什么是吕萨克定律:热力学定律
简介
当你有一罐苏打水或啤酒,你把它放在你的车里或在阳光下晒了很长一段时间,把它加热得太热,当你回来取它时,你可能会发现一个不愉快的惊喜,就像人们发现的那样在这里而且在这里.
罐子里的液体量没有增加。相反,里面的二氧化碳被热搅动,从而增加了压力,然后你必须处理由于动能的增加而导致的容器破裂的混乱结果。压力容器在加热时发生爆炸的不方便事件可以用盖吕萨克定律来解释。
吕萨克定律是什么?
吕萨克定律是理想气体定律的第三个也是最后一个定律。首先是波义耳氏定律,其中给出了体积与压力的关系,第二个是查理定律,给出了体积和温度之间的关系。吕萨克定律也被称为查尔斯定律,但它们并不相同。
这个热力学关系式的创始人是约瑟夫·吕萨克(1785-1850).通过复制实验并发表结果,他不仅挽救了被遗忘的查尔斯定律,而且重现了类似的条件,以发现压力和温度之间的联系。吕萨克发现,对于气体来说,如果压力增加,温度就会上升,如果温度增加,压力也会上升。
这个方程
根据吕萨克定律,在体积V恒定时,压强P成正比
到温度T:
- P ~ t
或
- P = kT,其中k =常数
重写方程2,我们有:
- P/T =常数
吕萨克定律通常也被写成:
- P1/ t1 = p2 / t2
其中P1和T1是气体的初始值,P2和T2代表气体的最终值。除了压强恒定外,任何理想气体定律中用到的注意事项在这里也适用。这些结果适用于一个系统平衡态,气体密度不是太大,P在大气压附近。实际气体与这些条件足够接近,因此该定律适用于日常生活。
汽水罐和啤酒桶爆炸
那么容器在加热到一定程度时爆炸背后的物理原理是什么呢?当你提高体积恒定的气体的温度时,你也迫使它的压力增加。把一罐苏打水加热到一定程度,它就会爆炸(如图所示)。https://www.youtube.com/watch?v=qm3YG69az7o&feature=related胡椒博士2升冷却)。出于这个原因,把啤酒桶放在阳光下太久或故意加热是不明智的。不幸的是,爆炸的啤酒桶实际上已经造成了一些人的死亡,比如这而且这.还有一件事酒桶在卡车后面爆炸.我强烈怀疑热鼓动也参与其中,尽管是无意的。
图片致谢
PT图来自www.ChemCool.com
吕萨克邮票物理相关邮票
参考文献
Douglas Giancoli著的《科学家和工程师物理学》
资源
- 罗伯特·布罗巴克的《气体三定律的论证
- 一个非常酷的交互式冲击波模拟查尔斯定律(配活塞及图表、数据表)
- 另一个查尔斯定律冲击波模拟
- 节选自吕萨克的原论文《气体热膨胀》-请注意第二节,他完全归功于雅克·查尔斯