Начнем с выяснения зависимости давления газа от температуры при условии неизменного объема определенной массы газа. Эти исследования были впервые произведены в 1787 г. Жаком Александром Сезаром Шарлем (1746—1823). Можно воспроизвести эти опыты в упрощенном виде, нагревая газ в большой колбе, соединенной с ртутным манометром \(M\) в виде узкой изогнутой трубки (рис. 376).
Рис. 376. При опускании колбы в горячую воду присоединенный к колбе ртутный манометр \(M\) показывает увеличение давления. \(T\) — термометр
Пренебрежем ничтожным увеличением объема колбы при нагревании и незначительным изменением объема при смещении ртути в узкой манометрической трубке. Таким образом, можно считать объем газа неизменным. Подогревая воду в сосуде, окружающем колбу, будем отмечать температуру газа по термометру \(T\), а соответствующее давление — по манометру \(M\). Наполнив сосуд тающим льдом, измерим давление \({p}_0\), соответствующее температуре \(0^{\circ}C\). Опыты подобного рода показали следующее.
1. Приращение давления некоторой массы газа при нагревании на \(1^{\circ}C\) составляет определенную часть \(\alpha\) того давления, которое имела данная масса газа при температуре \(0^{\circ}C\). Если давление при \(0^{\circ}C\) обозначить через \({p}_0\), то приращение давления газа при нагревании на \(1^{\circ}C\) есть \({p}_0+\alpha{p}_0\) .
При нагревании на \(\tau\) приращение давления будет в \(\tau\) раз больше, т. е. приращение давления пропорционально приращению температуры.
2. Величина \(\alpha\) , показывающая, на какую часть давления при \(0^{\circ}C\) увеличивается давление газа при, нагревании на \(1^{\circ}C\), имеет одно и то же значение (точнее, почти одно и тоже) для всех газов, а именно \({1 \over 273} {^\circ C^{-1}}\) . Величину \(\alpha\) называют температурным коэффициентом давления. Таким образом, температурный коэффициент давления для всех газов имеет одно и то же значение, равное \({1 \over 273} {^\circ C^{-1}}\) .
Закон Шарля
Давление некоторой массы газа при нагревании на \(1^{\circ}C\) при неизменном объеме увеличивается на \({1 / 273}\) часть давления, которое эта масса газа имела при \(0^{\circ}C\).
Следует, однако, иметь в виду, что температурный коэффициент давления газа, полученный при измерении температуры по ртутному термометру, не в точности одинаков для разных температур: закон Шарля выполняется только приближенно, хотя и с очень большой степенью точности.
Комментарии: (0)