Zależność objętości od temperatury pod stałym ciśnieniem podał Gay-Lussac (1802). Stwierdził, że gazy ogrzewane pod stałym ciśnieniem rozszerzają się zgodnie z zależnością:
\( V_{0} \) – objętość danej masy gazu pod stałym ciśnieniem w temperaturze \( 0^oC \). Współczynnik rozszerzalności \( \alpha \) – jest jednakowy dla wszystkich gazów i wynosi 1/273 (dokładniejsze pomiary wykazały \( \alpha \) = 1/273,15) stąd:
Z równania tego wynika, że objętość gazu powinna być równa zeru, gdy temperaturę obniży się do \( -273,15^oC \). Temperaturę tę przyjął Kelvin za bezwzględne zero. Temperaturę bezwzględną w stopniach Kelvina ( \( K \)) oznacza się przez \( T \), przy czym:
Wprowadzając zamiast temperatury w skali Celsjusza temperaturę bezwzględną otrzymujemy równanie izobary:
Równanie to mówi, że
Graficzny wykres izobary dla różnych ciśnień przedstawia Rys. 1.
Treść zadania:
Jaką objętość zajmują \( 2 \ mole \) dowolnego gazu (doskonałego) pod ciśnieniem atmosferycznym ( \( 1013 hPa \)) i w temp. \( 25^oC \) (warunki standardowe)Rozwiązanie:
Jak wiemy objętość gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury \( 2 \ mole \) wodoru w warunkach normalnych zajmują \( 2 \cdot 22,4 \cdot 10^{-3} m^3 \)Dane: \( p = 1013 hPa = const, \ V_{0} = 2 \cdot 22,4 \cdot 10^{-3} m^3, \ T_{0} = 273 K, \ T_{1} = 273 = 273 + 25 = 298 K, \ V_{1} = \ ? \)
Z prawa Gay-Lussaca:
Moduł został opracowany na podstawie [1], [2], [3] oraz [4].
Bibliografia
1. J. Banaś i W. Solarski (Red.): Chemia dla inżynierów, podręcznik, AGH Uczelniane Wyd. Nauk.-Dydakt, Kraków 20082. G. Barrow: Chemia fizyczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1973
3. A. Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977
4. A. Brodskij: Fizykochemiczne właściwości materii. Cz. 2, Trzy stany skupienia i budowa cząsteczek, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1952