قانون گی-لوساک چیست؟
قانون گی-لوساک (Gay-Lussac's Law) بیانگر رابطه مستقیم بین فشار و دمای مطلق (کلوین) یک گاز ایدهآل در حجم ثابت است. این قانون توضیح میدهد که چرا وقتی گاز را در یک ظرف دربسته حرارت میدهیم، فشار آن بالا میرود و ممکن است منجر به انفجار ظرف شود. این فرآیند در ترمودینامیک به نام فرآیند همحجم (Isochoric) شناخته میشود.
فرمول محاسبه P2
رابطه ریاضی قانون گی-لوساک به صورت P1/T1 = P2/T2 است. برای محاسبه فشار ثانویه، فرمول زیر استفاده میشود:
- P1فشار اولیه
- T1دمای اولیه (کلوین)
- T2دمای نهایی (کلوین)
مثالهای واقعی
۱. دیگ زودپز
آب و بخار در حجم ثابت دیگ حبس شدهاند. با افزایش دما، فشار بخار آب به شدت بالا میرود (P2 > P1) که باعث میشود آب در دمای بالاتر از ۱۰۰ درجه بجوشد و غذا سریعتر بپزد.
۲. لاستیک ماشین در تابستان
اصطکاک و گرمای جاده باعث گرم شدن هوای داخل تایر میشود. چون حجم تایر تقریبا ثابت است، فشار باد تایر بالا میرود و ممکن است خطر ترکیدن ایجاد کند.
۳. قوطی اسپری در آتش
روی اسپریها نوشته شده "در آتش نیندازید". حرارت آتش دمای گاز فشرده را بالا میبرد و طبق قانون گی-لوساک فشار آنقدر زیاد میشود که بدنه قوطی منفجر میشود.
خطاهای متداول
⚠️ هشدار: فقط کلوین!
بزرگترین اشتباه استفاده از درجه سلسیوس است. محاسبات گازها فقط با دمای مطلق (کلوین) صحیح است.
K = °C + 273.15
- فرض تغییر حجم: این قانون فقط برای ظروف صلب (حجم ثابت) است. اگر ظرف مثل بادکنک منبسط شود، باید از قانون عمومی گازها استفاده کنید.
- واحد فشار: واحد P2 همان واحد P1 است. نیازی به تبدیل اتمسفر به پاسکال نیست، مگر اینکه مسئله از شما بخواهد.