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查理定律(体积温度定律)

1802
  • Jacques Charles
  • Joseph Louis Gay-Lussac
Glass apparatus demonstrating Charles's Law in a vintage laboratory setting.

(图片仅供参考)

查理定律,又称体积-温度定律或体积定律,指出对于一定质量的理想气体,在恒温条件下,体积与温度之比为 1:1。 压力气体的体积与其绝对温度成正比。这可以用公式 [latex]V propto T[/latex] 或 [latex]frac{V_1}{T_1} = frac{V_2}{T_2}[/latex] 表示。这解释了气体在等压(恒压)条件下加热时体积膨胀的趋势。

查理定律是描述气体热膨胀的基本原理。最初的研究工作由雅克·查理于1787年左右完成。他研究了在压力恒定的情况下,一定量气体的体积如何随温度变化,并发现了一个稳定的线性关系。然而,查理从未发表过他的研究成果。该定律在约瑟夫·路易之后才广为人知。 盖-吕萨克1802 年,盖-吕萨克独立研究了同样的现象,并发表了自己的研究成果。在他的论文中,盖-吕萨克慷慨地将最初的未发表的研究成果归功于查尔斯,因此该定律通常以查尔斯的名字命名。

该定律的深远意义在于其外推法。通过绘制各种气体的体积与温度关系图,科学家们注意到,当向后延伸时,所有的线都汇聚到一个体积为零的点。这个理论温度被确定为 -273.15 °C。这一点被认为是绝对零度,即可能的最低温度,这也成为开尔文绝对温标的基础。在开尔文绝对温标中,0 K 为绝对零度,该定律的简单比例形式为 [latex]V = kT[/latex]。从微观上看,在恒压下加热气体会增加其分子的动能,使它们移动得更快。为了保持恒定的压力(即与容器壁碰撞的速率恒定),体积必须扩大,使移动速度更快的分子在碰撞之间有更多的移动空间。.

UNESCO Nomenclature: 2212
- 热力学

类型

物理法

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 罗伯特-波义耳(Robert Boyle)建立气体压力-体积关系的工作
  • 空气温度计的发明和改进,依靠热膨胀
  • 使用量筒和气体注射器等设备准确测量气体体积的进步
  • 实验期间保持恒定压力的概念(等压条件)

应用程序

  • 热气球
  • 恒温器中的双金属片
  • 弹出式火鸡计时器
  • 面包在烘烤过程中发酵
  • 内燃机循环(等压膨胀)
  • 气象气球充气和上升

专利:

NA

潜在创新理念

  • 温度发生显著变化时可展开的自充气应急筏或滑梯
  • 先进的气象气球,可以通过控制内部气体的加热或冷却来调整浮力
  • 通过捕获的气体微泡的热膨胀激活形状记忆聚合物
  • micro-actuators and ‘soft robots’ powered by the thermal expansion of gas for delicate tasks
  • 高空飞艇通过加热内部升力气体来维持升力和高度
  • 低温 storage containers with passive pressure-relief systems based on gas expansion from ambient heat leak
  • 热驱动泵没有活动部件,利用膨胀气体来输送腐蚀性或敏感流体
  • passive solar heating systems that use expanding air in solar collectors to circulate heat through a building
  • 根据密封管内空气的快速膨胀触发警报的火灾探测系统
  • 自调节温室通风系统,当内部空气因太阳能加热而膨胀时,打开通风口
相关内容:查尔斯定律、体积定律、理想气体、热力学、恒压、等压过程、绝对零度、开尔文标度、气体膨胀、体积-温度关系。.

历史背景

查理定律(体积温度定律)

1800
1800
1801
1802
1808
1811
1816-11-16
1800
1800
1800
1802
1802
1810
1816
1816-11-16

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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