
【化】 Gay-Lussac law
about; annex; canopy; casing; cover; lid; shell; top; build
【化】 cap; cover; lid
【醫】 cap; coping; operculum; roof; tegmen; tegmentum; veil
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
law
【化】 law
【醫】 law
蓋-呂薩克定律(Gay-Lussac's Law)是描述理想氣體行為的基本定律之一,主要探讨氣體在恒定體積下壓強與溫度的線性關系,以及氣體反應中的體積比例關系。該定律由法國化學家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克(Joseph Louis Gay-Lussac)于19世紀初提出,對化學和物理學的發展具有重要意義。
壓強-溫度關系(Volume Constant)
當氣體體積保持不變時,其壓強(P)與熱力學溫度(T)成正比,即:
$$
frac{P_1}{T_1} = frac{P_2}{T_2}
$$
例如:密閉容器中的氣體加熱時,溫度升高導緻壓強增大。
氣體反應體積比定律(Combining Volumes)
在相同溫度和壓強下,參與化學反應的氣體體積成簡單整數比。
例如:氫氣與氯氣化合生成氯化氫的反應中,體積比為 ( text{H}_2 : text{Cl}_2 : text{HCl} = 1 : 1 : 2 ) 。
定義氣體定律術語标準,強調蓋-呂薩克定律在物态方程中的地位。
來源:IUPAC Gold Book, "Gay-Lussac's law"
系統闡述定律的數學推導與實驗驗證(第9版,第1章)。
來源:Oxford University Press
分析定律在氣體傳感器設計中的應用(J. Phys. Chem. 2020)。
來源:ACS Publications
注:本文内容基于經典物理化學理論及權威學術出版物,符合科學共識與教育規範。
蓋-呂薩克定律是描述氣體在等壓條件下體積與溫度關系的實驗定律,以下是詳細解釋:
一定質量的理想氣體,在壓強保持不變時,體積與熱力學溫度成正比。其數學表達式為: $$ frac{V_1}{T_1} = frac{V_2}{T_2} = C quad text{或} quad V = CT $$ 其中:
另一種表述形式為: $$ V = V_0 left(1 + frac{t}{273.15}right) $$ 式中$V_0$為0℃時的體積,$t$為攝氏溫度,$frac{1}{273.15}$為體積膨脹系數。
例如,若某氣體在27℃(300K)時體積為2L,溫度升至127℃(400K)時體積變為: $$ frac{V_1}{T_1} = frac{V_2}{T_2} Rightarrow V_2 = frac{2 times 400}{300} approx 2.67 , text{L} $$
在理想氣體狀态方程$pV = nRT$中,當壓強$p$固定時,可推導出蓋-呂薩克定律。
注意:該定律與化學反應中的氣體體積比例定律(同溫同壓下氣體反應體積成整數比)名稱相同但内容不同,需注意區分。
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