ゲイ・リュサックの法則では、体積は一定のままですが、圧力は温度に正比例します。ゲイ・リュサックの法則の通常の方程式は
P/T =定数または Pi/Ti =Pf/Tf.
どこで、
Pi と Ti は初期圧力と絶対温度です。
Pf と Tf は最終圧力と絶対温度です。
ゲイ・リュサックの法則
ゲイ・リュサックの法則では、体積は一定のままですが、圧力は温度に正比例します。法則は、温度が上昇すると圧力も上昇すると述べています。温度が上がると気体分子の運動エネルギーが大きくなり、この現象が起こります。エネルギーが増加したため、分子はより大きな力で容器の壁に衝突し、圧力が高くなります。
アモントンの法則は、ゲイ・リュサックの法則の別名です。アモントンは、現在の温度を読み取る温度計を発明することで、同じ論理を実証しました。
歴史
1802 年、フランスの科学者であり物理学者である Joseph Louis Gay-Lussac は、気体の体積を (密閉容器などで) 一定に保ち、熱を加えると、気体の圧力が上昇することを発見しました。これは、ガスのより高い運動エネルギーが原因であり、分子が容器の壁により強力に衝突します (圧力が高くなります)。
ゲイ リュサックの法則の例
冬に気温が下がると、自動車のタイヤ空気圧低下インジケータに気付くことがあります。この現象は、ゲイ リュサックの法則に見られる関係のために発生します。気温とタイヤの空気圧は密接に関係しているため、気温が下がるとタイヤの空気圧も低下します。一方、内部のガスの全体的な体積と質量は変化しません。 (タイヤの体積は温度変動が大きいと変化しますが、適度な温度変化ではほぼ一定のままです。)
プロパンタンクについても同じことが言えます。温度に応じて、タンク内の圧力が低くなったり高くなったりすることがあります。タンクの圧力計は、温度が上昇するにつれて高くなります。
温度が下がると圧力がどのように低下するかを確認するために、崩壊を実験することができます。この実験は、ゲイ リュサックの法則を完全に表したものではありませんが、温度による圧力変動の良い例です。 Gay Lussac は、テストで所定の容量のハード コンテナーを使用しました。
調理したいものを圧力鍋の中で水に沈めます。水蒸気は、液体の水の温度が上昇すると生成されます。蒸気は圧力鍋から出ることができないため、体積は変化しません。水蒸気圧は水の温度まで上昇し続け、水蒸気は水の典型的な沸点 (100 °C) を超えます。この高い温度では、食品が大幅に速く調理される場合があります。硬い肉を圧力鍋で調理すると、かなり柔らかくなります。
車を運転していると、タイヤの空気圧が変化することをご存知ですか？車のタイヤの空気圧は、走行後に上昇します。タイヤと路面の摩擦（接触力）により、タイヤ内の空気が熱くなります。タイヤは本質的に固定容積の容器であるため、空気は膨張できません。したがって、圧力が高まります — ゲイ・リュサックの法則.
ゲイ・リュサックの法則の重要性
この気体法則は、気体の温度を上げると圧力が比例して上昇することを示しているため、重要です (ただし、体積が一定である場合)。同様に、温度が下がると、それに比例して圧力も下がります。
結論
ゲイ・リュサックの法則の問題を解くときは、次の点に注意してください:
- ガスの量は一定に保たれます。
- ガスの温度が上昇すると、圧力も上昇します。
- 気温が下がると、気圧も下がります。
気体分子の運動エネルギーは温度によって測定されます。低温では分子の動きが遅くなり、容器の壁に衝突しにくくなります。分子の速度は温度が上昇するにつれて増加し、容器の壁に衝突する頻度が高くなり、圧力が上昇します。直接的な関係は、温度がケルビンの場合にのみ適用されます。この問題を解決する際に犯す最も典型的なエラーは、ケルビンへの変換を怠ったり、誤って変換したりすることです。もう 1 つの失敗は、回答に重要な数値を含めていないことです。問題で指定された最小の有効数字を使用してください。
