Закон Шарля

Изохорный процесс (V=const) - это процесс квазистатического нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме.

Уравнение изохорного процесса для некоторой неизменной массы газа m имеет вид:

р =р_о ( 1+αt ) , при V= const и m = const (3.3)

где р_о - давление газа при температуре 0 °С, коэффициент α, равный 1/273,15 К^-1 называют температурным коэффициентом давления.

Из уравнения изохорного процесса следует, что давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с температурой.

На плоскости (р, Т) изохорные процессы при различных значениях объема V изображаются семейством прямых линий, которые называются изохорами. Большим значениям объема соответствуют изохоры с меньшим наклоном по отношению к оси температур (рисунок 3.2б).

Экспериментально зависимость давления газа от температуры исследовал французский физик Ж. Шарль (1787 г.). Поэтому уравнение изохорного процесса называется законом Шарля.

Изобары и изохоры пересекают ось температур в точке t = -1/ = -273,15 °С, определяемой из условия . Если сместить начало отсчета в эту точку, то происходит переход к шкале Кельвина (рисунок 3.3):

Т = t+1/ .

Вводя в формулы (2) и (3) термодинамическую температуру, законам Гей-Люссака можно придать более удобный вид:

или

при p = const, m = const, (3.4)

при V = const, m = const, (3.5)

где индексы 1 и 2 относятся к произвольным состояниям, лежащим на одной изобаре или изохоре.

Экспериментально установленные законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака находят объяснение в молекулярно-кинетической теории газов. Они являются следствием уравнения состояния идеального газа.