Et uurida sõltuvus rõhust temperatuurist - midagi võiks olla lihtsam ...

Uuring füüsikaliste omaduste gaasi

Ajalugu teaduslik avastus sageli algab sellest, et "õige" inimene õiges kohas õigel ajal. See juhtus ka uuring gaase. Prantsuse füüsik, keemik, insener Serge Charles sai huvitatud lennunduses. Seoses sellega oli vaja uurida sõltuvuse survet õhutemperatuur. Muidugi, soojuse on alati olnud esimene vahend teadlaste. Ikka, võimas, lihtne kontrollida energiaallikana, ja alati käepärast. Kõige iidse instrumendi teadmiste on alati olnud proovikiviks "hästi, hästi, vaatame, mis juhtub siis, kui see on tundlik kuumuse ja kui lisate ..." jne

Ja mis on nii huvitav, et leida Charles gaasides? Viime läbi oma teadusuuringuid. Võtke klaastoru, ühelt poolt see suletakse tihedalt ja korraldada sees kolb, mis libiseb piki toru. Järgmine määrata soojusallika - tavaline alkoholi lamp - ja õpetada meie laboratooriumilaud mõõdikud temperatuuri ja rõhu - see oli sõltuvust temperatuurist survet me läheme uurida. Nii alustagem ...

Oleme teatud kogus gaasi mahu piirneb põhjaga kolvi ja silindri. Fix kolvi podogreem alkoholi lamp ja test gaasi. Me kirjutada arv rõhu väärtused Pn ja gaasi temperatuur Tn. Andmete analüüsil saadud, siis näeme, et rõhu sõltuvus temperatuurist on võrdeline milline - suureneb temperatuuri tõustes ja rõhu all. Pange tähele, et kolb on läbinud erineva rõhuga: väljaspool - on atmosfääri ja sees - kuumutatud gaasi. Järgmise katse eemaldab kolvi fikseeriv ja vaata et kolb liigub rõhu ühtlustumist. Aga see muutub gaasi koguse ja suuruse (kaalu) jäi samaks. Me järeldame, et sai Charles: pidev mass ja maht gaasi rõhk on võrdeline temperatuuri - lihtsalt ja maitsekas.

Teisisõnu jääva mahu, suureneb rõhk kuumutamisel ja konstantsel rõhul soojendamisel kogus suureneb. Sest õhupallilendu- see tähendas, et kuumutamisel õhu põleti, see paisub ja selle maht suureneb ja kera maht - ei. Seega liigne õhk väljub palli ja sees on õhu mass väiksem kui mass sama koguse õhku väljastpoolt. Tulekahjud Archimedese, ja pall on midagi teha, kuid lennata rõõmu publik.

Kuid kõige tähelepanuväärsem leid on see, et rõhk P ja temperatuuri T on omavahel seotud P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Seda saab tõlgendada erinevalt: P = k * T, kus k - mingi gaasikonstant. Kui me kasutame neid suhteid üksikute temperatuuri väärtused, rõhu ja mahu, saad tuntud konstantide. Näiteks gaasikogus kasvas kuumutamisega 1 määral 1/273 algsest väärtusest.

Muidugi, suur huvi on sõltuvus rõhust on ainete temperatuuril faasisiire, näiteks vedeliku gaasi. Lähim objekti uuringud selline on vesi. Kohale moodustunud veeauru on ülemineku tõttu teatava arvu veemolekulide väliskeskkonnast. See takistab kaks tegurit - jõud pindpinevuse ja välissurve. Nende ületamiseks saab endale lubada vaid molekulide piisava energiapotentsiaalile - temperatuuri samaväärne. On kaks võimalust saavutada seda võimsust: see on võimalik suurendada vee energiat molekulid kuumutamisega või vähenenud vastupidavus välissurve. Esimene meetod kinnitab tuntud tõsiasi - kuumutada vesi aurustub kiiresti ja teine - vähendades energia läve molekulide lahkumist "vanema" keskkonnas.

Lähme tagasi meie laboris seade. Ruumi allapoole kolb täidetakse veega, natuke, vaid 20-40 g Pange tähele, et peab kolb vabalt liikuda, ja süsteem tuleks heita klapi. Kui vesi on kuumutatud, veeauru moodustatud nihkub kolvi ja vabastada ennast "koht päikese". Kohal olev ruum kolb ühendatakse õhu juurdevool muudetava survega, näiteks määrata teise kolvivarre käsitsi juhitav. Nüüd on võimalik uurida sõltuvust temperatuurist aururõhk. Liikumine kolvi ja varras, muutes välist survet esimese kolvi. Intermediate andmeid fikseerida. Õigesti lüüa auru temperatuur stabiilne, st muutmata, vähemalt korraks, tähenduses. Kui me ei hooli soojusvahetust keskkonnaga, käitumine paar ei ole väga erinev käitumine ideaalne gaas.

Huvitaval kombel isegi sellise primitiivse häälestus võib täheldada sõltuvuse keemistemperatuur survet. Tuletame meelde, et üleminekuparlamentide keeva vedeliku auruks tekkega mullid kogu vedeliku maht. seega määrata keema väga lihtsalt. Siingi suureneb rõhk, vedeliku keemistemperatuuri tõusu ning seega on lihtne Võhikud demonstreerida üllatav mängus - keeva veega temperatuuril vaid 80 kraadi Celsiuse või näiliselt vastuolus sense, rohkem kui sama 110 kraadi Celsiuse järgi.

Seda sellepärast, et pärast uurides käitumist gaasi, auru kuuma käes allikatest asja lõpuks, ja erinevate soojusjõumasinates on loodud: aurumasin, kaasaskantav mootor, mootor, sisepõlemismootor. Ja vähesed teavad, et esimene sündinud nende hulgas muidugi tuleb kaaluda õhupalli.