Da bi istražili ovisnost tlaka o temperaturi - ništa ne može biti jednostavnije ...

Studija fizičkih karakteristika plina

Povijest znanstvenih otkrića često počinje s činjenicom da je „pravo” osoba na pravom mjestu u pravo vrijeme. To je ono što se dogodilo s proučavanjem plinova. Francuski fizičar, kemičar, inženjer Serge Charles je postao zainteresiran za aeronautiku. U tom smislu, bilo je potrebno proučiti ovisnost tlaka o temperaturi zraka. Naravno, topline je uvijek bio prvi alat istraživača. Ipak, moćan, jednostavan za kontrolu izvora energije, i uvijek pri ruci. Najstariji instrument znanja je uvijek bio kamen od „dobro, dobro, da vidimo što će se dogoditi kada je osjetljiv na toplinu, a ako dodate ...” itd

A što je tako zanimljivo naći Charlesa u plinovima? Izvodimo svoj vlastiti istraživanja. Uzmite staklenu cijev, s jedne strane to će čvrsto zatvoriti, te organizirati unutar klipa koji klizi duž cijevi. Zatim postavite izvor topline - uobičajenu svjetiljku alkohola - i opremiti našu laboratorij klupa mjerila temperature i tlaka - to je na temperaturna ovisnost tlaka idemo istražiti. Tako ćemo početi ...

Imamo određena količina plina u volumenu omeđen dna cilindra i klipa. Fix klip podogreem alkohola svjetiljku i test plina. Pišemo broj vrijednosti tlaka Pn i Tn temperatura plina. U analizi podataka dobivenih, vidimo da je tlak ovisnost temperature proporcionalan prirodi - raste s povećanjem temperature i tlaka. Imajte na umu da klip podvrgava različitim tlakovima: izvan - je atmosferski, a iznutra - od zagrijanog plina. Za sljedeći eksperiment će ukloniti klip držač i vidjeti da je klip pomiče na izjednačavanje tlaka. No to će se promijeniti količinu plina, a količina (težina) ostao isti. Možemo zaključiti da je primio Charlesa: konstantna masa i volumen tlaka plina izravno je proporcionalna temperaturi - jednostavno i ukusno.

Drugim riječima, kod konstantnog volumena, poveća se pritisak na grijanje, a kod konstantnog tlaka, a grijanje iznos se povećava. Za balonom to je značilo da je tijekom zagrijavanja zraka od plamenika, to se širi i svoj volumen povećava i volumen kugle - br. Dakle, višak zraka ostavlja loptu, a iznutra je zrak masa manja od mase istog volumena zraka izvana. Požari Arhimedov zakon, a lopta je ništa za napraviti, ali letjeti na oduševljenje publike.

Međutim, najviše Značajan nalaz je da je pritisak P i T temperature su povezane P1 / T1 / T2 = P2 = .... = Pn / Tn = konst. To se može različito tumačiti: P = k * T, gdje je k - vrsta konstante plina. Ako primijenimo ove odnose na pojedinačne vrijednosti temperature, tlaka i volumena, možete dobiti poznate konstante. Na primjer, volumen plina se povećava tijekom zagrijavanja na 1 stupnju 1/273 od početne vrijednosti.

Naravno, veliki interes je tlak ovisnost o drogama pri temperaturi prijelaza, na primjer, tekućina za plin. Najbliže objekt za studije ove vrste je voda. Formirana iznad vodene pare je posljedica tranzicije određenog broja molekula vode iz vanjskog okruženja. To ometa dva čimbenika - sila napetosti površine i vanjskog pritiska. Prevladati ih mogu priuštiti samo molekule s dovoljnim energetskog potencijala - ekvivalentne temperature. Postoje dva načina da se to postigne taj kapacitet: moguće je povećati energiju molekula vode zagrijavanjem ili smanjenu otpornost na vanjskog pritiska. Prvi postupak je potvrđeno činjenicom poznatim - zagrijana voda brzo ispari, a drugi - smanjivanje praga energije molekula napušta „roditeljsku” okoliš.

Vratimo se našem laboratoriju okruženju. Prostor ispod klipa napuni vodom, samo malo, samo 20-40 g Imajte na umu da je klip mora slobodno kretati, a sustav treba zamjeriti ventil. Ako je voda zagrijava, vodena para formirana će pomak klipa i sama objaviti „mjesto pod suncem”. Prostor iznad klipa biti povezan na dovod zraka sa promjenljivom tlaka, na primjer, postaviti drugi stapajnicu ručno rukovanje. Sada je moguće istražiti temperaturna ovisnost tlaka pare. Se kreće klip i štap, mijenja vanjski pritisak na prvi klip. Intermedijarni podataka popraviti. Ispravno će uhvatiti temperature pare u stalan, tj nepromijenjeni, barem nakratko, značenje. Ako zanemarimo izmjenu topline s okolinom, ponašanje para se ne razlikuje od ponašanja idealnog plina.

Zanimljivo, čak i na takve primitivne postava može promatrati ovisnost Vrelište pritiska. Povlačenje koji se zove prijelazni kipuće tekućine u paru sa stvaranjem mjehurića tijekom tekućeg volumena. tako popraviti kuhati vrlo jednostavno. Evo opet tlak povećava, tekućina povećava temperatura vrenja, i stoga je lako za nepoduzetan pokazati iznenađujuće trik - kipuću vodu na temperaturi od samo 80 stupnjeva Celzija ili naizgled protivno zdravom razumu, više nego u istom 110 stupnjeva Celzija.

To je zato što nakon istraživanja ponašanje plina, pare se nakon izlaganja toplini izvora o tome, na kraju, i raznih toplinskih strojeva stvorene su: parni motor, prijenosni motor, motor je motor s unutarnjim izgaranjem. A malo tko zna da je prvi rođen među njima, naravno, treba uzeti u obzir balon.