Gay-Lussacin laki

Gay-Lussacin laki on termodynamiikan laki, joka kuvaa vakiomassaisen ideaalikaasun käyttäytymistä vakiopaineessa (isobaarinen prosessi). Sen mukaan kaasun tilavuus on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan. Jos myös paine saa muuttua, yleistyy Gay-Lussacin laki ideaalikaasun tilanyhtälöksi.

Kahden eripaineisen kaasun tilavuus-lämpötila -kuvaajat eli isobaarit. Tilavuuden muutos on suoraan verrannollinen lämpötilan muutokseen, mikä ilmentää Gay-Lussacin lakia.

Animaatiossa tilavuuden ja lämpötilan välinen yhteys.

Historia

Lain keksi ensimmäisenä ranskalainen fyysikko ja kemisti Jacques Alexandre César Charles vuonna 1787. Myös toinen ranskalainen fyysikko ja kemisti Joseph Louis Gay-Lussac tutki samoja kaasujen lainalaisuuksia. Hänen työnsä ajoittuu vuosille 1801−1802, jolloin se myös julkaistiin ensimmäisen kerran. Gay-Lussac kuitenkin tiesi Charlesin työstä 15 vuotta aiemmin ja antoi tälle kunnian asiasta.

Tämä ideaalikaasujen periaate tunnetaan Saksassa nimellä Gay-Lussacin 1. laki, Ranskassa ja Espanjassa ja Englannissa nimellä Charlesin laki, Englannissa myös nimellä Tilavuuksien laki ja Espanjassa myös nimellä Charlesin ja Gay-Lussacin laki.

Perusteet

Vakiopaineessa ideaalikaasun tilavuus kasvaa lineaarisesti lämpötilan kasvaessa. Tämä yhteys voidaan esittää yhtälöllä V = bT, jossa b vakio, tai vaihtoehtoisesti

${\frac {V}{T}}={\textrm {vakio}}$,

eli

${\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}$.

Eräs mielenkiintoinen huomio Gay-Lussacin laissa on se, että ideaalikaasun tilavuus-lämpötilakäyrät eli isobaarit ekstrapoloituvat kohti absoluuttista nollapistettä. Toisin sanoen lämpötilassa 0 K (= −273,15 °C) ideaalikaasun tilavuus pienenisi nollaksi. Tämän huomion teki ensimmäisenä Gay-Lussac.

Katso myös

• Ideaalikaasu
• Boylen laki
• Charlesin laki
• Avogadron laki