Закон Шарля. Изохора
В 1787 году Ж. Шарль экспериментально установил, что при постоянном объеме давление данной массы газа прямо пропорционально температуре.
Закон Шарля При неизменном объеме V отношение давления p данной массы газа m к его абсолютной температуре T есть величина постоянная.
Термодинамический процесс, во время которого объем остается неизменным, называется изохорным (от греческих слов isos — равный и chora — занимаемое место), а линия, которая его изображает — изохорой
Математически закон Ж. Шарля можно записать в виде:
\( \dfrac{p}{T} = const \) если \( m = const, V = const \)
Закон Шарля может быть записан в виде:
\[ p = \dfrac{p_0}{T_0}T = p_0 \alpha_p T \]
где p0 – давление газа при T = T0 = 273,15 К (то есть при температуре 0 °С). Коэффициент, равный 1/273,15 К–1, называют температурным коэффициентом давления
Для сравнения того же вещества при двух различных условиях, закон можно записать в виде:
\( \dfrac{P_1}{T_1} = \dfrac{P_2}{T_2} \) или \( P_1 \cdot T_2 = P_2 \cdot T_1 \)
Закон Шарля справедлив только для идеального газа. Он применим с определенной степенью точности к реальным газам при низких давлениях и невысоких температурах (например, атмосферный воздух, продукты сгорания в газовых двигателях и пр.)
Согласно закону Шарля изохорные процессы происходят так, что между давлением и температурой идеального газа существует линейная зависимость — при повышении температуры данной массы газа его давление возрастает.
Закон Шарля выводится как частный случай из уравнения Менделеева–Клапейрона:
\( p\cdot V = v\cdot R\cdot T \)
где R – универсальная газовая постоянная (R = 8,31441 Дж/моль∙К), ν – число молей вещества, P – давление газа, V – объем газа, T – температура газа.
Он может быть получен как следствие основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа:
\( p = n \cdot k \cdot T \)
где k = 1,38 Дж/К – постоянная Больцмана
