Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Закон Шарля — фундаментальный газовый закон, описывающий поведение идеального газа при постоянном объёме. Согласно ему, давление данной массы газа прямо пропорционально его абсолютной температуре. Это означает, что при нагревании в закрытом сосуде давление газа растёт линейно по шкале Кельвина. Закон лежит в основе расчёта баллонов, шин, котлов и систем газоснабжения.
Закон установлен французским физиком Жаком Александром Сезаром Шарлем около 1787 года. Шарль не публиковал свои наблюдения, и закон стал широко известен после работ Жозефа Луи Гей-Люссака (1802). В отечественной традиции законом Шарля называют именно изохорный процесс, при котором масса и объём газа неизменны, а давление зависит от температуры.
Формула закона Шарля: p / T = const при V = const, m = const, или для двух состояний газа: p₁ / T₁ = p₂ / T₂, где p — абсолютное давление (Па), T — абсолютная температура (К).
Историческая форма записи закона использует температуру по Цельсию:
p = p₀·(1 + α·t), где p₀ — давление при 0 °C, t — температура в °C, α = 1/273,15 K⁻¹ ≈ 0,003661 K⁻¹ — термический коэффициент давления идеального газа.
Закон Шарля объясняется молекулярно-кинетической теорией. При нагревании увеличивается средняя кинетическая энергия молекул, растёт частота и сила их ударов о стенки сосуда. Поскольку объём фиксирован, это приводит к росту давления.
Закон Шарля — частный случай объединённого газового закона и уравнения состояния идеального газа pV = nRT. При V = const и n = const получаем p/T = nR/V = const. Здесь R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 462 618 Дж/(моль·К) (значение CODATA, точное по определению с 2019 года).
В англоязычной литературе обозначения часто меняются местами: Charles's law описывает изобарный процесс (V/T = const), а Gay-Lussac's law — изохорный (p/T = const). При работе с зарубежными источниками необходимо учитывать этот терминологический нюанс.
Прямая пропорциональность p и T справедлива только в шкале Кельвина. Экстраполяция экспериментальной зависимости p(t) к нулевому давлению даёт точку −273,15 °C — абсолютный нуль. Это и стало физическим основанием для введения шкалы Кельвина с нулём в этой точке.
Изохорный процесс встречается в широком круге инженерных задач:
Баллон с воздухом при t₁ = 20 °C (T₁ = 293,15 K) имеет давление p₁ = 15 МПа. При нагреве до t₂ = 50 °C (T₂ = 323,15 K) новое давление: p₂ = p₁·T₂/T₁ = 15·323,15/293,15 ≈ 16,53 МПа. Рост на 1,53 МПа должен учитываться при выборе предохранительной арматуры.
Вывод. Закон Шарля — один из трёх основных газовых законов, формирующих уравнение состояния идеального газа. Линейная связь давления с абсолютной температурой при постоянном объёме помогает инженеру оценивать поведение газа в закрытых системах: баллонах, котлах, шинах, сосудах под давлением. Понимание границ применимости закона (умеренные давления, температуры выше критической) важно для корректного расчёта параметров реальных газов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.