Что такое закон Гей-Люссака?
Закон Гей-Люссака описывает, как меняется давление фиксированного количества газа при изменении температуры, если объём остаётся неизменным. Согласно ему, давление прямо пропорционально абсолютной температуре (в кельвинах): чем сильнее нагревается газ, тем чаще и сильнее его молекулы ударяются о стенки сосуда, повышая давление. Зависимость записывается формулой \(\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}\).
Как пользоваться калькулятором
Выберите, какую величину нужно найти, и введите три известных значения. Давление можно задавать в любых единицах (кПа, атм, psi) — главное, чтобы оба значения давления были выражены в одной и той же единице. А вот температуру обязательно нужно указывать в кельвинах: чтобы перевести из градусов Цельсия, прибавьте 273,15. Калькулятор мгновенно вычислит недостающую величину.
Разбор формулы
Отталкиваясь от равенства \(\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}\), можно выразить любую из переменных:
$$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1}, \quad \text{P}_1 = \frac{\text{P}_2 \times \text{T}_1}{\text{T}_2}, \quad \text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \times \text{P}_2}{\text{P}_1}, \quad \text{T}_1 = \frac{\text{T}_2 \times \text{P}_1}{\text{P}_2}.$$Поскольку закон строится на отношениях, единицы измерения давления сокращаются — важна лишь их согласованность.
Пример расчёта
В герметичном баллоне находится газ при давлении 100 кПа и температуре 300 K. Если нагреть его до 350 K при постоянном объёме, каким станет новое давление? Подставляем в формулу: $$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1} = \frac{100 \times 350}{300} = \mathbf{116{,}67 \text{ кПа}}.$$ Давление выросло, потому что температура повысилась, а объём остался прежним.
Частые вопросы
Почему температуру нужно указывать именно в кельвинах? Закон опирается на абсолютную температуру. Если использовать шкалу Цельсия (где значения бывают нулевыми или отрицательными), отношения теряют смысл. Всегда переводите: \(\text{K} = {}^\circ\text{C} + 273{,}15\).
Меняется ли объём? Нет. Закон Гей-Люссака действует только при постоянном объёме и неизменном количестве газа. Если объём меняется, используйте объединённый газовый закон.
Можно ли работать в атм или psi? Да. Подойдёт любая единица давления, если оба значения выражены одинаково — ведь в отношении единицы сокращаются.
