什么是盖-吕萨克定律?
盖-吕萨克定律描述了密闭刚性容器中一定量气体的压强如何随温度变化。当气体的体积和分子数保持不变时,气体的压强与其绝对温度成正比。换句话说,给气体加热,压强会升高;让它冷却,压强则会下降。这正是为什么气雾罐(喷雾罐)会警告不要受热加温,也是汽车轮胎气压会随季节变化的原因。
公式
该定律写作 \(\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}\),其中 \(\text{P}_1\) 和 \(\text{T}_1\) 是初始压强和温度,\(\text{P}_2\) 和 \(\text{T}_2\) 是末态的值。温度必须使用开尔文(K = ℃ + 273.15);若用摄氏度会得到错误结果,因为这个比例关系只在绝对温标上成立。要求某个未知量,只需变形:$$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1}$$或 $$\text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \times \text{P}_2}{\text{P}_1}$$
如何使用本计算器
先选择你要求解的变量,再输入其余三个已知量。压强可以使用任何单位(kPa、atm、psi),只要两个压强用的是同一种单位即可,计算结果也会以同一单位给出。温度必须用开尔文。点击计算,立刻得到缺失的那个值。
实例演算
一定量气体在 100 kPa、300 K 下,在恒容条件下被加热到 400 K。新的压强为 $$\text{P}_2 = \frac{100 \times 400}{300} = \textbf{133.33 kPa}$$压强升高是因为温度升高了。
常见问题
为什么温度一定要用开尔文?这种正比关系只在绝对温标上成立,绝对温标的 0 代表分子没有热运动。摄氏度的零点是偏移过的,所以用它计算比例会失效。
这个定律里体积会变吗?不会。盖-吕萨克定律假设容器是刚性的,因此气体的体积和摩尔数都保持不变。如果体积会变化,请改用理想气体联合定律(Combined Gas Law)。
可以用 psi 或 atm 吗?可以,任何压强单位都行,只要两个压强使用相同的单位即可,结果会以该单位返回。