studera fysikaliska egenskaperna hos gas
historia vetenskapliga upptäckter ofta börjar med det faktum att "rätt" person på rätt plats vid rätt tidpunkt.Detta är vad som hände med studien av gaser.Franska fysiker, kemist, blev ingenjör Serge Charles intresserad av flygteknik.I detta avseende var det nödvändigt att studera beroende av tryckluftens temperatur.Naturligtvis har värmen alltid varit det första verktyget för forskare.Fortfarande, en kraftfull, enkel att styra energikällan och är alltid till hands.Den äldsta instrument kunskap har alltid varit en prövosten för "well, well, låt oss se vad som händer när den är känslig för värme, och om du lägger ..." etc.
Och vad är så intressant fann Charles i gaser?Gör din forskning.Ta ett glasrör, å ena sidan kommer det att sluta tätt, och arrangera i en kolv som glider genom röret.Bredvid fastställa värmekällan - den vanliga alkohollampa - och utrusta våra laboratorium bänk mätare av temperatur och tryck - i själva verket beroende av trycket kommer vi att utforska temperatur.Låt oss börja ...
Vi har en viss mängd av gas i volymen som avgränsas bottenförsedda cylinder och kolv.Vi fixar kolven och podogreem alkohol lamptest gas.Vi skriver flera tryckvärden Pn och temperatur Tn gas.Analysera data ser vi att beroendet av trycket temperaturen är proportionell mot karaktär - ökar med ökande temperatur och tryck.Notera att kolven utsätts för tryck på olika sätt: från utsidan - det är atmosfäriskt, och insidan - från den uppvärmda gasen.För nästa experiment bort en låskolven och se att kolven flyttas till tryckutjämning.Men det ändrat gasvolymen, och mängden (vikt) förblir densamma.Vi drar slutsatsen att fick Charles: vid konstant volym och massa av gastrycket är direkt proportionell mot temperatur - enkelt och smakfullt.
Med andra ord, vid en konstant volym av uppvärmnings ökar tryck och vid konstant tryck ökar volymen vid uppvärmning.För flygteknik, innebar detta att när uppvärmd luft från brännaren, expanderar den och dess volym ökar, och volymen av en sfär - inte.Så, när bollen lämnar luften och inuti luftmassan är mindre än massan av samma volym av luft från utsidan.Bränder Arkimedes princip, och bollen förblir ingenting hur man flyger till glädje för publiken.
Men det mest anmärkningsvärda upptäckten är att trycket P och temperaturen T är relaterade genom P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = KONST.Det kan tolkas olika: P = k * T, där k - vissa gaskonstanten.Om dessa förbindelser tillämpas på de enhetsvärden för temperatur, tryck och volym, är det möjligt att erhålla en välkänd konstanter.Exempelvis ökar gasvolymen under uppvärmningen av 1 ° till 1/273 av det ursprungliga värdet.
definitivt mer intresse är beroende av trycket på temperaturen av ämnen under fasövergångar, exempelvis en vätska till en gas.Den närmaste objekt för studier av det här slaget är vatten.Bildas över ytan av vattenångan är en följd av övergången av ett visst antal vattenmolekyler från den yttre miljön.Detta hindras av två faktorer - ytspänningen och det yttre trycket.Att övervinna dem råd endast molekylerna med tillräcklig energipotential - motsvarande temperatur.Det finns två sätt att uppnå denna potential: det är möjligt att öka energin av molekylerna genom att värma vatten eller reducera resistens mot yttre tryck.Den första metoden bekräftas av det välkända faktum - uppvärmt vatten avdunstar snabbare, och den andra - sänker tröskelenergin av molekylerna, som lämnar "förälder" miljö.
återvända till vår laboratoriemiljö.Utrymmet under kolven är fylld med vatten, mycket lite, bara 20-40 g Observera att kolven måste röra sig fritt, och systemet bör klandras ventil.Om vattnet värms upp, den resulterande vattenångan förflyttar kolven och frigör sig "en plats under solen."Utrymmet ovanför kolven för att anslutas till en källa för ändring av lufttrycket, till exempel för att installera en andra manuellt manövrerad kolvstång.Nu kan man utforska beroendet av temperaturen av ångtrycket.Genom att förflytta kolven och stången, ändra utseendet på den första kolven trycket.Interimsdata fixa.Korrekt kommer att spela temperaturen hos ånga vid en stadig, dvs.oförändrad, åtminstone kortfattat, innebörden.Om vi försummar värmeutbytet med omgivningen, är beteendet hos paret inte skiljer sig mycket från beteendet hos en ideal gas.
Intressant, även vid en sådan primitiv inställning kan observeras beroende av kokpunkten av trycket.Minns att kallas kokande övergång från vätska till ånga för att bilda bubblor i hela vätskevolymen.Sålundakoka mycket lätt att åtgärda.Och det finns också ett ökande tryck till koktemperatur av vätskan ökar, och därför är det lätt för den oinvigde att visa en fantastisk trick - kokande vatten vid en temperatur på endast 80 grader Celsius, eller till synes strider mot sunt förnuft, mer än 110 av samma grader Celsius.
Så efter att ha undersökt beteendet hos en gas, ånga när de utsätts för värmekällor i frågan, i slutändan, och skapades av de olika värmemotorer: Ångmaskinen, bärbara motor, ångmaskinen, förbränningsmotorer.Och få vet att den förstfödde bland dem, naturligtvis, bör betraktas som en ballong.
