Định luật Gay-Lussac là gì?
Định luật Gay-Lussac mô tả cách áp suất của một lượng khí xác định thay đổi theo nhiệt độ khi thể tích được giữ không đổi. Định luật phát biểu rằng áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (đo bằng Kelvin): khi khí nóng lên, các phân tử va đập vào thành bình mạnh hơn và thường xuyên hơn, làm áp suất tăng lên. Mối quan hệ này được viết là \(\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}\).
Cách sử dụng máy tính
Trước tiên, hãy chọn đại lượng bạn muốn tìm, sau đó nhập ba giá trị đã biết. Áp suất có thể dùng bất kỳ đơn vị nào (kPa, atm, psi) miễn là cả hai giá trị áp suất cùng một đơn vị. Tuy nhiên, nhiệt độ bắt buộc phải tính bằng Kelvin — để đổi từ độ C, bạn chỉ cần cộng thêm 273,15. Máy tính sẽ cho ra giá trị còn thiếu ngay lập tức.
Giải thích công thức
Xuất phát từ \(\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}\), bạn có thể biến đổi để tìm bất kỳ đại lượng nào:
$$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1}, \quad \text{P}_1 = \frac{\text{P}_2 \times \text{T}_1}{\text{T}_2}, \quad \text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \times \text{P}_2}{\text{P}_1}, \quad \text{T}_1 = \frac{\text{T}_2 \times \text{P}_1}{\text{P}_2}.$$Vì định luật dùng tỉ số nên đơn vị áp suất sẽ tự triệt tiêu — điều quan trọng duy nhất là sự nhất quán về đơn vị.
Ví dụ minh họa
Một bình kín chứa khí ở áp suất 100 kPa và nhiệt độ 300 K. Nếu bình được nung nóng lên 350 K mà thể tích không đổi, áp suất mới sẽ là bao nhiêu? Áp dụng $$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1} = \frac{100 \times 350}{300} = 116{,}67 \text{ kPa}.$$ Áp suất tăng lên vì nhiệt độ tăng trong khi thể tích vẫn giữ nguyên.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao nhiệt độ phải tính bằng Kelvin? Định luật dựa trên nhiệt độ tuyệt đối. Nếu dùng độ C (có thể bằng 0 hoặc âm) thì tỉ số sẽ vô nghĩa. Hãy luôn quy đổi: \(\text{K} = {}^\circ\text{C} + 273{,}15\).
Thể tích có thay đổi không? Không. Định luật Gay-Lussac chỉ áp dụng khi thể tích không đổi và lượng khí xác định. Nếu thể tích thay đổi, bạn cần dùng Định luật Khí Kết hợp.
Tôi có thể dùng atm hoặc psi không? Có. Bất kỳ đơn vị áp suất nào cũng được, miễn là cả hai giá trị áp suất dùng cùng một đơn vị, vì đơn vị sẽ triệt tiêu trong tỉ số.
