Pentru a investiga dependența presiunii asupra temperaturii - nimic nu poate fi mai simplu ...

Studiul caracteristicilor fizice ale gazului

Istoria descoperirii științifice de multe ori începe cu faptul că persoana „dreptul“ la locul potrivit, la momentul potrivit. Aceasta este ceea ce sa întâmplat cu studiul gazelor. fizician franceză, chimist, inginer Serge Charles a devenit interesat de aeronautica. În acest sens, a fost necesară pentru a studia dependența presiunii asupra temperaturii aerului. Desigur, căldura a fost întotdeauna primul instrument de cercetători. Cu toate acestea, un puternic, ușor de controlat sursa de energie, și întotdeauna la îndemână. Instrumentul mai vechi de cunoaștere a fost întotdeauna piatra de încercare „bine, bine, să vedem ce se va întâmpla atunci când este sensibil la căldură, iar dacă adăugați ...“ etc.

Și ce e atât de interesant pentru a găsi Charles în gaze? Efectuăm propria cercetare. Ia tubul de sticlă, pe de o parte, se va închide ermetic, și aranja în interiorul unui piston care alunecă de-a lungul tubului. În continuare setați sursa de căldură - lampa obișnuită de alcool - și dota laboratorul nostru banc indicatoare de temperatura si presiune - a fost cu privire la dependența de temperatură a presiunii vom explora. Deci, să începem ...

Avem o anumită cantitate de gaz în volumul delimitat cilindru cu fund și pistonul. Fix lampa alcool podogreem piston și gazul de încercare. Scriem numărul de valori de presiune Pn și temperatura gazelor Tn. În analiza datelor obținute, observăm că dependența de presiune a temperaturii este natura proporțională - crește odată cu creșterea temperaturii și presiunii. Rețineți că pistonul este supus unor presiuni diferite: în afara - este atmosferic, iar în interior - din gazul încălzit. Pentru experimentul următor va elimina opritorul pistonului și a vedea că pistonul se deplasează la egalizarea presiunii. Dar va schimba cantitatea de gaz, iar cantitatea (în greutate) au rămas aceleași. Am tras concluzia că a primit Charles: masa constantă și volumul presiunii gazului este direct proporțională cu temperatura - pur și simplu și cu gust.

Cu alte cuvinte, la volum constant, presiunea crește la încălzire și la o presiune constantă de încălzire în timp ce cantitate crește. Pentru zborul cu balonul se înțelege că, în timpul încălzirii aerului de la arzător, se extinde și crește în volum și, iar volumul sferei - nr. Prin urmare, excesul de aer părăsește mingea și interiorul este masa de aer mai mică decât masa aceluiași volum de aer din exterior. Declanșează principiul lui Arhimede, iar mingea este nimic de făcut decât să zboare spre deliciul publicului.

Cu toate acestea, constatarea cea mai remarcabil este faptul că presiunea P și temperatură T sunt legate de P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / = CONST Tn. Acesta poate fi interpretat în mod diferit: P = k * T, unde k - un fel de constantă de gaz. Dacă aplicăm aceste relații la valori de temperatură individuale, presiunea și volumul, puteți obține o constante bine-cunoscute. De exemplu, volumul de gaz este crescut în timpul încălzirii la 1 grad la 1/273 din valoarea inițială.

Desigur, un mare interes este dependența de presiune a unei substanțe la temperatura de tranziție de fază, de exemplu, lichid la gaz. Cel mai apropiat obiect pentru studii de acest gen este apa. Format deasupra vaporilor de apă este consecința tranziției unui anumit număr de molecule de apă din mediul extern. Acest lucru este împiedicat de doi factori - forțele de tensiune superficială și presiunea externă. Depaseste le pot permite doar moleculele cu potențial suficientă energie - temperatură echivalente. Există două moduri de a realiza această capacitate: este posibil să se mărească energia moleculelor de apă prin încălzire sau rezistență redusă la presiunea externă. Prima metodă este confirmată de faptul cunoscut - apa încălzită se evaporă rapid, iar al doilea - reducerea moleculelor prag de energie care părăsesc „părinte“ mediu.

Să ne întoarcem la setarea de laborator. Spațiul de sub pistonul este umplut cu apă, doar un pic, doar 20-40 g Rețineți că pistonul trebuie să se miște liber, iar sistemul trebuie defectat valva. În cazul în care apa este încălzită, vapori de apă formată se va deplasa pistonul și se eliberează „loc în soare.“ Spațiul de deasupra pistonului să fie conectat la o sursă de aer cu presiune variabilă, de exemplu, setați manual a doua tija pistonului de gestionat. Acum este posibil să se investigheze dependența de temperatură a presiunii de vapori. Deplasarea pistonului și tija, schimbând presiunea externă la primul piston. date intermediare repara. Corect va capta temperatura aburului în timpul constant, adică neschimbat, cel puțin pe scurt, sensul. Dacă se neglijează schimbul de căldură cu mediul înconjurător, comportamentul perechii nu este foarte diferit de comportamentul unui gaz ideal.

Interesant, chiar și la o astfel de configurare primitivă poate fi observată dependența punct de fierbere de presiune. Reamintim că numita tranziție lichid de fierbere la vapori, cu formarea de bule tot volumul de lichid. astfel rezolva fierbere foarte ușor. Aici din nou presiunea crește, lichidul crește temperatura de fierbere, și , prin urmare, este ușor pentru neinițiați pentru a demonstra truc surprinzător - punct de fierbere a apei , la o temperatură de doar 80 de grade Celsius sau aparent contrare bunului simț, mai mult decât același 110 de grade Celsius.

Asta pentru că după cercetarea comportamentului de gaz, vapori atunci când este expusă la surse de căldură în această privință, în cele din urmă, și diverse motoare termice au fost create: motorul cu aburi, motorul portabil, motorul, motorul cu ardere internă. Și puțini știu că primul-născut printre ei, desigur, ar trebui să fie considerat un balon.