Bài 10. Định luật charles

Quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định khi giữ áp suất không đối được gọi là quá trình dầng áp.

Năm 1787, nhà vật lí người Pháp là Charles (Sác-lơ) đã dùng thực nghiệm đế nghiên cứu sự thay đổi thể tích theo nhiệt độ của một khối lượng khí xác định trong quá trình đẳng áp. Làm thí nghiệm với các chất khí khác nhau, ông nhận thấy khi tăng nhiệt độ khí từ $t_3=0^{\circ }C$ tới $t^{n}C$ đồng thời giữ áp suất không dối thì độ tăng thể tích của 1 đơn vị thể tích khí khi được tăng thêm 1 đơn vị nhiệt độ của các chất khí khác nhau đều bằng nhau và bằng $\frac{1}{273}$
$$\frac{V-V_{,u}^{\mathrm{\prime }}}{V_0\mathrm{\Delta }t}=\frac{1}{273}(10.1)$$
Trong đó $V_v$ là thể tích khí ở nhiệt độ $0^{\circ }C)$ V là thể tích khí ở nhiệt độ $t^{\circ }C;$ At là độ tăng nhiệt độ của khí.
Nếu kí hiệu $\alpha -\frac{1}{273}$ thì $V=V_3(1+\alpha \mathrm{.}\mathrm{\Delta }t)$
Vì $\mathrm{\Delta }t=t-t=t$ nên: $V=V_v(1+\alpha t)(10.2)$
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thể tích V theo nhiệt độ Celsius được vẽ ở Hình 10.12.

Đồ thị vẽ ở Hình 10.1a cho thấy đường hiểu diễn không đi qua gốc toạ độ chứng tỏ thể tích V của khí không tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ Celsius.

Bước 2: Ghi giá trị nhiệt độ phòng và thể tích không khí trong xi lanh vào vở tương tự như Bảng 10.1.

Bước 3: Dồ nước đá vào cốc (3).

Bước 4: Nhúng xi lanh và nhiệt kế vào cốc.
Sau khoảng thời gian 3 phút, ghi giá trị thể tích V của không khi trong xi lanh và nhiệt độ t vào bảng số liệu.

Bước 5: Lần lượt đổ nước ấm vào cốc (4) và nước nóng vào cốc (5). Thực hiện tương tự bước 4 ở mỗi trường hợp.

Từ kết quả thí nghiệm, thực hiện các yêu cau sau:

• Tỉnh T

$$\frac{V}{T},$$

• Từ số liệu thu được, vẽ đồ thị mối quan hệ VT.

1. Kết quả thí nghiệm thu được có phù hợp với định luật Charles không?
2. Giải thích tại sao có thể coi quá trình hiển đổi trạng thái của khí trong thí nghiệm trên là quá trình đẳng áp?

Các định luật Boyle và Charles được rút ra từ những thí nghiệm thực hiện trong điều kiện áp suất không quá ${10}^6$ Pa, nhiệt độ không dưới 200 Κ.

Các thí nghiệm thực hiện trong điều kiện áp suất rất cao và nhiệt độ rất thấp cho kết quả không phù hợp với các định luật trên.

Để phân biệt khí lí tưởng với khí thực người ta định nghĩa khí lí tưởng là khí Luân theo đúng các định luật Boyle và Charles.

Tuy nhiên, sự khác biệt giữa khí lí tưởng và khí thực không lớn ở điều kiện bình thường về áp suất và nhiệt độ nên người ta vẫn có thể áp dụng các định luật của khí lí tưởng cho khí thực nếu không cần độ chính xác cao.