For at undersøge afhængighed af trykket på temperaturen - intet kunne være enklere ...

Undersøgelse af de fysiske egenskaber af gassen

Historien om videnskabelige opdagelser ofte begynder med det faktum, at den "rigtige" person, på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt. Dette er, hvad der skete med studiet af gasser. Fransk fysiker, kemiker, ingeniør Serge Charles blev interesseret i luftfart. I denne forbindelse var det nødvendigt at undersøge afhængighed af trykket af lufttemperaturen. Selvfølgelig har varmen altid været det første værktøj for forskere. Stadig, en kraftfuld, let at kontrollere kilden til energi, og altid ved hånden. Den ældste instrument af viden har altid været prøvestenen for "godt, godt, lad os se, hvad der vil ske, når det er følsomt over for varme, og hvis du tilføjer ..." osv

Og hvad er så interessant at finde Charles i gasser? Vi udfører din egen forskning. Tag glasrør, på den ene side det vil lukke tæt, og arrangere inde i et stempel, der glider langs røret. Næste sæt varmekilden - den sædvanlige alkohol lampe - og udstyre vores laboratorium bænk gauges temperatur og tryk - det var på temperaturafhængighed det pres, vi kommer til at udforske. Så lad os begynde ...

Vi har en vis mængde af gas i volumen afgrænset rundbundet cylinder og stemplet. Fix stempel podogreem alkohol lampe og testgassen. Vi skriver det antal trykværdier Pn og gassen temperatur Tn. Ved analysen af data opnået, ser vi, at afhængigheden af temperaturen tryk er proportional karakter - stiger med stigende temperatur og tryk. Bemærk, at stemplet udsættes for forskellige tryk: outside - er atmosfæriske, og indersiden - fra den opvarmede gas. For den næste eksperiment fjerne stemplet holderen og se, at stemplet bevæger sig til trykudligning. Men det vil ændre mængden af gas, og mængden (vægt) forblev den samme. Vi konkluderer, at modtagne Charles: den konstant masse og volumen af gastrykket er direkte proportional med temperatur - enkelt og smagfuld.

Med andre ord, ved konstant volumen, trykket stiger ved opvarmning, og ved konstant tryk under opvarmning beløb stiger. Til ballooning det menes, at i løbet af opvarmning af luften fra brænderen, det udvider sig og dens volumen øges, og mængden af kuglen - nej. Derfor overskydende luft forlader bolden og indvendigt er luftmassen mindre end massen af det samme volumen luft udefra. Fires Archimedes' princip, og bolden er intet at gøre, men at flyve til glæde for publikum.

den mest bemærkelsesværdige resultat er imidlertid, at trykket P og temperaturen T er relateret ved P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Det kan fortolkes forskelligt: P = k * T, hvor k - en slags gas konstant. Hvis vi anvender disse relationer til individuelle temperaturværdier, tryk og volumen, kan du få en velkendt konstanter. For eksempel er den mængde gas, steg i opvarmning på 1 grad til 1/273 af den oprindelige værdi.

Naturligvis stor interesse er afhængighed tryk af et stof ved temperaturen faseovergangen, for eksempel flydende gas. Den nærmeste objekt for undersøgelser af denne art er vand. Ovenfor dannede vanddampen er konsekvensen af overgangen fra et bestemt antal vandmolekyler fra det ydre miljø. Dette hindres af to faktorer - kræfterne af overfladespænding og ydre tryk. Overvinde dem har råd kun molekylerne med tilstrækkelig potentiel energi - temperatur tilsvarende. Der er to måder at opnå denne kapacitet: Det er muligt at øge energien af vandmolekyler ved opvarmning eller reduceret modstandsdygtighed over for ydre tryk. Den første metode bekræftes af den kendsgerning - opvarmet vand fordamper hurtigt, og den anden - at mindske tærskel energi molekyler forlader "forældre" miljø.

Lad os gå tilbage til vores laboratorium indstilling. Rummet under stemplet er fyldt med vand, bare lidt, kun 20-40 g Bemærk, at stemplet skal bevæge sig frit, og systemet bør være afbrudt ventil. Hvis vandet opvarmes, dannede vanddamp vil forskyde stemplet og frigøre sig "sted i solen." Rummet over stemplet at blive forbundet til en forsyning af luft med et variabelt tryk, for eksempel, indstilles anden stempelstang manuelt håndterbar. Nu er det muligt at undersøge temperaturafhængigheden af damptryk. Bevæge stemplet og stangen, ændre det ydre tryk til det første stempel. Mellemliggende data fix. Korrekt vil fange damptemperaturen ved konstant, dvs. uændret, i det mindste kortvarigt, betydningen. Hvis vi forsømmer den varmeveksling med omgivelserne, adfærd parret er ikke meget forskellig fra opførslen af en idealgas.

Interessant, selv ved en sådan primitiv opsætning kan observeres afhængighed kogepunkt af tryk. Recall der kaldte overgang kogende væske til damp med dannelsen af bobler i hele væskevolumenet. således fastsætte kog meget nemt. Her igen trykket stiger, de flydende kogende temperatur stiger, og derfor er det nemt for uindviede at demonstrere overraskende trick - kogende vand ved en temperatur på kun 80 grader Celsius eller tilsyneladende strider mod sund fornuft, mere end den samme 110 grader Celsius.

Det er fordi efter forsker opførsel af gas, damp, når de udsættes for varme kilder om sagen, i sidste ende, og forskellige varme motorer er blevet oprettet: dampmaskinen, bærbare motor, motoren, forbrændingsmotoren. Og få ved, at den førstefødte blandt dem, selvfølgelig, bør betragtes som en ballon.