Русская Википедия:Закон Гей-Люссака
Закон Гей-Люссака — закон пропорциональной зависимости объёма газа от абсолютной температуры при постоянном давлении (то есть в изобарном процессе), 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 терминологии
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 (Charles's law) Закон Гей-Люссака Закон объёмов (Volumes Law) |
<math>V/T=\mathrm{const}</math> |
| Закон Шарля | Закон Гей-Люссака (Gay-Lussac's law) Второй закон Гей-Люссака |
<math>P/T=\mathrm{const}</math> |
| Закон объёмных отношений | Закон Гей-Люссака (Gay-Lussac's law) |
История открытия
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:
- <math>\ V_{100}-V_0=kV_0,</math>
где <math>V_{100}</math> — объём данного количества газа при температуре 100 °C; <math>V_0</math> — объём того же газа при 0 °C; <math>k</math> — 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 <math>k</math> значение <math>\frac1{2{,}6666}</math>, что достаточно близко к современному значению, равному <math>\frac1{2{,}7315}</math>.
Формулировка закона
Закон Гей-Люссака в современной формулировке утверждает, что при постоянном давлении объём постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре. Математически закон выражается следующим образом:
- <math>V\sim T</math>
или
- <math>\frac{V}{T}=\mathrm{const},</math> P=const
где <math>V</math> — объём газа, <math>T</math> — температура,P–давление.
Если известно состояние газа при неизменном давлении и двух разных температурах, закон может быть записан в следующей форме:
- <math>\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}\quad</math>
или
- <math>{V_1}{T_2}={V_2}{T_1}</math>.
Закон объёмных отношений
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.
Примечания
Литература
