studie van de fysische eigenschappen van het gas
geschiedenis van wetenschappelijke ontdekking begint vaak met het feit dat de "juiste" persoon op de juiste plaats op het juiste moment.Dit is wat er gebeurd is met de studie van gassen.Franse natuurkundige, scheikundige, ingenieur Serge Charles raakte geïnteresseerd in de luchtvaart.In dit verband is het noodzakelijk om de temperatuurafhankelijkheid van de perslucht te bestuderen.Natuurlijk heeft de hitte altijd het eerste instrument van de onderzoekers.Nog steeds, een krachtige, makkelijk om de bron van energie te controleren en is altijd bij de hand.De oudste instrument van kennis is altijd een toetssteen van geweest "nou, nou, laten we zien wat er gebeurt als het gevoelig is voor warmte, en als je toevoegen ..." etc.
En wat is er zo interessant gevonden Charles in gassen?Doe je onderzoek.Neem een glazen buis, aan de ene kant goed zal sluiten, en regelen een zuiger die glijdt door de buis.Naast de warmtebron vast - de gebruikelijke alcohol lamp - en rusten onze laboratoriumtafel meters van temperatuur en druk - in feite de temperatuurafhankelijkheid van de druk gaan we onderzoeken.Laten we beginnen ...
We hebben een bepaalde hoeveelheid gas in het volume begrensd bottomed cilinder en zuiger.We lossen de zuiger en podogreem alcohol lamptest gas.We schrijven meer drukwaarden Pn en temperatuur Tn gas.Het analyseren van de data, zien we dat de temperatuurafhankelijkheid van de spanning is evenredig met het vermogen - toe met toenemende temperatuur en druk.Merk op dat de zuiger wordt onderworpen aan druk op verschillende manieren: van buitenaf - is atmosferisch, en de binnenzijde - van het verwarmde gas.Voor het volgende experiment verwijderen van een klem zuiger en zie dat de zuiger wordt verplaatst naar gelijkschakeling onder druk.Maar het veranderde de hoeveelheid gas en de hoeveelheid (gewicht) blijft hetzelfde.We concluderen dat ermee Charles: bij constant volume en de massa van de gasdruk is recht evenredig met de temperatuur - eenvoudig en smaakvol.
Met andere woorden, bij een constant volume verwarming verhoogt druk en constante druk verhoogt het volume bij verhitting.Voor de luchtvaart, betekende dit dat bij verhitting lucht van de brander, en expandeert het volume toeneemt, en het volume van een bol - niet.Dus, zodra de bal de lucht en in de luchtmassa kleiner is dan de massa van hetzelfde volume aan lucht van buiten.Vuurt wet van Archimedes, en de bal blijft niets hoe de vreugde van het publiek om te vliegen.
Maar de meest opmerkelijke bevinding is dat de druk P en de temperatuur T zijn gerelateerd door P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST.Het kan verschillend geïnterpreteerd: P = k * T, waarbij k - enkele gasconstante.Als deze verhoudingen toegepast op het apparaat waarden van temperatuur, druk en volume, is het mogelijk om een bekende constanten te verkrijgen.Bijvoorbeeld, de tijdens het verwarmen van 1 ° tot 1/273 van het oorspronkelijke waarde gasvolume toeneemt.
zeker meer belang is de afhankelijkheid van de druk op de temperatuur van stoffen tijdens faseovergangen bijvoorbeeld vloeibaar naar gas.De dichtstbijzijnde object voor dergelijke studies is water.Gevormd over het oppervlak van de waterdamp is het gevolg van de overgang van een aantal watermoleculen van de buitenomgeving.Dit werd belemmerd door twee factoren - de oppervlaktespanning en de externe druk.Het overwinnen van hen kan veroorloven alleen de moleculen met voldoende energiepotentieel - equivalente temperatuur.Er zijn twee manieren om dit potentieel te bereiken: het is mogelijk om de energie van de moleculen te verhogen door verhitting water of weerstand verminderen uitwendige druk.De eerste methode wordt bevestigd door het bekende feit - verwarmde water sneller verdampt, en het tweede - verlaagt de drempel energie van de moleculen, waardoor de "parent" omgeving.
terug te keren naar ons laboratorium setting.De ruimte onder de zuiger wordt gevuld met water, zeer klein, slechts 20-40 g Merk op dat de zuiger moet vrij bewegen en het systeem dient te wensen klep.Als het water wordt verwarmd, het verkregen waterdamp beweegt de zuiger en bevrijdt zich "een plaats onder de zon."De ruimte boven de zuiger wordt verbonden met een bron van luchtdruk verandert, bijvoorbeeld om een tweede hand bediende zuigerstang installeren.Nu kun je de afhankelijkheid van de temperatuur van de dampdruk verkennen.Door het verplaatsen van de zuiger en de stang, het uiterlijk van de eerste zuiger druk.Tussentijdse gegevens bevestigen.Correct de temperatuur van de stoom te nemen met een constante, dwzonveranderd ten minste kort de betekenis.Als we voorbijgaan aan de warmteuitwisseling met de omgeving, het gedrag van het paar is niet erg verschillend van het gedrag van een ideaal gas.
Interessant is ook op zo'n primitieve instelling kan worden waargenomen afhankelijk van de kooktemperatuur van de druk.Bedenk dat genoemd kokende overgang van vloeistof naar damp te bellen gedurende de volledige hoeveelheid vloeistof vormen.Duskook heel eenvoudig op te lossen.Er is ook toenemende druk tot kooktemperatuur van de vloeistof toeneemt, en dus is het gemakkelijk voor de leek een verbazingwekkende trick tonen - kokend water bij een temperatuur van slechts 80 graden Celsius, of schijnbaar tegen het gezond verstand, meer dan 110 van hetzelfde graden Celsius.
Dus na onderzoek van het gedrag van een gas, damp wanneer blootgesteld aan warmtebronnen over de zaak, op het einde, en zijn gemaakt door de verschillende warmte-motoren: de stoommachine, draagbare motor, stoommachine, de verbrandingsmotor.En weinigen weten dat de eerstgeborene onder hen, natuurlijk, moet worden beschouwd als een ballon.
