Закон Шарля

Закон Шарля
Галузь науки	термодинаміка
Відкрив	Жозеф-Луї Гей-Люссак
Формула	${\displaystyle V\propto T}$
Позначення в формулі	об'єм (${\displaystyle V}$) термодинамічна температура (${\displaystyle T}$)

Зако́н Ша́рля — назва закону, що описує властивості газів.

Описує ізохоричний процес в ідеальному газі. Експериментально залежність тиску газу від температури за постійного об'єму у 1787 році встановив Жак Александр Сезар Шарль, а в 1802-му уточнив Жозеф Луї Гей-Люссак.

Закон теплового розширення газів: при сталому об'ємі залежність тиску P даної маси газу від температури описується формулою:

${\displaystyle {\frac {P}{T}}={\text{const}}}$,

де:

T — термодинамічна температура; P — тиск газу.

${\displaystyle \!p=p_{0}(1+\alpha _{p}t)}$,

або

${\displaystyle p=\alpha _{p}p_{0}T={p_{0}\cdot {{T} \over {T_{0}}}}}$,

де:

• ${\displaystyle p_{0}}$ — тиск газу за температури ${\displaystyle T_{0}}$ = 273,16 К;
• ${\displaystyle \alpha _{p}={{p} \over {p_{o}T}}}$ — термічний коефіцієнт тиску, що характеризує відносне збільшення тиску газу при нагріванні його на один градус.

Формулювання закону Шарля таке:

Тиск газу фіксованої маси і фіксованого об'єму прямо пропорційний абсолютній температурі газу.

Простіше, якщо температура газу збільшується, то його тиск теж збільшується, якщо при цьому маса і об'єм газу залишаються незмінними. Закон має дуже простий математичний вигляд, якщо температура вимірюється за абсолютною шкалою, наприклад, у кельвінах. Математично закон записують так:

${\displaystyle {P}\sim {T}}$

або

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

де:

• P — тиск газу;
• T — температура газу (в кельвінах);
• k — константа.

Цей закон справедливий остільки, оскільки температура є мірою середньої кінетичної енергії частинок речовини. Якщо кінетична енергія частинок збільшується, вони стикаються зі стінками посудини з більшою швидкістю, тим самим передаючи стінці більший імпульс і створюючи вищий тиск.

Для зіставлення параметрів тієї ж кількості речовини в різних станах закон записують у вигляді пропорції:

${\displaystyle {\frac {P_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}}{T_{2}}}}$

або

${\displaystyle {P_{1}}{T_{2}}={P_{2}}{T_{1}}}$.

Закон Гей-Люссака, закон Шарля і закон Бойля — Маріотта разом утворюють об'єднаний газовий закон. У поєднанні із законом Авогадро ці три газові закони узагальнюються до рівняння стану ідеального газу.

Закон Амонтона про тиск і температуру: закон тиску, описаний вище, можна приписати Гійому Амонтону, який на початку XVIII століття (точніше між 1700 і 1702 роками^[1]) виявив, що тиск фіксованої маси газу, підтримуваного за постійного об'єму, пропорційний його температурі. Амонтон виявив це під час побудови «повітряного термометра». Називати цей закон законом Гей-Люссака просто некоректно, оскільки Гей-Люссак досліджував взаємозв'язок між об'ємом і температурою, а не тиском і температурою^{[джерело?]}.

Закон Шарля був відомим як закон Шарля і Гей-Люссака, оскільки Гей-Люссак опублікував його 1802 року, використавши здебільшого неопубліковані від 1787 року дані Шарля.

Тому в українсько- і англомовній науковій літературі існують деякі відмінності в найменуванні законів, пов'язаних з ім'ям Гей-Люссака. Ці відмінності наведено в таблиці:

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

• Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. — 4-е изд., испр. — М.: Наука. — Гл. ред. физ-мат. лит., 1989—576 с. — ISBN 5-02-014031-7
• 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.

• Закон Шарля. Ізохора. [Архівовано 14 січня 2022 у Wayback Machine.] (рос.)
• Amonton's Law [Архівовано 14 січня 2022 у Wayback Machine.] (англ.)