Gay-Lussac

Das erste Gesetz von Gay-Lussac, auch Gesetz von Charles, besagt, dass das Volumen idealer Gase bei konstantem Druck und gleichbleibender Stoffmenge direkt proportional zur Temperatur ist. Ein Gas dehnt sich also bei einer Erwärmung aus und zieht sich bei einer Abkühlung zusammen. Dieser Zusammenhang wurde 1787 von Jacques Charles und 1802 von Joseph Louis Gay-Lussac erkannt.

Für p = const und n = const gilt:

[math]V \sim T \qquad \qquad \frac{V}{T} = \text{const} \qquad \qquad \frac{V_1}{V_2} = \frac{T_1}{T_2}[/math]

Das ursprüngliche Gesetz von Gay-Lussac lautet:

[math]V(T) = V_0 \left(1 + \gamma_0 [T - T_0]\right) \qquad \text{mit} \qquad \gamma_0 = \frac{1}{T_0} = \frac{1}{273{,}15\ \mathrm{K}}[/math]

Hierbei ist T₀ die Temperatur am Nullpunkt der Celsiusskala, also 273,15 K oder 0 °C. Demhingegen ist T die gesuchte Temperatur, wobei man darauf achten muss, die gleiche Einheit wie bei T₀ zu verwenden. Analog ist V das Volumen bei T, V₀ das Volumen bei T₀ und γ₀ der Volumenausdehnungskoeffizient bei T₀, wobei für ideale Gase allgemein γ = 1/T gilt.

Aus dieser Gleichung kann man folgern, dass es einen absoluten Temperaturnullpunkt geben muss, da die Gleichung für diesen ein Volumen von Null voraussagt und das Volumen nicht negativ werden kann. Ihre empirische Basis ist daher auch Grundlage für die absolute Temperaturskala.

Das Gesetz von Gay-Lussac ist ein Spezialfall des universellen Gasgesetzes, auch thermische Zustandsgleichung des idealen Gases genannt.