Закон Шарля

Зако́н Ша́рля или второй закон Гей-Люссака — один из основных газовых законов, описывающий соотношение давления и температуры для идеального газа. Экспериментальным путем зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме установлена в 1787 году Шарлем и уточнена Гей-Люссаком в 1802 году.

Неоднозначность терминологии

В русско- и англоязычной научной литературе существуют некоторые различия в наименовании законов, связанных с именем Гей-Люссака. Эти различия представлены в следующей таблице.

Русскоязычное название	Англоязычное название	Формула
Закон Гей-Люссака	Закон Шарля (en:Charles's law) Закон Гей-Люссака Закон объёмов (Volumes Law)	$V/T=\mathrm{const}$
Закон Шарля	Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law) Второй закон Гей-Люссака	$P/T=\mathrm{const}$
Закон объёмных отношений	Закон Гей-Люссака (en:Gay-Lussac's law)

Формулировка закона

Формулировка закона Шарля следующая:

Давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма прямо пропорционально абсолютной температуре газа.

Проще говоря, если температура газа увеличивается, то и его давление тоже увеличивается, если при этом масса и объём газа остаются неизменными.Закон имеет особенно простой математический вид, если температура измеряется по абсолютной шкале, например, в градусах Кельвина. Математически закон записывают так:

$\qquad P\sim{T}$

или

$\frac{P}{T}=k$

где:

P — давление газа,

T — температура газа (в градусах Кельвина),

k — константа.

Этот закон справедлив, поскольку температура является мерой средней кинетической энергии вещества. Если кинетическая энергия газа увеличивается, его частицы сталкиваются со стенками сосуда быстрее, тем самым создавая более высокое давление.

Для сравнения того же вещества при двух различных условиях, закон можно записать в виде:

$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2} \qquad \mathrm{or} \qquad {P_1}{T_2}={P_2}{T_1}.$

Закон Амонтона о давлении и температуре: закон давления, описанный выше, должен быть на самом деле приписан Гильому Амонтону, который в начале XVIII века (точнее между 1700 и 1702 годом) обнаружил, что давление фиксированной массы газа, поддерживаемого при постоянном объёме, пропорционально его температуре. Амонтон обнаружил это при постройке «воздушного термометра». Называть это закон законом Гей-Люссака просто некорректно, поскольку Гей-Люссак исследовал взаимосвязь между объёмом и температурой, а не давлением и температурой.

Закон Шарля был известен как закон Шарля и Гей-Люссака, поскольку Гей-Люссак опубликовал его в 1802 году с использованием по большей части неопубликованных с 1787 года данных Шарля. Закон Гей-Люссака, закон Шарля и закон Бойля — Мариотта все вместе образуют объединённый газовый закон. В сочетании с законом Авогадро эти три газовых закона обобщаются до уравнения состояния идеального газа.

См. также

• Закон Авогадро
• Закон Бойля — Мариотта
• Закон Гей-Люссака

Ссылки

• Закон Шарля. Изохора.
• Gay-Lussac's Law of Combining Gas Volumes
• Amonton's Law

Литература

• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. Modern Chemistry. — Holt, Rinehart and Winston, 2002. — ISBN 0-03-056537-5
• Guch, Ian The Complete Idiot's Guide to Chemistry. — Alpha, Penguin Group Inc., 2003. — ISBN 1-59257-101-8
• Mascetta, Joseph A. How to Prepare for the SAT II Chemistry. — Barron's, 1998. — ISBN 0-7641-0331-8