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Gesetz von Gay-Lussac

Allgemeines:
Obwohl das Gesetz von Gay-Lussac bereits über 200 Jahre alt ist, ist es immer noch ein wichtige Gesetzmäßigkeit, die mit die Grundlage der heutigen Thermodynamik bildet. Gay-Lussac war der erste Wissenschafter, der nachwies, dass das Gasvolumen nicht nur vom Druck, sondern auch von der Temperatur abhängt. Bis zur Formulierung dieses Gesetztes war nur bekannt, dass der Druck und das Volumen von Gasen proportional zueinander sind (Gesetz von Boyle bzw. Boyle und Mariotte).
 

Gesetz von Gay-Lussac:
In den Experimenten stellte sich heraus, dass das Volumen bei konstantem Druck linear mit der Temperatur in °C zunimmt. Dazu untersuchte er die Volumenänderung eines Gases bei unterschiedlichen Temperaturen (unter konstantem Druck). Als Proportionalitätsfaktor wurder der Faktor 1/273°C bestätigt. Diese Regel gilt unabhängig vom jeweiligen gasförmigen Element (Wasserstoff, Sauerstoff... ).

Allgemein lässt sich aus dem Gesetz von Gay-Lussac ableiten (was jedem bekannt ist): Die Temperatur ist proportional zum Volumen (unter der Vorraussetzung, dass die Stoffmenge bzw. Teilchenzahl des Gases konstant bleibt).
 

Das Gesetz von Gay-Lussac heute:
Seit der Zeit von Gay-Lussac hat sich im Bereich der Physikalischen Chemie vieel getan, z.B. rechnet man heute nicht mehr in °C, sondern in der absoluten Temperatur T [in K]. Setzt man dies in die oben abgebildete Formel ein, so reduziert sich die Formel auf.

Aufgabe zum Gesetz von Gay-Lussac:
Ein ideales Gas mit einem Volumen von 5,0 Litern wird von 20°C auf 30° erwärmt. Welches Volumen hat das ideale Gas bei 30°C unter der Vorraussetzung, dass der Druck gleichbleibt?.
 
  • Berechung der Temperaturen: To = (20 + 273) K = 293 K  und T = (30 + 273) K = 303 K
  • Einsetzen der Werte: V(T) / 303 K = 5,0 L / 293 K  
  • => V(T) = 303 K (5,0 L / 293 K) ist ca. 5,2 L
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