Da bi raziskali odvisnost tlaka od temperature - nič ne bi moglo biti enostavnejše ...

Študija fizikalnih lastnosti plina

Zgodovina znanstvenega odkritja pogosto začne z dejstvom, da je "pravi" oseba na pravem mestu ob pravem času. To je tisto, kar se je zgodilo s študijem plinov. Francoski fizik, kemik, inženir Serge Charles začel zanimati za letalstvo. V zvezi s tem je bilo treba preučiti odvisnost tlaka od temperature zraka. Seveda je vročina že od nekdaj prvo orodje raziskovalcev. Kljub temu, močan, enostaven nadzor nad virom energije, in vedno pri roki. Najstarejši instrument znanje je bilo vedno merilo za "dobro, dobro, da vidimo, kaj se bo zgodilo, ko je občutljiv na toploto, in če dodamo ..." itd

In kaj je tako zanimivo, da bi našli Charlesu v plinih? Izvajamo svoje raziskave. Vzemite stekleno cevko, na eni strani bo zaprl tesno, in urediti znotraj bata, ki drsi vzdolž cevi. Nato nastavite vir toplote - običajno alkohola svetilko - in opremili laboratorij klop merilniki temperature in pritiska - je bila v odvisnosti od temperature pritiska bomo raziskati. Torej začnimo ...

Imamo določena količina plina obsega omejeno dnom cilindra in bata. Pritrditi bat podogreem alkohola svetilko in preskusnega plina. Pišemo število vrednosti tlak PN in temperature plina TN. Pri analizi pridobljenih podatkov, vidimo, da je odvisnost tlaka od temperature sorazmerna naravi - z zvišanjem temperature in tlaka. Upoštevajte, da je bat izpostavljen različnih tlakih: zunaj - je atmosferski in znotraj - iz segretega plina. Pri naslednjem poskusu boste odstranili bata varovalo in videli, da se bat premakne na izenačevanje tlaka. Vendar bo spremenila količino plina, in je količina (masa) ostale nespremenjene. Sklepamo, da je prejel Charles: konstantna masa in prostornina tlaka plina je neposredno sorazmerna s temperaturo - enostavno in okusno.

Z drugimi besedami, pri konstantni volumen, povečanja pritiska na segrevanje, in pri konstantnem tlaku pri ogrevanju znesek poveča. Za balonom je pomenilo, da med segrevanjem zraka gorilnika, se širi in njen volumen poveča, in prostornina krogle - št. Zato, presežek zraka zapusti žogo in v notranjosti je masa zraka manjša od mase enakega volumna zraka od zunaj. Požari načelo Arhimedovim, in je žoga nič narediti, ampak za letenje na veselje občinstva.

Vendar pa je najbolj presenetljivo ugotovitev je, da se tlak P in temperaturo T, povezane s P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / TN = CONST. To je mogoče razlagati drugače: P = k * T, kjer je k - neke vrste plinska konstanta. Če smo se te odnose na posamezni vrednosti temperature, tlaka in volumna, lahko dobili znane konstante. Na primer, se količina plina med segrevanjem do 1 stopinje do 1/273 začetne vrednosti povečana.

Seveda, veliko zanimanje je odvisnost tlak snovi pri temperaturi faznega prehoda, na primer, tekočina v plin. Najbližji objekt za študij te vrste je voda. Nastala nad vodno paro je posledica prehoda na določeno število vodnih molekul iz zunanjega okolja. Ta ovira dva dejavnika - sile površinske napetosti in zunanjim tlakom. Premagovanje jih lahko dobimo le molekule z zadostno energetskega potenciala - temperatura enakovredne. Obstajata dva načina za dosego tega zmogljivosti: je možno povečati energijo molekul vode s segrevanjem ali zmanjšano odpornost proti zunanjim tlakom. Prvi način je potrjena z znano dejstvo - greta voda hitro izhlapi, in drugi - zmanjšanja molekul vrednosti za energijo, ki zapušča "matično" okolju.

Vrnimo se k naši laboratorijskem okolju. Prostor pod batom se napolni z vodo, samo malo, samo 20-40 g, če jo bat prosto giblje, in sistem je treba faulted ventil. Če je voda ogrevana, vodna para oblikovana bo premik bata in se spustite "mesto pod soncem." Prostor nad batom, ki se priključi na dovod zraka s spremenljivo tlakom, na primer, določi drugo batnico ročno upravljati. Zdaj je mogoče raziskati temperaturno odvisnost parnega tlaka. Premikanje bata in drog, spreminjanje zunanji tlak do prvega bata. Vmesni podatki popraviti. Pravilno bo zajemanje temperature pare med stabilno, t.j. nespremenjena, vsaj na kratko, pomen. Če zanemarimo izmenjavo toplote z okoljem, obnašanje para ni zelo razlikuje od obnašanja idealnega plina.

Zanimivo je lahko celo pri tako enostavne namestitve je treba upoštevati odvisnost vrelišče pritiska. Spomnimo, da imenovani prehodni vrelo tekočino pari s tvorbo mehurčkov celotni volumen kapljevine. tako popraviti zavre zelo enostavno. Tudi tu se poveča tlak, tekoči vrelišču poveča, zato je enostaven za neizkušene dokazati presenetljivo trik - vrelo vodo pri temperaturi samo 80 stopinj Celzija ali navidezno v nasprotju s skupnim smislu, višji od 110 stopinj Celzija.

To je zato, ker po raziskovanju obnašanje plina, pare, ko toplotnega sevanja virov na tem področju, na koncu, in različnih toplotnih motorjih so bile ustvarjene: parni stroj, prenosni motor, motor, motor z notranjim izgorevanjem. In malo vedo, da je prvorojenec med njimi, seveda, bi bilo treba obravnavati kot balon.