第五節 查理定律
實驗
  • 用針筒封存一定量的氣體。初始時,氣體溫度為室溫。
  • 將針筒置於水中,通過加熱水來提升針筒瓶內氣體的溫度。可見氣體的體積隨溫度上升而增大。
  • 溫度改變的過程中,針筒內的氣壓固定不變。
  • 加熱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,針筒內氣體的體積。可見體積隨溫度變化的關係線為一直線。
測量氣體體積與溫度關係的實驗的示意圖。
開氏溫度

攝氏溫標下,氣體的體積隨溫度變化的直線不經過原點。如將此直線向後延伸,便會發現直線與溫度軸交於 \(-273\textrm{°C}\)。改變實驗條件(比如在針筒活塞上加一砝碼,增加針筒內的氣壓),重複實驗,會得到類似的直線,同樣交於這一點。

如果改用開氏溫標,則上述直線將經過原點,即體積與開氏溫度成正比

攝氏溫標下,一組體積與溫度的關係線。

開氏溫標下,同一組體積與溫度的關係線。

查理定律

上述實驗可總結為查理定律:對於固定質量的氣體,當其壓強不變時,其體積與溫度成正比。

其數式表示為 \[V\propto T.\]

此處 \(T\) 為氣體的開氏溫度,\(p\) 為氣體的體積。

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