Закон Шарля

Зако́н Ша́рля или второй закон Гей-Люссака^[источник не указан 599 дней] — один из основных газовых законов, описывающий соотношение давления и температуры идеального газа. Экспериментальным путём зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме установлена в 1787 году Шарлем и уточнена Гей-Люссаком в 1802 году.

Термин «закон Шарля» распространён в российской учебной литературе для средних школ[1][2], но не встречается в более серьёзной литературе[3][4].

Формулировка закона

Давление некоторой массы газа при нагревании на 1 °C в неизменном объёме увеличивается на ^1/₂₇₃ часть давления при 0 °C[1].

Этот закон справедлив постольку, поскольку температура является мерой средней кинетической энергии вещества. Если кинетическая энергия газа увеличивается, его частицы сталкиваются со стенками сосуда на большей скорости, тем самым передавая стенке больший импульс и создавая более высокое давление.

Математическое выражение[1]:

${\displaystyle p=p_{0}{\biggl (}1+{{t} \over {273}}{\biggr )}}$,

где

${\displaystyle p}$ — давление газа при температуре ${\displaystyle t}$;

${\displaystyle p_{0}}$— давление газа при температуре 0° C.

Закон имеет особенно простой математический вид, если температура измеряется по абсолютной шкале, например в кельвинах[2]:

${\displaystyle \qquad P\sim {T}}$

или

${\displaystyle {\frac {P}{T}}=k}$

где:

P — давление газа,

T — температура газа по абсолютной шкале,

k — константа.

Для сопоставления параметров того же количества вещества в разных состояниях закон можно записать в виде пропорции:

${\displaystyle {\frac {P_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}}{T_{2}}}}$ или ${\displaystyle {P_{1}}{T_{2}}={P_{2}}{T_{1}}.}$

Закон Гей-Люссака, закон Шарля и закон Бойля — Мариотта вместе образуют объединённый газовый закон. В сочетании с законом Авогадро эти три газовых закона обобщаются до уравнения состояния идеального газа.

Границы применимости

Температурный коэффициент давления ^1/₂₇₃ ^1/_{° C} не остаётся постоянным в широком диапазоне температур при отсчёте по ртутному термометру. При температурах, когда газ приближается к состоянию сжижения, и для сильно сжатых газов, закон Шарля неприменим[1].

Неоднозначность терминологии

Закон Амонтона о давлении и температуре: закон давления, описанный выше, может быть приписан Гильому Амонтону, который в начале XVIII века (точнее между 1700 и 1702 годом[5][6]) обнаружил, что давление фиксированной массы газа, поддерживаемого при постоянном объёме, пропорционально его температуре. Амонтон обнаружил это при постройке «воздушного термометра».

Закон Шарля был известен как закон Шарля и Гей-Люссака, поскольку Гей-Люссак опубликовал его в 1802 году, использовав по большей части неопубликованные с 1787 года данные Шарля.^[источник не указан 599 дней]

В русско- и англоязычной научной литературе поэтому существуют некоторые различия в наименовании законов, связанных с именем Гей-Люссака. Эти различия представлены в следующей таблице:^[источник не указан 599 дней]

Русскоязычное название	Англоязычное название	Формула
Закон Гей-Люссака	Закон Шарля (en:Charles's law) Закон Гей-Люссака Закон объёмов (Volumes Law)	${\displaystyle {\frac {V}{T}}=const}$
Закон Шарля	Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law) Второй закон Гей-Люссака	${\displaystyle {\frac {P}{T}}=\mathrm {const} }$
Закон объёмных отношений	Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law)

См. также

• Закон Авогадро
• Закон Бойля — Мариотта

Примечания

1. Г. С. Ландсберг. Элементарный учебник физики. — М.: Наука, 1967. — Т. I. — С. 414. — 576 с. — 150 000 экз.
2. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. — 6-е изд. — М.: Просвещение, 1998. — С. 41—42. — 222 с. — ISBN 5-09-008431-9.
3. Политехнический словарь / гл. ред. акад. И. И. Артоболевский. — М.: Советская энциклопедия, 1976. — 608 с.
4. Физический энциклопедический словарь (рус.) / гл. ред. Б. А. Введенский, Б. М. Вул. — Москва: Советская энциклопедия, 1966. — Т. 5 Спектр—Яркость. — С. 518—519. — 576 с. — 55 000 экз.
5. Barnett, Martin K. (Aug 1841), "A brief history of thermometry", Journal of Chemical Education, 18 (8): 358. Extract. Архивная копия от 2 декабря 2021 на Wayback Machine
6. Thall’s History of Gas Laws Архивировано 8 сентября 2010 года.

Ссылки

• Закон Шарля. Изохора.
• Amonton’s Law

Литература

• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. Modern Chemistry (неопр.). — Holt, Rinehart and Winston^[англ.], 2002. — ISBN 0-03-056537-5.
• Guch, Ian. The Complete Idiot's Guide to Chemistry (неопр.). — Alpha, Penguin Group Inc., 2003. — ISBN 1-59257-101-8.
• Mascetta, Joseph A. How to Prepare for the SAT II Chemistry (неопр.). — Barron's, 1998. — ISBN 0-7641-0331-8.