Логин:   Пароль:  

Соцсети






Автор:
Написал: Amro Дата: 24-Мар-2010
Количественное исследование зависимости объема газа от температуры при неизменном давлении было произведено в 1802 г. французским физиком и химиком Жозефом Луи Гей-Люссаком (1778—1850).

Опыты показали, что приращение объема газа пропорционально приращению температуры. Поэтому тепловое расширение газа можно, так же как и для других тел, охарактеризовать при помощи температурного коэффициента объемного расширения b (§ 198). Оказалось, что для газов этот закон соблюдается гораздо лучше, чем для твердых и жидких тел, так что температурный коэффициент объемного расширения газов есть величина, практически постоянная даже при очень значительных изменениях температуры, тогда как для жидких и твердых тел это постоянство соблюдается лишь приблизительно. Введя те же обозначения, что и в § 198, найдем
[img]FORMULA 232-1[/img](232.1)
Опыты Гей-Люссака и других обнаружили замечательный результат. Оказалось, что температурный коэффициент объемного расширения b у всех газов одинаков (точнее, почти одинаков) и равняется 1/273 °С-1. Объем некоторой массы газа при нагревании на 1 °С при постоянном давлении увеличивается на 1/273 часть объема, который эта масса газа имела при 0°С (закон Гей-Люссака).

Как видно, температурный коэффициент объемного расширения газов b совпадает с их температурным коэффициентом давления a.

Следует отметить, что тепловое расширение газов весьма значительно, так что объем газа V0 при 0°С заметно отличается от объема при иной, например при комнатной, температуре. Поэтому, как уже упоминалось в § 198, в случае газов нельзя без заметной ошибки заменить в формуле (232.1) объем V0 объемом V. В соответствии с этим формуле расширения для газов удобно придать следующий вид. За начальный объем примем объем V0 при температуре 0°С. Б таком случае приращение температуры газа т равно температуре t отсчитанной по шкале Цельсия. Следовательно, температурный коэффициент объемного расширения
[img]FORMULA 232-2[/img](232.2)
Так как b=1/273 °С-1, то
[img]FORMULA 232-3[/img](232.3)
Формула (232.2) может служить для вычисления объема при температуре как выше 0°С, так и ниже 0°С. В последнем случае t будет иметь отрицательные значения. Следует, однако, иметь в виду, что закон Гей-Люссака не оправдывается, когда газ сильно сжат или настолько охлажден, что он приближается к состоянию сжижения. В этом случае пользоваться формулой (232.3) нельзя.

Совпадение коэффициентов a и b, входящих в закон Шарля и закон Гей-Люссака, не случайно. Легко видеть, что так как газы подчиняются закону Бойля — Мариотта, то a и b должны быть равны между собой. Действительно, пусть некоторая масса газа имеет при температуре 0°С объем V0 и давление р0. Нагреем ее до температуры t при неизменном объеме. Тогда давление ее, согласно закону Шарля, будет равно р=p0(1+at). С другой стороны, нагреем ту же массу газа до температуры t при неизменном давлении. Тогда, согласно закону Гей-Люссака, объем ее станет равным V=V0(1+bt). Итак, данная масса газа может иметь при температуре t объем V0 и давление p=p0(1+at) или объем V=V0(1+bt) и давление р0.

Согласно закону Бойля — Мариотта V0p=Vp0, т. е.
[img]FORMULA 232(1)[/img]

232.1. Объем воздушного шара при 0 °С равен 820 м3. Каков будет объем этого шара, если под действием лучей Солнца газ внутри него нагреется до 15 °С? Изменением массы газа вследствие вытекания его из оболочки и изменением его давления пренебречь.





Комментарии: (0) Рейтинг:
Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.036 секунды