For å undersøke avhengighet av trykket på temperaturen - ingenting kunne være enklere ...

Studie av de fysiske egenskapene til gassen

Historien om vitenskapelige funn begynner ofte med at den "riktige" person på rett sted til rett tid. Dette er hva som skjedde med studiet av gasser. Fransk fysiker, kjemiker, ble ingeniør Serge Charles interessert i luftfart. I denne henseende var det nødvendig å studere avhengighet av trykket i lufttemperaturen. Selvfølgelig har varmen alltid vært det første verktøyet for forskere. Likevel, en kraftig, lett å kontrollere kilden til energi, og alltid for hånden. Den eldste instrument for kunnskap har alltid vært en prøvestein for "Vel, vel, la oss se hva som vil skje når den er følsom for varme, og hvis du legger ..." osv

Og hva er så interessant å finne Charles i gasser? Vi utføre din egen forskning. Ta glassrøret, på den ene side vil det lukke tett, og arrangere inne i et stempel som glir langs røret. Neste sette varmekilde - den vanlige alkohol lampe - og utstyre vår laboratoriebenken målere temperatur og trykk - det var på temperaturen avhengighet av trykket vi kommer til å utforske. Så la oss begynne ...

Vi har en viss mengde gass i volumet avgrenset bunnet sylinder og stempel. Fiks stempel podogreem alkoholbrenner og prøvegassen. Vi skriver antall trykkverdiene Pn og gasstemperaturen Tn. Ved analysering av data som er oppnådd, ser vi at trykket avhengighet av temperaturen er proporsjonal natur - øker med økende temperatur og trykk. Legg merke til at stempelet er utsatt for forskjellige trykk: utenfor - er atmosfærisk, og innsiden - fra den oppvarmede gass. For den neste eksperiment vil fjerne stempelet holderen og se at stempelet beveger seg til trykkutligning. Men det vil forandre mengden av gass og mengden (vekt) forble det samme. Vi konkluderer med at mottatt Charles: konstant masse og volum av gasstrykket er direkte proporsjonal med temperatur - enkelt og smakfull.

Med andre ord, ved konstant volum øker trykket ved oppvarming, og ved konstant trykk under oppvarming mengde øker. For ballong menes at under oppvarmingen av luften fra brenneren, det utvider seg og dens volum øker, og volumet av kulen - ingen. Derfor overskuddsluft forlater kulen og inne er luftmassen mindre enn massen av det samme volum av luft fra utsiden. Branner Arkimedes prinsipp, og ballen er ingenting å gjøre enn å fly til glede for publikum.

Imidlertid er den mest bemerkelsesverdige funn at trykket P, og temperaturen T er relatert ved P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Det kan tolkes på en annen måte: P = k * T, hvor k - en slags gasskonstant. Hvis vi bruker disse relasjonene til individuell temperaturverdier, trykk og volum, kan du få en velkjent konstanter. For eksempel er volumet av gassen øket under oppvarming ved en grad til 1/273 av den opprinnelige verdi.

Selvfølgelig er stor interesse for den trykkavhengighet av en stoff ved en temperatur på faseovergangen, for eksempel væske til gass. Den nærmeste objekt for studier av denne typen er vann. Dannet over vanndampen som er konsekvensen av overgangen fra et visst antall vannmolekyler fra det ytre miljø. Dette blir hindret ved hjelp av to faktorer - krefter fra overflatespenning og ytre trykk. Vinne dem kan ha råd til bare de molekyler med tilstrekkelig energi til potensiell - temperatur ekvivalente. Det er to måter å oppnå dette kapasitet: det er mulig å øke energien i vannmolekyler ved oppvarming eller redusert motstand mot utvendig trykk. Den første metoden er bekreftet av det kjente faktum - oppvarmet vann fordamper raskt, og den andre - å redusere energiterskel molekylene som forlater "foreldre" miljø.

La oss gå tilbake til vårt laboratorium setting. Rommet under stemplet fylles med vann, bare et lite, bare 20-40 g Merk at stemplet skal bevege seg fritt, og systemet skal bli ugyldig ventil. Hvis vannet er oppvarmet, dannes vanndamp vil forskyve stemplet og frigjøre seg "sted i solen." Den over stemplet for å være forbundet til en tilførsel av luft med et variabelt trykk, for eksempel angi den andre stempelstang manuelt håndterbare. Nå er det mulig å undersøke temperaturavhengigheten av damptrykket. Bevegelse av stempelet og stangen, endre det ytre trykket til det første stempel. Intermediate data fikse. Korrekt vil fange damptemperaturen under konstant, d.v.s. uforandret, i det minste en kort stund, betydningen. Hvis vi forsømmer varmeutvekslingen med omgivelsene, er oppførselen til de to ikke veldig forskjellig fra oppførselen til en ideell gass.

Interessant, selv ved en så primitiv oppsett kan observeres avhengighet kokepunkt av trykk. Husk at kalte overgang kokende væske til damp med dannelsen av bobler i hele væskevolumet. dermed fikse koke veldig enkelt. Her igjen øker trykket, væskekoketemperaturen øker, og derfor er det lett for uinnvidde å demonstrere overraskende triks - kokende vann ved en temperatur på bare 80 grader Celsius eller tilsynelatende i strid med sunn fornuft, mer enn den samme 110 grader Celsius.

Det er fordi etter undersøkelser oppførselen av gass, damp når de utsettes for varme kilder om saken, til slutt, og ulike varmemotorer har blitt opprettet: dampmaskinen, bærbar motor, motoren, forbrenningsmotor. Og få vet at den førstefødte blandt dem, selvfølgelig, bør betraktes som en ballong.