三、气体的等容变化 查理定律

气体在体积不变的情况下发生的变化叫做等体积变化，也叫等容变化。现在我们用实验来研究一定质量的气体，在体积保持不变的情况下它的压强怎样随着温度而变化。

实验装置如图 3-9 所示，烧瓶上连一根玻璃管，用橡皮管把它跟水银压强计连在一起，这样便在烧瓶中封入了一定质量的气体。调节压强计的可动管 A，使两管中的水银面一样高，这时瓶里气体的压强就等于当时的大气压强（图甲）。用记号标出 B 管中水银面的位置。

把烧瓶放进盛着冰水混合物的容器里，经过一段时间，瓶里气体的温度跟冰水混合物的温度一样，等于 0℃。调节压强计的 A 管，使 B 管中水银面恢复到原先标出记号的位置，也就是使气体恢复原来的体积。从压强计 B 管的水银面比 A 管的水银面高可以知道，气体压强减小了（图乙）。

把烧瓶放进盛有热水的容器中，调节压强计的 A 管，使 B 管中水银面恢复到原先标出记号的位置，使气体恢复原来的体积，从压强计 B 管的水银面比 A 管的水银面低可以知道，这时气体压强增大了（图丙）。

实验表明，在保持气体的体积不变的情况下，一定质量气体的压强随温度的升高而增大。

1787 年法国科学家查理（1746～1823）通过实验研究，发现所有气体都遵从下述规律：

一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减小）的压强等于它在 0℃ 时压强的\(\frac{1}{{273}}\)，这就是查理定律。

设一定质量的某种气体，在体积不变的条件下，0℃ 时的压强为 p₀，t℃ 时的压强为 p_t。温度升高 t℃ 增加的压强为 p_t－p₀，每升高 1℃ 增加的压强（p_t－p₀）/t 等于 p₀ 的 1/273，即

\[\frac{{{p_t} - {p_0}}}{t} = \frac{{{p_0}}}{{273}}\]

整理后得到                                       p_t＝p₀（1＋\(\frac{t}{{273}}\)）。

这就是查理定律的数学表达式。

查理定律也可以用图线来表示。用直角坐标系的横轴表示气体的温度 t，纵轴表示气体的压强 p。查理定律表明压强是温度的一次函数，而一次函数的图线是一条倾斜的直线，它在纵轴上的截距等于 0℃ 时的压强 p₀，如图 3-10 所示。

查理定律也是在压强不太大、温度不太低的条件下总结出来的。在这种条件下，不论什么气体都近似地符合这个定律。当压强很大、温度很低时，每升高 1℃ 增加的压强不再等于 p₀ 的 1/273，而且这个数值对不同的气体也不再相同。这时查理定律就不适用了。

发布时间：2015/8/21 上午9:01:32  阅读次数：2042