§ 226. Закон Бойля — МариоттаПерейдем теперь к изучению вопроса, как меняется давление некоторой массы газа, если температура его остается неизменной и меняется только объем газа. Мы уже выяснили (§ 225), что такой изотермический процесс осуществляется при условии постоянства температуры тел, окружающих газ, и настолько медленного изменения объема газа, что температура газа в любой момент процесса не отличается от температуры окружающих тел. Мы ставим, таким образом, вопрос: как связаны между собой объем и давление при изотермическом изменении состояния газа? Ежедневный опыт учит нас, что при уменьшении объема некоторой массы газа давление его увеличивается. В качестве примера можно указать повышение упругости при накачивании футбольного мяча или велосипедной шины. Возникает вопрос: как именно увеличивается давление газа при уменьшении объема, если температура, газа остается неизменной? Ответ на этот вопрос дали исследования, произведенные в XVII веке английским физиком и химиком Робертом Бойлем (1627—1691) и французским физиком Эдмом Мариоттом (1620—1684). Опыты, устанавливающие зависимость между объемом и давлением газа, можно воспроизвести при помощи прибора, изображенного рис. 380. На вертикальной стойке, снабженной делениями, находятся, стеклянные трубки Рис. 380. Прибор для исследования зависимости давления газа от его объема, а) Газ в трубке Закроем этот кран, заперев таким образом некоторую массу воздуха в трубке Это значит, что давление воздуха, запертого в трубке Объем воздуха, запертого в трубке Сопоставляя полученные таким образом значения давления и объема воздуха, запертого в трубке Подобные же опыты можно произвести и с другими газами. Результаты получаются такие же. Итак, давление некоторой массы газа при постоянной температуре обратно пропорционально объему газа (закон Бойля — Мариотта). Для разреженных газов закон Бойля — Мариотта выполняется с высокой степенью точности. Для газов же сильно сжатых или охлажденных обнаруживаются заметные отступления от этого закона.
|