Gay-Lussac-törvény

Joseph Louis Gay-Lussac (ejtsd: zsozef lui gelüszák; IPA: [ʒozɛf lwi ɡelysak] 1778–1850) francia vegyészről három törvényt neveztek el, mindhárom a gázok állapotváltozásairól ír, és mindhárom ismert más néven is. E három közül Gay-Lussac-törvény alatt a magyar tankönyvekben általában az ideális gázok állandó térfogat melletti állapotváltozását leíró összefüggést értik (melynek nemzetközileg elterjedt neve: Amontons-törvény).

Ideális gáz izochor állapotváltozása (1802)

Ismert mint Amontons-törvény (ejtsd: /amonton/; Guillaume Amontons francia feltaláló, fizikus után) vagy mint Gay-Lussac második törvénye. Egy adott térfogatú gáz nyomása (p) egyenesen arányos a hőmérsékletével (T), vagyis izochor feltételek között a gáz nyomásának és hőmérsékletének hányadosa állandó.

Képletben kifejezve:

{\frac {p}{T}}=k

, ahol k állandó.

p-T grafikon

A gáz hőmérséklete a mozgási energiájának mértéke. Ahogy a gáz mozgási energiája nő, a molekulái egyre gyakrabban ütköznek a tartály falával nagyobb nyomást okozva.

Ha ábrázoljuk adott térfogatú és anyagmennyiségű gáz nyomását a hőmérséklet függvényében, egyenest kapunk. Ha a grafikont több, különböző mennyiségű gázzal elvégezzük, azt tapasztaljuk, hogy az egyenes meredeksége változhat, de a hőmérséklet tengelyét mindig -273,15˚C-nál metszi. Ez a megfigyelés adta később az ötletet Lord Kelvinnek az abszolút hőmérsékleti skála bevezetésére.

Ha egy közeg két állapotát akarjuk összehasonlítani, a fenti törvényt ilyen alakba is írhatjuk:

{\frac {p_{1}}{T_{1}}}={\frac {p_{2}}{T_{2}}}\qquad \mathrm {vagy} \qquad {p_{1}}{T_{2}}={p_{2}}{T_{1}}

A Gay-Lussac-törvényből, a Charles-törvényből és a Boyle–Mariotte-törvényből levezethető az egyesített gáztörvény.

Ideális gáz izobár állapotváltozása (1802)

Ismert mint Charles törvénye (ejtsd: sárl) vagy mint Gay-Lussac első törvénye, mert Charles Gay-Lussac adatait használta fel törvénye megfogalmazásához. Ennek értelmében adott mennyiségű ideális gáz állandó nyomáson mért térfogata egyenesen arányos az abszolút hőmérsékletével (hőmérséklet kelvinben kifejezve).

ha p = állandó, akkor ${\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}\qquad$

Gázok elegyének térfogata (1809)

Ha két gáz elegye szintén gáz, akkor a két alkotórész gázok térfogatának és az elegy térfogatának arányát kis egész számokkal lehet kifejezni. Később ez a törvény vezette Avogadrót törvénye felismerésére (1811).

Források

Budó Ágoston: Kísérleti Fizika I. Budapest: Tankönyvkiadó. 1967.
Tasnádi Péter – Skrapits Lajos – Bérces György: Mechanika I. Budapest–Pécs: Dialóg Campus Kiadó. ISBN 963-9310-23-9

Kémiaportál
Fizikaportál