Формула, выражающая закон Шарля

Закон Шарля позволяет рассчитать давление газа при любой температуре, если известно его давление при 0°С. Пусть давление при 0°С данной массы газа в данном объеме есть , а давление того же газа при температуре t есть p. При­ращение температуры есть t, следовательно, приращение давления равно a t и искомое давление равно

Р = +a t= (1+a t)= (1+ ) (1)

Этой формулой можно пользоваться также и в том случае, если газ охлажден ниже 0°С; при этом t будет иметь отрицательные значения. При очень низких темпера­турах, когда газ приближается к состоянию сжижения, а также в случае сильно сжатых газов закон Шарля неприложим и формула (1) перестает быть годной[10].

Закон Шарля с точки зрения молекулярной теории

Что происходит в микромире молекул, когда темпера­тура газа меняется, например когда температура газа повы­шается и давление его увеличивается? С точки зрения моле­кулярной теории возможны две причины увеличения давле­ния, данного газа: во-первых, могло увеличиться число ударов молекул на 1 см² в течение 1 сек; во-вторых, могло увеличиться количество движения, передаваемое при ударе в стенку одной молекулой. И та и другая причина требует увеличения скорости молекул. Отсюда становится ясным, что повышение температуры газа (в макромире) есть увеличение средней скорости беспорядочного движения молекул (в микромире). Опыты по определению скоростей газовых молекул, о которых буду говорить немного далее, подтверждают этот вывод.

Когда мы имеем дело не с газом, а с твердым иди жидким телом, в нашем распоряжении нет таких непосредственных методов определения скорости молекул тела. Однако и в этих случаях несомненно, что с повышением температуры ско­рость движения молекул возрастает.