在之前的讨论中,我们已经了解了开尔文温标以及它与摄氏和华氏温标的关系。现在,让我们通过一些关于温度对气体影响的知识,进一步理解开尔文温标的基础。
通过实验,人们发现在恒定压力下,将气体从0°C升温到1°C时,其体积增加了1毫升,变成了274毫升;在20°C时,体积增加到293毫升;在273°C时,体积增加到546毫升(是在0°C时体积的2倍),以此类推。需要注意的是,当温度升高1摄氏度时,气体的体积大约增加23摄氏度。同样地,当温度降低时,气体的体积以相同的比例减小。如果将273毫升的气体温度从0降到-273,则在-273°C时,气体将没有体积,因为每降低1度,体积将减少1倍。然而,在温度达到273°C之前,所有气体都会变成液体或固体,此时这种体积变化关系不再适用。绝对零度是指273.150°C(或更准确地说是-273.150°C),它是开尔文温标的零点(图10-6)。因此,水的凝固点是273°K(0°C)而沸点是373°K(100°C)。开尔文温度用K来表示。正如在第1.21节中提到的,开尔文温标中的度与摄氏温标中的度大小相同,只需将摄氏度加上273°即可将摄氏温度转换为开尔文温度。例如,25°C =(25+273)°K = 298K。
在1787年,查理(Charles)研究了温度对密闭气体体积的影响,并总结出了查理定律,我们可以描述如下:当压力保持恒定时,一定质量气体的体积与其开尔文温度成正比(见图10-6和图10-7)。需要注意的是,查理定律适用于气体体积的开尔文温度。