Выражение закона шарля через температуру в шкале цельсия и кельвина
Обновлено: 21.11.2024
Изохорный процесс - процесс изменения состояния газа определенной массы
при постоянном обьеме.
V=const , m=const
Для газа данной массы отношение давления газа к его термодинамической
температуре постоянно :
p1/T1=p2/T2
где p1 , p2 , T1 , T2 - давление и температура газа в начальном и конечном
состояниях.
Обьяснение закона Шарля с точки зрения молекулярно-кинетической теории .
Для газа с данной массой отношение суммы соударений
быстро движущихся молекул со стенкой к его термодинамической температуре постоянно . Из этого следует
что если нагревать газ в сосуде то соударений молекул о его стенки будет больше ровно на столько ,
на сколько нагрет газ.
Выражение закона Шарля через температуру в шкале цельсия и Кельвина.
Если при 100°С давление газа равно 1,37 атм, то при 200 °С оно равно 1,73 атм. Температура, отсчитанная по шкале Цельсия, увеличилась вдвое, а давление газа увеличилось только в 1,26 раза. Ничего удивительного в этом нет, ибо шкала Цельсия установлена условно, без всякой связи с законами расширения газа. Можно, однако, пользуясь газовыми законами, установить такую шкалу температур, что давление газа будет пропорционально температуре, измеренной по этой шкале.
В самом деле, пусть при некоторой температуре t1 давление газа равно р1, а при некоторой другой температуре t2 давление газа равно р2. По закону Шарля
Разделив эти равенства почленно, получим
(234.1)
Величину 273+t можно рассматривать как значение температуры, отсчитанное по новой температурной шкале, единица которой такая же, как и у шкалы Цельсия, а за
Рис. 385. График, выражающий закон Шарля
нуль принята точка, лежащая на 273 °С ниже точки, принятой за нуль шкалы Цельсия, т. е. точки таяния льда. Нуль этой новой шкалы называют абсолютным нулем. Это название обусловлено тем, что, как было доказано английским физиком Вильямом Томсоном Кельвином (1824—1907), ни одно тело не может быть охлаждено ниже этой температуры. Эту новую шкалу называют термодинамической шкалой температур. Таким образом, абсолютный нуль указывает температуру, равную —273 °С, и представляет собой температуру, ниже которой не может быть ни при каких условиях охлаждено ни одно тело.
Температура 273+t представляет собой термодинамическую температуру тела, имеющего по шкале Цельсия температуру, равную t. Обычно термодинамическую температуру обозначают буквой Т. Единица термодинамической шкалы температур носит название кельвин (К) и является одной из основных единиц СИ. Кельвин совпадает с градусом Цельсия.
Между температурой t, отсчитанной по шкале Цельсия, и термодинамической температурой Т имеются следующие соотношения:
T=t+273K или t=T—273 °С.
Из сказанного вытекает, что равенство (234.1) можно представить в виде
(234.2)
— давление данной массы газа при постоянном объеме пропорционально термодинамической температуре. Это — другое выражение закона Шарля.
Формулой (234.2) удобно пользоваться и в том случае, когда давление при 0°С (р0) неизвестно. Рассмотрим пример. Пусть при t1=25 °С давление газа в баллоне р1=40 атм. Каково давление при температуре t2=35°С? В данном случае термодинамические температуры газа равны соответствено
T1=273 К+25 К=298 К, T2=273 К+35 К=308 К. Пользуясь законом Шарля, можем написать
234.1. Манометр на баллоне с кислородом в помещении с температурой воздуха, равной 17 °С, показывал давление 95 атм. Этот баллон вынесли в сарай, где на другой день при температуре—13 °С показание манометра было 85 атм. Возникло подозрение, что часть кислорода из баллона была израсходована. Проверьте, правильно ли это подозрение.
Читайте также: