第四節 氣壓定律
實驗
  • 用燒瓶封存一定量的氣體,並外接一個氣壓計。初始時,燒瓶內的氣壓等於外界大氣壓,溫度為室溫。
  • 將燒瓶置於水中,通過加熱水來提升燒瓶內氣體的溫度。可見氣體的氣壓隨溫度上升而增大。
  • 溫度改變的過程中,氣體的體積沒有變化。
  • 全過程中應不斷攪拌水,使水溫均勻分佈。
  • 記錄在不同的溫度下,燒瓶內的氣壓。可見氣壓隨溫度變化的關係線為一直線。
測量氣體壓強與溫度關係的實驗的示意圖。
開氏溫度

攝氏溫標下,氣體的壓強隨溫度變化的關係線雖為一直線,卻不經過原點,即壓強與攝氏溫度不成正比

如果我們把這直線向後延伸,便會發現直線與溫度軸相交於 \(-273\textrm{°C}\)。改變燒瓶的容積,或選用不同的氣體,重複以上實驗,會得到類似的直線,均與溫度軸交於同一點。這點稱為絕對零度

開氏溫標用絕對零度作為零點。它與攝氏溫度關係為 \[\textrm{開氏溫度}=\textrm{攝氏溫度}+273\] 如果改用開氏溫標,則上述直線將經過原點,即壓強與開氏溫度成正比

攝氏溫標下,一組氣壓與溫度的關係線。

開氏溫標下,同一組氣壓與溫度的關係線。

氣壓定律

上述實驗可總結為氣壓定律:對於固定質量的氣體,當其體積不變時,其壓強與溫度成正比。

其數式表示為 \[p\propto T ~~~ \textrm{或} ~~~ \frac{p}{T}=\textrm{常數}.\]

此處 \(T\) 為氣體的開氏溫度,\(p\) 為氣體的壓強。

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