Tutkia riippuvuus paineen lämpötilasta - mikään ei voisi olla helpompaa ...

Tutkimus fyysiset ominaisuudet kaasun

Historiassa tieteellinen löytö alkaa usein siitä, että "oikea" henkilö oikeassa paikassa oikeaan aikaan. Tämä on se, mitä tapahtui tutkimuksen kaasuja. Ranskalainen fyysikko, kemisti, insinööri Serge Charles kiinnostui ilmailu. Tässä suhteessa, oli tarpeen tutkia riippuvuus painetta ilman lämpötila. Tietenkin, lämpö on aina ollut ensimmäinen väline tutkijoiden. Silti tehokas, helppo hallita energialähde, ja aina käsillä. Vanhin väline tiedon on aina ollut koetinkivi "hyvin, hyvin, katsotaan mitä tapahtuu, kun se on herkkä lämmölle, ja jos lisäät ..." jne.

Ja mikä on niin mielenkiintoista löytää Charles kaasuja? Teemme omaa tutkimusta. Ottaa lasiputki, toisaalta se sulkeutuu tiiviisti, ja järjestää sisällä männän, joka liukuu pitkin putkea. Seuraava asettaa lämmönlähteen - tavallista alkoholia lamppu - ja varustaa meidän laboratoriopöydän mittareita lämpötila ja paine - se oli riippuvuus lämpötilasta paine aiomme tutkia. Aloitetaanpa ...

Meillä on tietty määrä kaasun tilavuuden, jota rajoittavat pyöreäpohjaiseen sylinteri ja mäntä. Korjata mäntä podogreem alkoholi lamppu ja testi kaasu. Kirjoitamme määrä painearvot Pn ja kaasun lämpötila Tn. Analysoinnissa saatuja tietoja, näemme, että paine riippuvuus lämpötila on verrannollinen luonteeltaan - lisääntyy lämpötilan ja paineen. Huomaa, että mäntä joutuu erilaisia paineita: ulkopuolella - on ilmakehän, ja sisällä - lämmitetystä kaasusta. Seuraavan kokeen poistaa männän pidike ja nähdä, että mäntä liikkuu paineen tasaus. Mutta se muuttaa kaasun määrän, ja määrä (paino) pysyi samana. Voimme päätellä, että sai Charles: vakio massa ja tilavuus kaasun paine on suoraan verrannollinen lämpötilaan - yksinkertaisesti ja hyvällä maulla.

Toisin sanoen, vakiotilavuudessa, paine kasvaa kuumennettaessa, ja jatkuva paine kuumentamalla määrä kasvaa. Ballooning tarkoitetaan sitä, että lämmityksen aikana ilmaan polttimen, se laajenee ja sen tilavuus kasvaa, ja tilavuus alalla - ei. Siten, ylimääräinen ilma poistuu pallon sisällä on ilmamassa vähemmän kuin massa sama määrä ilmaa ulkopuolelta. Tulipalot Arkhimedeen lakiin, ja pallo on mitään tekemistä, vaan lentää iloksi yleisölle.

Kuitenkin, merkittävin havainto on, että paine P ja lämpötilassa T liittyvät P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = vakio. Se voidaan tulkita eri: P = k * T, missä k - eräänlainen kaasuvakio. Jos käytämme näitä suhteita yksittäisiin lämpötila-arvot, paineen ja tilavuuden, saat tunnettu vakioita. Esimerkiksi, kaasun tilavuus kasvaa lämmityksen aikana 1 aste 1/273 alkuperäisestä arvosta.

Tietenkin, suuri etu on paine riippuvuus on aineiden lämpötilassa faasimuutos, esimerkiksi, nesteen ja kaasun. Lähin objekti tämän kaltaisia tutkimuksia on vettä. Yläpuolelle muodostuu vesihöyryn on seurausta siirtyminen tietyn määrän vesimolekyylejä ulkoisesta ympäristöstä. Tämä haittaa kaksi tekijää - voimia pintajännityksen ja ulkoisen paineen. Voittaa ne varaa vain molekyylit riittävästi energiaa potentiaali - lämpötila vastaava. On olemassa kaksi tapaa saavuttaa tämä kapasiteetti: on mahdollista lisätä energiaa vesimolekyylien kuumentamalla tai heikentynyt vastustuskyky ulkoista painetta. Ensimmäinen menetelmä on vahvistaa tunnettu tosiasia, - lämmitetty vesi haihtuu nopeasti, ja toinen - vähentämällä tehokynnysarvoa molekyylit jättäen "emo" ympäristössä.

Mennään takaisin meidän laboratoriossa. Tila männän alla on täytetty vedellä, vain vähän, vain 20-40 g Huomaa, että mäntä on liikkua vapaasti, ja järjestelmän olisi vialliseksi venttiili. Jos vesi kuumennetaan, muodostunutta vesihöyryä siirtyy männän ja vapautua "paikka auringossa." Tila männän yläpuolella voidaan kytkeä verkkoon ilmaa, jonka paine oli muutettavissa, esimerkiksi asettaa toisen männänvarren manuaalisesti hallittavissa. Nyt on mahdollista tutkia lämpötilariippuvuus höyrynpaineen. Liikkuva mäntä ja varsi, vaihtamalla ulkoinen paine ensimmäisen männän. Välidatana korjata. Oikein poimii höyryn lämpötila tasainen, ts ennallaan, ainakin lyhyesti, merkitys. Jos emme välitä tuosta lämmönvaihdon ympäristön kanssa, käyttäytyminen pari ei ole kovin erilainen kuin käyttäytyminen ideaalikaasun.

Mielenkiintoista on, että vaikka sellaisella primitiivinen asetukset voidaan havaita riippuvuus kiehumispiste paineen. Muista, että sanotun siirtymävaiheen kiehuvan nesteen höyry kanssa kuplien koko nestetilavuuden. näin Korjaa kiehuvaksi hyvin helposti. Tässä jälleen paine kasvaa, nesteen kiehumispiste nousee, ja siksi se on helppo vihkiytymättömille osoittaa yllättävää temppu - kiehuvaa vettä, jonka lämpötila on vain 80 astetta tai näennäisesti vastoin järkeä, enemmän kuin sama 110 astetta.

Tämä johtuu siitä, kun tutkivat käyttäytymistä ja kaasun, höyryn lämmössä lähteisiin asiasta, lopussa, ja erilaiset Lämpövoimamoottoreilla on luotu: höyrykone, kannettavia moottori, moottori, polttomoottori. Ja harvat tietävät, että esikoinen joukossa, tietenkin olisi pidettävä ilmapallo.