Свойства газов — страница 9

  • Просмотров 9433
  • Скачиваний 547
  • Размер файла 70
    Кб

Исследова­ние зависимости объема газа от температуры при неизмен­ном давлении было произведено французским физиком и химиком Гей-Люссаком (1778—1850) в 1802 г. Опыты показали, что увеличение объема газа пропорцио­нально приращению температуры. Поэтому тепловое расши­рение газа можно, так же как и для других тел, охарактери­зовать при помощи коэффициента объемного расширения b. Оказалось, что для газов этот закон соблюдается

гораздо лучше, чем для твердых и жидких тел, так что коэф­фициент объемного расширения газов есть величина, практически постоянная даже при очень значительных повыше­ниях Температуры, тогда как для жидких и твердых тел это; постоянство соблюдается лишь приблизительно. Отсюда найдем: (4) Опыты Гей-Люссака и других обнаружили замечательный результат. Оказалось, что коэффициент объемного расширения у всех газов одинаков (точнее,

почти одинаков) и равняется = 0,00366 . Таким образом, при нагревании при постоянном давлении на1° объем некоторой массы газа увеличивается на того объема, который эта масса газа занимала при 0°С (закон Гей-Люссака). Как видно, коэффициент расширения газов совпадает с их термическим коэффициентом давления. Следует отметить, что тепловое расширение газов весьма значительно, так что объем газа при 0°С заметно отли­чается от объема при

иной, например при комнатной, температуре. Поэтому, как уже упоминалось, в случае газов нельзя без заметной ошибки заменить в формуле (4) объем объемом V. В соответствии с этим формуле расширения для газов удобно придать следующий вид. За начальный объем примем объем при температуре 0°С. В таком случае приращение температуры газа t равно температуре, отсчитанной по шкале Цельсия t. Следова­тельно, коэффициент объемного расширения

откуда (5) Так как То (6) Формула (6) может служить для вычисления объема как при температуре выше ОoС, так и при температуре ниже 0°С. В этом последнем случае I отрицательно. Следует, однако, иметь ввиду, что закон Гей-Люссака не оправды­вается, когда газ сильно сжат или настолько охлажден, что он приближается к состоянию сжижения. В этом случае пользоваться формулой (6) нельзя. Графики, вы­ражающие законы Шар­ля и Гей-Люссака Бу­дем по

оси абсцисс от­кладывать температуру газа, находящегося в по­стоянном объеме, а по оси ординат — его дав­ление. Пусть при 0°С давление газа равно 1 кГ|см2. Пользуясь законом Шарля, мы можем вычислить его давление при 1000 С, при 200°С, при 300°С и т. д. 0° 100° 200° 300° 400° 500° Давление (в кГ1см2) 1 1,37 1,73 2,10 2,47 2,83 Нанесем эти данные на график. Мы получим наклон­ную прямую линию. Мы можем продолжить этот график и в сторону отрицательных температур.