Закон Гей-Люссака

Количественное 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:

(3)

Опыты Гей-Люссака и других обнаружили замечательный результат. Оказалось, что

коэффициент объемного расширения у всех газов одинаков (точнее, почти одинаков)

и равняется (1/273)град^-1 = 0,00366 град^-1. Таким

образом, при нагревании при постоянном давлении на 1° объем некоторой

массы газа увеличивается на 1/273 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 V0 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 (3) объем V0 объемом V.

В соответствии с этим формуле расширения для газов удобно придать следующий вид.

За начальный объем примем объем V0 при температуре 0°С. В таком случае

приращение температуры газа t равно температуре, отсчитанной по шкале Цельсия

t. Следовательно, коэффициент объемного расширения

откуда (4)

Так как

То (5)

Формула (6) может служить для вычисления объема как при температуре выше 0⁰C, 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 (5) нельзя.