Что такое закон Гей-Люссака?
Закон Гей-Люссака описывает, как изменяется давление фиксированного количества газа в герметичном жёстком сосуде при изменении температуры. Если объём и число молекул газа остаются постоянными, давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре. Проще говоря: нагреваем газ — давление растёт, охлаждаем — падает. Именно поэтому на аэрозольных баллончиках пишут «не нагревать», а давление в автомобильных шинах меняется от сезона к сезону.
Формула
Закон записывается в виде \(\text{P}_1 / \text{T}_1 = \text{P}_2 / \text{T}_2\), где \(\text{P}_1\) и \(\text{T}_1\) — начальные давление и температура, а \(\text{P}_2\) и \(\text{T}_2\) — конечные значения. Температуру обязательно нужно брать в Кельвинах (K = °C + 273,15); при использовании градусов Цельсия ответ получится неверным, ведь соотношение справедливо только для абсолютной шкалы. Чтобы найти неизвестную величину, преобразуйте формулу:
$$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1}$$или
$$\text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \times \text{P}_2}{\text{P}_1}$$
Как пользоваться калькулятором
Выберите, какую величину нужно найти, и введите три остальных известных значения. Давление можно указывать в любых единицах (кПа, атм, psi) — главное, чтобы оба значения давления были в одной и той же единице; результат получится в ней же. Температуру задавайте только в Кельвинах. Нажмите «Рассчитать» — и недостающее значение появится мгновенно.
Разбор примера
Газ при 100 кПа и 300 K нагревают до 400 K при постоянном объёме. Новое давление: $$\text{P}_2 = 100 \times 400 / 300 = \mathbf{133{,}33 \text{ кПа}}$$ Давление выросло, потому что увеличилась температура.
Частые вопросы
Почему температуру нужно указывать в Кельвинах? Пропорциональность работает только на абсолютной температурной шкале, где 0 означает полное отсутствие теплового движения. У шкалы Цельсия ноль смещён, поэтому соотношения отношений теряют смысл.
Меняется ли объём в этом законе? Нет. Закон Гей-Люссака предполагает, что сосуд жёсткий, поэтому объём и количество молей газа остаются неизменными. Если объём меняется, используйте объединённый газовый закон.
Можно ли использовать psi или атм? Да, подойдёт любая единица давления, лишь бы оба значения были в одной и той же. Ответ вернётся в той же единице.
