studiare le caratteristiche fisiche del gas
storia della scoperta scientifica spesso inizia con il fatto che la persona "giusta" nel posto giusto al momento giusto.Questo è quello che è successo con lo studio dei gas.Fisico francese, chimico, ingegnere Serge Charles si interessò nel settore aeronautico.A questo proposito, è stato necessario studiare la dipendenza dalla temperatura della pressione atmosferica.Naturalmente, il calore è sempre stato il primo strumento di ricercatori.Ancora, un potente, facile controllare la sorgente di energia ed è sempre a portata di mano.Il più antico strumento di conoscenza è sempre stata un punto di riferimento di "bene, bene, vediamo cosa succede quando è sensibile al calore, e se si aggiunge ..." etc.
E cosa c'è di così interessante trovati Carlo a gas?Fate la vostra ricerca.Prendere un tubo di vetro, da un lato si chiuderà ermeticamente, e disporre in un pistone che scorre attraverso il tubo.Avanti per stabilire la fonte di calore - la lampada ad alcool solito - e dotare i nostri laboratori calibri banco di temperatura e pressione - in realtà la dipendenza dalla temperatura della pressione che stiamo per esplorare.Cominciamo ...
Abbiamo una certa quantità di gas nel volume delimitate cilindro Bottomed e pistone.Fissiamo il gas di prova lampada pistone e alcol podogreem.Scriviamo gas più valori di pressione e la temperatura Pn Tn.Analizzando i dati, vediamo che la dipendenza dalla temperatura della pressione è proporzionale al carattere - aumenta con l'aumentare della temperatura e della pressione.Si noti che il pistone è sottoposto a pressione in diversi modi: dall'esterno - è atmosferica, e l'interno - dal gas riscaldato.Per il successivo esperimento rimuovere un pistone pinza e vedere che il pistone si muove di pressione equalizzazione.Ma è cambiato il volume di gas, e la quantità (peso) rimane lo stesso.Concludiamo che ha ottenuto Charles: a parità di volume e la massa della pressione del gas è direttamente proporzionale alla temperatura - in modo semplice e con gusto.
In altre parole, a volume costante di pressione aumenta e riscaldamento a pressione costante il volume aumenta quando riscaldato.Per l'aeronautica, questo significa che quando riscaldato l'aria del bruciatore, si espande e il suo volume aumenta, e il volume di una sfera - no.Così, una volta che il pallone esce l'aria e all'interno della massa d'aria è inferiore alla massa dello stesso volume di aria dall'esterno.Incendi principio di Archimede ', e la palla resta niente come volare per la gioia del pubblico.
Ma il più notevole scoperta è che la pressione P e temperatura T sono legate dalla P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = COST.Può essere interpretato in modo diverso: P = k * T, dove k - alcuni costante dei gas.Se questi rapporti sono applicati ai valori unitari di temperatura, pressione e volume, è possibile avere un costanti noti.Ad esempio, il volume del gas aumenta durante il riscaldamento di 1 ° a 1/273 del valore originale.
sicuramente più interesse è la dipendenza della pressione sulla temperatura di sostanze durante le transizioni di fase, per esempio, un liquido a quello gassoso.L'oggetto più vicino per studi di questo tipo è l'acqua.Formato sulla superficie del vapore acqueo è la conseguenza del passaggio di un certo numero di molecole di acqua dall'ambiente esterno.Questo è stato ostacolato da due fattori - la tensione superficiale e la pressione esterna.Il loro superamento può permettersi solo le molecole con sufficiente energia potenziale - temperatura equivalente.Ci sono due modi per raggiungere questo potenziale: è possibile aumentare l'energia delle molecole da riscaldamento ad acqua o ridurre la resistenza alla pressione esterna.Il primo metodo è confermata dal fatto ben noto - acqua riscaldata evapora più velocemente, e la seconda - riduce l'energia di soglia delle molecole, lasciando l'ambiente "padre".
tornare al nostro ambiente di laboratorio.Lo spazio sotto il pistone è pieno d'acqua, molto poco, solo 20-40 g Notare che il pistone deve muoversi liberamente, e il sistema dovrebbe essere valvola guasta.Se l'acqua è riscaldata, il vapore acqueo risultante muove il pistone e si libera "posto sotto il sole."Lo spazio sopra il pistone essere collegato ad una fonte di variazioni di pressione dell'aria, per esempio, per installare un secondo pistone azionato manualmente.Ora è possibile esplorare la dipendenza dalla temperatura della tensione di vapore.Spostando il pistone e l'asta, modificare l'aspetto della prima pressione del pistone.I dati provvisori fix.Correttamente memorizza la temperatura del vapore in un costante, vale a direinvariato, almeno brevemente, il significato.Se trascuriamo lo scambio termico con l'ambiente, il comportamento della coppia non è molto diverso dal comportamento di un gas ideale.
interessante, anche in un ambiente così primitivo può osservare dipendenza della temperatura di ebollizione alla pressione.Ricordiamo che chiama transizione ebollizione da liquido a vapore per formare bolle durante l'intero volume di liquido.Cosìbollire molto facile da risolvere.E c'è anche crescente pressione alla temperatura del liquido aumenta bollente, e quindi, è facile per i non iniziati di dimostrare un trick sorprendente - acqua bollente ad una temperatura di soli 80 gradi Celsius, o apparentemente contraria al senso comune, più di 110 dello stesso gradi Celsius.
Quindi dopo aver esaminato il comportamento di un gas, vapore quando esposto a fonti di calore in materia, alla fine, e sono stati creati dai diversi motori termici: il motore a vapore, portatili motore, motore a vapore, il motore a combustione interna.E pochi sanno che il primo nato tra i quali, naturalmente, dovrebbe essere considerato un palloncino.
