日期: 2024-01-09 08:18 查看: 131 次编辑

查理定律

## 气体的等容变化

一定质量的某种气体, 在体积不变时, 压强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
图 2.3-2 是气体等容变化时压强与温度的关系图像。从图 2.3-2 甲可以看出, 在等容变化过程中, 压强 $p$ 与摄氏温度 $t$ 是一次函数关系，不是简单的正比例关系。但是，如果把直线 $A B$ 延长至与横轴相交 (图 2.3-2乙), 把交点作为坐标原点, 建立新的坐标系 (图2.3-2丙), 那么, 这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。
![图片](/uploads/2024-01/image_202401095f08d56.png)

法国科学家查理在分析了实验事实后发现, 当一定质量的气体体积一定时, 各种气体的压强与温度之间都有线性关系。

可以证明, 气体的压强不太大、温度不太低时, 图 2.3-2 丙中坐标原点代表的温度就是热力学温度的 $0 \mathrm{~K}$, 也称绝对零度。所以说, 在 $p-T$ 图像中, 一定质量的某种气体的等容线是一条通过坐标原点的直线。这时, 这个规律可以表述为: 一定质量的某种气体, 在体积不变的情况下, 压强 $p$ 与热力学温度 $T$ 成正比, 即 $p \propto T$ 。写成等式的形式就是

$$
p=C T
$$

其中 $C$ 是常量。或者

$$
\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}
$$

其中 $p_1 、 T_1$ 和 $p_2 、 T_2$ 分别表示气体在不同状态下的压强和热力学温度。(2) 式反映了一定质量的某种气体的等容变化规律, 我们把它叫作查理定律 (Charles law)。

## 气体实验定律的微观解释

用分子动理论可以定性解释气体的实验定律。
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大（图2.3-3）。这就是玻意耳定律的微观解释。

一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大；只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。这就是盖-吕萨克定律的微观解释。一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。这就是查理定律的微观解释
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