查理定律常量表达式的探讨

[摘要]在查理定律和范氏气态方程的基础上,求得查理定律常量的表达式,并通过实例计算,对求得的表述式进行验证。

[关键词]查理定律范氏气态方程查理定律常量表达式探讨

中图分类号:O302文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120002-01

一、前言

查理定律的常量是一个给定体积下的常量,因此,可用一个含有瓦斯体积(贮存瓦斯容器的容积)的式子来表示查理定律的常量,那么,如何确定查理定律常量的表达式呢?下面将在查理定律和范氏气态方程的基础上进行探讨。

二、查理定律和范氏气态方程

查理定律可用公式表示为

范氏气态方程可写为

以上两式中,

P-查理定律计算的瓦斯压强,Pa;

C-查理定律的常量,Pa.K-1;

T-瓦斯的热力学温度,K;

T=273+t,t为瓦斯的摄氏温度,℃;

P范-范式气态方程计算的瓦斯压强,Pa;

N-贮存在容器中的瓦斯量,mol;

R-摩尔气体恒量,8.31Jmol-1k-1;

V-瓦斯的体积(贮存在瓦斯容器的容积),m3;

-瓦斯分子引力常量,226×10-3Nm4mol-2;

-瓦斯分子体积常量,42.4×10-6m3mol-1。

三、查理定律常量表达式的探讨

(一)查理定律常量表达式的确定

在上述的(1)式和(2)式中,另P=P范,则

因为查理定律成立的条件是温度T较高,在T较高的情况下

上面(4)式就是查理定律常量C的表达式。

(二)查理定律常量表达式的验证

一个容积V为2m3的容器,贮存的瓦斯量N为1摩尔,瓦斯温度T=300K,试用查理定律和范式气态方程来计算瓦斯的压强。

解:由查理定律的常量C表达式得

查理定律计算的瓦斯压强P为

P=C.T=4.155×300=1246.5 Pa

范式气态方程计算的瓦斯压强P范为

由计算结果可见,查理定律计算的瓦斯压强P和范式气态方程计算的瓦斯压强P范相等。这就说明了所确定的查理定律常量C的表达式是正确的。

参考文献:

[1]王子佳,用瓦斯分子压强平衡方程确定玻意耳定律常量[J].教育与探索,2009(9).

[2]赵凯华、罗蔚茵,新概念物理教程热学(第二版)[M].高等教育出版社,2005.

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