"샤를의 법칙"의 두 판 사이의 차이

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:<math>V \propto T\,</math>
또는
:<math>\frac{V}{T} = k</math>에서 ''V''는 기체의 [[부피]]이고 ''T''는 기체의 열역학적 [[온도]]이다. ''Kk''는 [[상수비례상수]]이다.
 
이 법칙은 온도가 올라감에 따라 기체가 어떻게 팽창하는지를 설명한다. 반대로, 온도가 내려가면 부피가 감소한다. 2가지 다른 조건에서 동일한 물질을 비교하기 위해 이 법칙은 다음과 같이 쓸수있다.
 
:<math>\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \qquad \mathrm{or} \qquad \frac{V-2}{V-1} = \frac{T-2}{T-1} \qquad \mathrm{or} \qquad V_1 T_2 = V_2 T_1.</math>
:<math>\frac{V_2}{V_1} = \frac{T_2}{T_1}</math>
:<math>V_1 T_2 = V_2 T_1.</math>
 
일정한 압력에서 기체의 온도를 높이면 부피가 증가하고 온도를 낮추면 부피가 감소한다.
==절대 영도와의 관계==
{{본문|절대 영도}}
샤를의 법칙은 기체의 부피가 0이 되는 온도가 있다는 사실을 암시한다. 게이뤼삭에 따르면 이는 섭씨 –266.66도이며, 현대 과학에 의하면 [[절대 영도|섭씨 -273−273.15도]]이다. 기체의 부피가 0이 된다는 사실은 직관에 위배되기 때문에 게이뤼삭은 낮은 온도에서는 샤를의 법칙이 적용되지 않는다고 덧붙였다. [[액화 공기|공기의 액화]]현상이 1877년에 발견되었기 때문에 게이뤼삭과 돌턴은 수소 등 공기의 일부 구성성분들은 항상 기체상태로 존재한다고 믿었다.<ref name="GL02" />
 
그러나 [[제1대 켈빈 남작 윌리엄 톰슨|윌리엄 톰슨]]은 1848년에 이를 두고 실제로 공기의 부피가 0이 될 수 있을지도 모른다고 생각했다.<ref name="Kelvin48">{{인용|author=Thomson, William|authorlink=William Thomson, 1st Baron Kelvin|year=1848|title=On an Absolute Thermometric Scale founded on Carnot's Theory of the Motive Power of Heat, and calculated from Regnault's Observations|url=http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_an_absolute_thermometric_scale.html|journal=Philosophical Magazine|pages=100–06}}.</ref> 그러나 이 때 섭씨 -273−273.15도가 절대영도라고 주장하기 위해 샤를의 법칙은 단지 직관을 제공하는 용도로만 사용했고, 1852년에 [[열역학 제2법칙]]을 통해 절대 영도에 대한 더 구체적인 설명을 덧붙인다.<ref>{{인용|author=Thomson, William|authorlink=William Thomson, 1st Baron Kelvin|year=1852|title=On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule's equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault's Observations on Steam|journal=Philosophical Magazine|volume=4}}. [http://web.lemoyne.edu/~giunta/KELVIN1.html Extract.]</ref> 실제로 톰슨은 샤를의 법칙에서 제공하는 온도는 공기의 부피가 0이 되는 지점보다는 도달가능한 온도의 하한을 제공한다고 해석했다. 샤를의 법칙과 열역학 제2법칙이 동치임은 [[루트비히 볼츠만]]이 1870년에 [[엔트로피]]를 [[통계역학]]적으로 해석함으로써 증명한다.
 
==운동론과의 관계==
[[기체 분자 운동론]]은 기체의 거시적 특성과 관련이 있다. 예를 들어 압력과 부피는 기체, 특히 질량과 분자의 속도를 구성와 관련이 있다. 운동론으로부터 샤를의 법칙을 얻기 위해서 온도를 세심하게 정의할 필요가 있다. 이렇게 정의한 온도는 기체분자의 평균 운동론에 비례하는 온도로 유용하게 사용된다. 이러한 정의 하에서 샤를의 법칙은 자연스레 유도된다. [[이상기체 법칙]]과 기체 분자 운동론을 조합하면 PV와''PV''와 에너지 사이의 관계식을 다음과 같이 얻을 수 있다.
 
: <math>PV = \frac{2}{3} N \bar{E_{\rm k}}\,</math>