studere de fysiske egenskapene til gass
historie vitenskapelige funn begynner ofte med at den "riktige" person på rett sted til rett tid.Dette er hva som skjedde med studiet av gasser.Franske fysikeren, kjemikeren, ble ingeniør Serge Charles interessert i luftfart.I denne forbindelse var det nødvendig å studere temperaturavhengigheten av trykkluften.Selvfølgelig har varmen alltid vært det første verktøyet for forskere.Likevel, en kraftig, lett å kontrollere kilden til energi og er alltid for hånden.Den eldste instrument av kunnskap har alltid vært en prøvestein på "vel, vel, la oss se hva som skjer når den er følsom for varme, og hvis du legger ..." osv
Og hva er så interessant fant Charles i gasser?Gjør din forskning.Ta et glassrør, på den ene side vil det lukke tett, og arrangere i et stempel som glir gjennom røret.Neste å etablere varmekilde - vanlig alkohol lampe - og utstyre våre laboratoriebenken målere for temperatur og trykk - faktisk temperaturen avhengighet av presset vi skal utforske.La oss starte ...
Vi har en viss mengde gass i volumet avgrenset bunn sylinder og stempel.Vi fikse stempelet og podogreem alkohol lampetest gass.Vi skriver flere trykkverdier Pn og temperatur Tn gass.Analysere dataene, ser vi at temperaturavhengigheten av trykket er proporsjonal med tegnet - øker med økende temperatur og trykk.Legg merke til at stempelet er utsatt for trykket på forskjellige måter: fra utsiden, - det er atmosfærisk, og innsiden - fra den oppvarmede gassen.For neste eksperiment fjerne en klemme stempel og se at stempelet beveger seg til trykkutjevning.Men den forandret volumet av gass, og mengden (vekt) forblir den samme.Vi konkluderer med at fikk Charles: ved konstant volum og masse av gasstrykket er direkte proporsjonal med temperatur - enkelt og smakfullt.
Med andre ord, ved et konstant volum av varme- øker trykk og ved konstant trykk øker volumet ved oppvarming.For luftfart, betydde dette at når oppvarmet luft fra brenneren, ekspanderer den og dens volumet øker, og volumet av en kule - ikke.Så, når ballen forlater luft og inne i luftmassen er mindre enn massen av det samme volum av luft fra utsiden.Branner Arkimedes 'prinsipp, og ballen fortsatt ingenting hvordan å fly til stor glede for publikum.
Men det mest oppsiktsvekkende funn er at trykket P og temperatur T er relatert ved P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST.Det kan tolkes annerledes: P = k * T, der k - noe gass konstant.Hvis disse forbindelser tilføres enhets verdier av temperatur, trykk og volum, er det mulig å oppnå en godt kjente konstanter.For eksempel øker gassvolumet under oppvarmingen av 1 ° til 1/273 av den opprinnelige verdi.
definitivt mer interesse er avhengig av trykket på temperaturen av stoffer ved faseoverganger, for eksempel en væske til en gass.Den nærmeste gjenstand for studier av denne typen er vann.Dannet over overflaten av vanndampen er konsekvensen av overgangen fra et visst antall vannmolekyler fra det ytre miljø.Dette ble hindret av to faktorer - overflatespenningen, og det ytre trykk.Vinne dem har råd til bare de molekyler med tilstrekkelig energi potensial - tilsvarende temperatur.Det er to måter å oppnå dette potensialet: det er mulig å øke energien av molekylene ved oppvarming av vann eller redusere motstand mot ytre trykk.Den første metoden er bekreftet ved den kjente faktum - oppvarmede vannet fordamper raskere, og den andre - senker terskelen energien av molekylene, slik at "foreldre" miljø.
tilbake til vårt laboratorium setting.Plassen under stempelet er fylt med vann, svært lite, bare 20-40 g Merk at stempelet må bevege seg fritt, og systemet skal bli ugyldig ventil.Hvis vannet er oppvarmet, beveger den resulterende vanndamp stempelet og frigjør seg selv "et sted under solen."Rommet over stempelet for å være koblet til en kilde for luft trykkforandringer, for eksempel for å installere en andre manuelt drevet stempelstang.Nå kan man oppdage avhengighet av temperaturen i damptrykk.Ved å bevege stempelet og stangen, endre utseendet av den første stempeltrykket.Interim data fikse.Riktig vil ta temperaturen på dampen på et jevnt, dvs.uforandret, i det minste en kort stund, betydningen.Hvis vi forsømmer varmeutveksling med omgivelsene, er oppførselen til paret ikke veldig forskjellig fra oppførselen til en ideell gass.
Interessant, selv ved en så primitiv innstilling kan observeres avhengighet av kokepunktet til det trykk.Husk at kalles koking overgangen fra væske til damp for å danne bobler i hele væskevolumet.Dermedkoke veldig enkelt å fikse.Og det er også et økende press til kokevæsketemperaturen øker, og derfor er det lett for uinnvidde å demonstrere en utrolig trick - kokende vann med en temperatur på bare 80 ° C, eller tilsynelatende i strid med sunn fornuft, mer enn 110 av det samme grader Celsius.
Så etter å undersøke oppførselen til en gass, damp når de utsettes for varme kilder om saken, til slutt, og ble opprettet av de ulike varme motorer: dampmaskiner, bærbare motor, dampmaskinen, forbrenningsmotoren.Og få vet at den førstefødte blant dem, selvfølgelig, bør betraktes som en ballong.
