För att undersöka beroendet av trycket på temperaturen - inget kunde vara enklare ...

Studie av de fysiska egenskaperna hos gasen

Historien om vetenskapliga upptäckter börjar ofta med att "rätt" person på rätt plats vid rätt tidpunkt. Detta är vad som hände med studiet av gaser. Franska fysiker, kemist, blev ingenjör Serge Charles intresserad av flygteknik. I detta avseende, var det nödvändigt att studera beroende av trycket på lufttemperaturen. Naturligtvis har värmen alltid varit det första verktyget för forskare. Ändå en kraftfull, enkel att styra energikällan, och alltid till hands. Den äldsta instrument kunskap har alltid varit en prövosten för "well, well, låt oss se vad som händer när den är känslig för värme, och om du lägger ..." etc.

Och det som är så intressant att hitta Charles i gaser? Vi utför din egen forskning. Ta glasröret, å ena sidan kommer det att sluta tätt och ordna i en kolv som glider längs röret. Nästa uppsättning värmekällan - den vanliga alkohollampa - och utrusta vårt laboratorium bänk mätare temperatur och tryck - det var på beroendet av trycket vi ska utforska temperatur. Så låt oss börja ...

Vi har en viss mängd gas i volymen avgränsas bottnad cylinder och kolven. Fixa kolv podogreem alkohol lampa och provgasen. Vi skriver antalet tryckvärden PN och gastemperaturen Tn. I att analysera de data som erhållits, ser vi att tryckberoendet av temperaturen är proportionell karaktär - ökar med ökande temperatur och tryck. Notera att kolven utsattes för olika tryck: utanför - är atmosfäriskt, och insidan - från den uppvärmda gasen. För nästa experiment kommer att ta bort kolvhållaren och se att kolven flyttas till tryckutjämningen. Men det kommer att ändra mängden gas, och mängden (vikt) förblev densamma. Vi drar slutsatsen att fick Charles: konstant massa och volym gastrycket är direkt proportionell mot temperatur - enkelt och smakfulla.

Med andra ord, vid konstant volym, trycket ökar vid upphettning, och vid konstant tryck under upphettning belopp ökar. För ballongflygning menas att under uppvärmning av luften från brännaren, expanderar den och dess volym ökar, och volymen av sfären - nej. Hence, överskottsluft lämnar bollen och insidan är luftmassan mindre än massan av samma volym av luft från utsidan. Bränder Arkimedes princip och bollen är inget att göra än att flyga till glädje för publiken.

Emellertid, är den mest anmärkningsvärda upptäckten att trycket P och temperaturen T är relaterade genom P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = KONST. Det kan tolkas olika: P = k * T, där k - ett slags gaskonstanten. Om vi tillämpar dessa relationer till enskilda temperaturvärden, tryck och volym, kan du få en välkänd konstanter. Till exempel, är den gasvolym ökade under upphettning vid en grad till 1/273 av det ursprungliga värdet.

Naturligtvis är stort intresse trycket beroende av substanser vid temperaturen för fasövergång, exempelvis vätska till gas. Det närmaste föremålet för studier av detta slag är vatten. Bildas ovanför vattenångan är en följd av övergången av ett visst antal vattenmolekyler från den yttre omgivningen. Detta hindras av två faktorer - de krafter av ytspänning och yttre tryck. Övervinna dem har råd endast de molekyler med tillräcklig energipotential - temperatur motsvarande. Det finns två sätt att uppnå denna kapacitet: det är möjligt att öka energin av vattenmolekyler genom upphettning eller minskat motstånd mot yttre tryck. Den första metoden bekräftas av det kända faktum - uppvärmt vatten avdunstar snabbt, och den andra - minska tröskelenergimolekyler som lämnar "förälder" miljö.

Låt oss gå tillbaka till vår laboratoriemiljö. Utrymmet under kolven är fyllt med vatten, bara lite, bara 20-40 g Observera att kolven måste röra sig fritt, och systemet bör klandras ventil. Om vattnet är uppvärmt, vattenånga som bildas kommer att förskjuta kolven och frigöra sig själv "plats i solen." Utrymmet ovanför kolven att anslutas till en tillförsel av luft med ett variabelt tryck, till exempel ställa den andra kolvstången manuellt hanterbar. Nu är det möjligt att undersöka beroendet av ångtrycket temperaturen. Förflytta kolven och stången, ändrar det externa trycket till den första kolven. Mellandata fixa. Korrekt kommer att fånga ångtemperaturen under stabil, d.v.s. oförändrad, åtminstone kortfattat, innebörden. Om vi försummar värmeväxlingen med omgivningen, är beteendet hos paret inte skiljer sig mycket från beteendet hos en ideal gas.

Intressant, även vid en sådan primitiv inställning kan observeras beroende kokpunkt av tryck. Minns att kallas övergångs kokande vätska till ånga med bildandet av bubblor i hela vätskevolymen. sålunda fixera koka mycket lätt. Här igen trycket ökar, kokpunkttemperaturen ökar flytande, och därför är det lätt för den oinvigde att demonstrera förvånande trick - kokande vatten vid en temperatur av endast 80 grader Celsius eller till synes strider mot sunt förnuft, mer än samma 110 grader Celsius.

Det beror efter forska beteendet hos gas, ånga när de utsätts för värmekällor i frågan, i slutändan, och olika förbränningsmotorer har skapats: ångmaskinen, bärbara motor, motorn, förbränningsmotorn. Och få vet att den förstfödda bland dem, naturligtvis, bör betraktas som en ballong.