查理定律與蓋·呂薩克定律的歷史探究

孫雨菲 毛婧一 秦思學(xué) 張學(xué)鋒

摘 要 查理（Jacques Alexandre César Charles）是法國著名的發(fā)明家、科學(xué)家和熱氣球駕駛員，是熱氣球發(fā)展史上的傳奇人物。蓋·呂薩克（Joseph Louis Gay-Lussac）是法國著名的化學(xué)家和物理學(xué)家，與查理一樣，是熱氣球和氣體定律發(fā)展的先驅(qū)。兩人都為氣體定律的發(fā)展作出了極大的貢獻，然而以兩位科學(xué)家的名字命名的這兩條定律卻總是被混淆。本文通過介紹查理定律與蓋·呂薩克定律的發(fā)展由來、命名原因以及實驗過程來理清歷史脈絡(luò)，去偽存真。

關(guān)鍵詞 查理定律;蓋·呂薩克定律;物理學(xué)史

氣體狀態(tài)與壓強、溫度和體積的關(guān)系通常作為熱力學(xué)的開篇討論。在人教版普通高中物理選修課本第三冊第二章《氣體、固體和液體》第三節(jié)氣體的等圧変化和等容變化中，對于查理定律表述如下：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p 與熱力學(xué)溫度成正比。對于蓋·呂薩克定律表述為：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V 與熱力學(xué)溫度T 成正比[1]。

而在P.E.Tippens 法文版普通物理教材《Física》中[2]，關(guān)于查理定律有以下描述：“首位通過實驗證明體積與溫度之間直接比例關(guān)系的是雅克·查理。其表述如下：當(dāng)氣體樣品的質(zhì)量和壓強保持恒定時，其開爾文溫度與體積成正比。”蓋·呂薩克定律則表述為：“當(dāng)氣體樣品的體積保持恒定時，該氣體的壓強與開爾文溫度成正比。”

查理定律和蓋·呂薩克定律對熱力學(xué)定律的引入至關(guān)重要[3，4]，并且有助于直觀闡釋分子運動、建立微觀與宏觀的聯(lián)系。事實上，基于這些定律所凝練出的理想氣體模型不僅是熱力學(xué)的里程碑，也是整個物理學(xué)發(fā)展的一座豐碑。

對于這兩條重要的定律，國內(nèi)高校教材卻往往一筆帶過、張冠李戴、甚至波及至中學(xué)課本———在1988年《關(guān)于蓋呂薩克和查理定律的提法種種》一文中有過簡單的梳理[5]，并未受到關(guān)注。本文旨在通過梳理歷史過程，追溯其命名緣由，從而一方面幫助教師和同學(xué)理清物理概念，另一方面希望激發(fā)讀者對于科學(xué)精神的思考。