарическим (рис. 12). Формула, выражающая закон Гей-Люссака, является уравнением изобарического состояния газа.

Рис. 12. График изобарического процесса

По закону Гей-Люссака производят расчет изменения объема газа в газгольдере (резервуар для хранения газа) с изменением температуры атмосферного воздуха; объема газа в период горения горючей смеси в цилиндре двигателя.

Задача 2. Для наблюдения расширения воздуха при нагревании колбу емкостью 0,5 л, опущенную горлышком в воду, нагрели до 47° С. После остывания воздуха в колбе до 17° С в нее зашла вода. Насколько уменьшился объем воздуха в колбе? Какова масса воды, вошедшей в колбу? Процесс изобарический. (Изменением давления воздуха в колбе пренебрегаем.)

Масса вошедшей воды m = ρΔV, m = 1000 ^кг/_м³*0,00005 м³ = 0,05 кг.

Отв.: ΔV ≈ 50 см³; m = 50 г.

Правда про парсинг сайтов export-base.ru/site_parsing.