Закон Гей-Люссака

Анимация, представляющая зависимость объёма газа от температуры (закон Гей-Люссака)

Закон Гей-Люссака — закон пропорциональной зависимости объёма газа от абсолютной температуры при постоянном давлении, названный в честь французского физика и химика Жозефа Луи Гей-Люссака, впервые опубликовавшего его в 1802 году.

Следует отметить, что в англоязычной литературе закон Гей-Люссака обычно называют законом Шарля и наоборот. Кроме того, законом Гей-Люссака называют также химический закон объёмных отношений.

Неоднозначность терминологииПравить

В русско- и англоязычной научной литературе существуют некоторые различия в наименовании законов, связанных с именем Гей-Люссака. Эти различия представлены в следующей таблице.

Русскоязычное название Англоязычное название Формула
Закон Гей-Люссака Закон Шарля (en:Charles's law)
Закон Гей-Люссака
Закон объёмов (Volumes Law)
 
Закон Шарля Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law)
Второй закон Гей-Люссака
 
Закон объёмных отношений Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law)  

История открытияПравить

Неоднозначность терминологии связана с историей открытия газовых законов. Закон объёмов (называемый в русскоязычной литературе законом Гей-Люссака) впервые был опубликован в открытой печати в 1802 году Гей-Люссаком[1], однако сам Гей-Люссак считал, что открытие было сделано Жаком Шарлем в неопубликованной работе, относящейся к 1787 году. Независимо от них закон был открыт в 1801 году английским физиком Джоном Дальтоном. Кроме того, качественно закон был описан французом Гийомом Амонтоном в конце XVII века.

За кем бы ни оставался приоритет этого открытия, Гей-Люссак первым продемонстрировал, что закон применим ко всем газам, а также к парам летучих жидкостей при температуре выше точки кипения. Математически он выразил своё открытие так:

 

где   — объём данного количества газа при температуре 100 °C;   — объём того же газа при 0 °C;   — константа, одинаковая для всех газов при одинаковом давлении. Эта формулировка не использует понятие абсолютной температуры, поскольку в то время оно ещё не было введено.

Гей-Люссак дал для константы   значение  , что достаточно близко к современному значению, равному  .

Формулировка законаПравить

Закон Гей-Люссака в современной формулировке утверждает, что при постоянном давлении объём постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре. Математически закон выражается следующим образом:

 

или

  P=const

где   — объём газа,   — температура,P–давление.

Если известно состояние газа при неизменном давлении и двух разных температурах, закон может быть записан в следующей форме:

  

или 

 .

Закон объёмных отношенийПравить

Согласно закону объёмных отношений, если два газа участвуют в химической реакции, то отношение их объёмов, измеренных при одинаковой температуре и давлении образуют дробь, числитель и знаменатель которой являются небольшими целыми числами[2].

Этот закон отражает тот факт, что

  • одинаковые объёмы газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковые количества молекул (закон Авогадро);
  • в химической реакции участвует целое количество молекул и на одну молекулу вещества приходится одинаковое количество молекул другого вещества (стехиометрия химической реакции), которое определяется коэффициентами уравнения реакции.

ПримечанияПравить

  1. Gay-Lussac, J. L. Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs // Annales de chimie. — 1802. — Vol. XLIII. — P. 137. Выдержки из статьи в английском переводе.
  2. Gay-Lussac's Law of Combining Gas Volumes (англ.). Дата обращения 22 декабря 2018.

ЛитератураПравить