Следует отметить, что тепловое расширение газов весьма значительно, так что объем газа V0 при 0°С заметно отличается от объема при иной, например при комнатной, температуре. Поэтому, как уже упоминалось в § 198, в случае газов нельзя без заметной ошибки заменить в формуле (232.1) объем V0 объемом V. В соответствии с этим формуле расширения для газов удобно придать следующий вид. За
435
начальный объем примем объем V0 при температуре 0°С. Б таком случае приращение температуры газа т равно температуре t отсчитанной по шкале Цельсия. Следовательно, температурный коэффициент объемного расширения
(232.2)
Так как ?=1/273 °С-1, то
(232.3)
Формула (232.2) может служить для вычисления объема при температуре как выше 0°С, так и ниже 0°С. В последнем случае t будет иметь отрицательные значения. Следует, однако, иметь в виду, что закон Гей-Люссака не оправдывается, когда газ сильно сжат или настолько охлажден, что он приближается к состоянию сжижения. В этом случае пользоваться формулой (232.3) нельзя.
Совпадение коэффициентов ? и ?, входящих в закон Шарля и закон Гей-Люссака, не случайно. Легко видеть, что так как газы подчиняются закону Бойля — Мариотта, то ? и ? должны быть равны между собой. Действительно, пусть некоторая масса газа имеет при температуре 0°С объем V0 и давление р0. Нагреем ее до температуры t при неизменном объеме. Тогда давление ее, согласно закону Шарля, будет равно р=p0(1+?t). С другой стороны, нагреем ту же массу газа до температуры t при неизменном давлении. Тогда, согласно закону Гей-Люссака, объем ее станет равным V=V0(1+?t). Итак, данная масса газа может иметь при температуре t объем V0 и давление p=p0(1+?t) или объем V=V0(1+?t) и давление р0. далее