§ 222. Зависимость давления газа от температуры

Начнем с выяснения зависимости давления газа от температуры при условии неизменного объема определенной массы газа. Эти исследования были впервые произведены в 1787 г. Жаком Александром Сезаром Шарлем (1746—1823). Можно воспроизвести эти опыты в упрощенном виде, нагревая газ в большой колбе, соединенной с ртутным манометром  в виде узкой изогнутой трубки (рис. 376).

Рис. 376. При опускании колбы в горячую воду присоединенный к колбе ртутный манометр  показывает увеличение давления.  — термометр

Пренебрежем ничтожным увеличением объема колбы при нагревании и незначительным изменением объема при смещении ртути в узкой манометрической трубке. Таким образом, можно считать объем газа неизменным. Подогревая воду в сосуде, окружающем колбу, будем отмечать температуру газа по термометру , а соответствующее давление — по манометру . Наполнив сосуд тающим льдом, измерим давление , соответствующее температуре . Опыты подобного рода показали следующее.

1. Приращение давления некоторой массы газа при нагревании на  составляет определенную часть  того давления, которое имела данная масса газа при температуре . Если давление при  обозначить через , то приращение давления газа при нагревании на  есть .

При нагревании на  приращение давления будет в  раз больше, т. е. приращение давления пропорционально приращению температуры.

2. Величина , показывающая, на какую часть давления при  увеличивается давление газа при, нагревании на , имеет одно и то же значение (точнее, почти одно и тоже) для всех газов, а именно . Величину  называют температурным коэффициентом давления. Таким образом, температурный коэффициент давления для всех газов имеет одно и то же значение, равное .

Давление некоторой массы газа при нагревании на  при неизменном объеме увеличивается на  часть давления, которое эта масса газа имела при  (закон Шарля).

Следует, однако, иметь в виду, что температурный коэффициент давления газа, полученный при измерении температуры по ртутному термометру, не в точности одинаков для разных температур: закон Шарля выполняется только приближенно, хотя и с очень большой степенью точности.