Istražiti ovisnost pritiska na temperaturu - nema ništa lakše ...

Istraživanje fizičkih svojstava plina

Povijest znanstvenih otkrića vrlo često počinje s činjenicom da je "prava" osoba bila na pravom mjestu iu pravom trenutku. Tako se to dogodilo s proučavanjem plinova. Francuski fizičar, kemičar, inženjer Serge Charles bio je zainteresiran za zrakoplovstvo. S tim u vezi bilo je potrebno proučiti ovisnost pritiska na temperaturu zraka. Naravno, toplina je uvijek bila prvi alat istraživača. Ipak, moćan, lako kontrolirani izvor energije i uvijek pri ruci. Najstariji instrument znanja je uvijek bio kamen od „dobro, dobro, da vidimo što će se dogoditi kada je osjetljiv na toplinu, a ako dobavithellip-” itd

A što je Charles bio zanimljiv u plinovima? Učinimo svoje vlastito istraživanje. Uzimamo staklenu cijev, s jedne strane čvrsto je zatvorena, a unutar nje uredimo klip koji klizi duž cijevi. Dalje ćemo ugraditi izvor toplinske energije - redovnu duhovnu lampu - i opremiti naš laboratorijski stalak mjerila temperature i pritisak - naposljetku, ovisnost o tlaku o temperaturi koju ćemo istražiti. Započnimo ...

Imamo neku količinu plina u količini ograničenom dnom cilindra i klipova. Fiksiramo klip i zagrijavamo testni plin alkoholom. Zapišimo nekoliko vrijednosti tlaka Pn i temperature plina Tn. Analizom dobivenih podataka vidimo da ovisnost o tlaku o temperaturi ima proporcionalni karakter - kao i temperatura raste, tlak se također povećava. Imajte na umu da je klip podvrgnut različitim tlakovima: van je atmosferski, a iznutra - od grijanog plina. Za sljedeći eksperiment uklonite držač klipa i uvjerite se da će se klip pomaknuti da izjednačava pritiske. Ali istodobno se promijenio volumen plina, a njegova količina (masa) ostala je ista. Dakle, zaključak Charlesa: s masom i volumenom nepromijenjenim, tlak plina izravno je proporcionalan temperaturi - nepretenciozno i ​​ukusno.

Drugim riječima, pri stalnom volumenu od zagrijavanja, tlak se povećava, a pri stalnom pritisku, kada se zagrije, povećava se volumen. Za balonom to je značilo da je tijekom zagrijavanja zraka od plamenika, to se širi i svoj volumen povećava i volumen kugle - br. Stoga, višak zraka napušta loptu i ostaje u njemu zračna masa manje od mase istog volumena zraka izvana. požari zakon Arhimeda, i ništa ostaje za loptu, kako letjeti za radost javnosti.

Međutim, najviše Značajan nalaz je da je pritisak P i T temperature su povezane P1 / T1 / T2 = P2 = hellip -, = Pn / Tn = konst. Može se reći na drugi način: P = k * T, gdje je k određena konstanta plina. Ako primijenimo ove odnose na jedinične vrijednosti temperature, tlaka i volumena, možemo dobiti poznate konstante. Na primjer, volumen plina povećava se zagrijavanjem 1 stupanj po 1/273 početne vrijednosti.

Naravno, veliki interes je uzrokovan ovisnošću pritiska na temperaturu tvari tijekom faza prijelaza, na primjer, tekućina u plinu. Najbliži objekt za istraživanje ove vrste je voda. Para koja se formira iznad površine vode posljedica je prijelaza određenog broja molekula iz vode u vanjski medij. To je otežano dvama čimbenicima - snagama površinska napetost i vanjskog tlaka. Mogu ih prevladati samo molekulama s dovoljnim energetskim potencijalom - ekvivalentom temperature. Postoje dva načina za postizanje ovog potencijala: možete povećati energiju molekula zagrijavanjem vode ili smanjivanjem protuteže vanjskog tlaka. Prvi postupak je potvrđeno činjenicom poznatim - zagrijana voda brzo ispari, a drugi - smanjivanje praga energije molekula napušta „roditeljsku” okoliš.

Vratimo se u laboratorijsku instalaciju. Prostor ispod klipa napuni vodom, samo malo, samo 20-40 g Imajte na umu da je klip mora slobodno kretati, a sustav treba zamjeriti ventil. Ako se voda grije, formirana vodena para će pomaknuti klip i otpustiti "mjesto pod suncem". Prostor iznad klipa biti povezan na dovod zraka sa promjenljivom tlaka, na primjer, postaviti drugi stapajnicu ručno rukovanje. Sada možemo ispitati ovisnost temperature pare na pritisak. Premještanjem klipa s štapom promijenimo vanjski pritisak za prvi klip. Intermedijeri su fiksni. Točno je popraviti temperaturu pare u stabilnom stanju, tj. nepromjenjivo, barem nakratko, značenje. Ako zanemarimo razmjenu topline s okolinom, tada se ponašanje pare ne razlikuje mnogo od ponašanja idealan plin.

Zanimljivo je da se čak i na takvom primitivnom postava može promatrati ovisnost vrelište od pritiska. Podsjetimo da se vrenje naziva prijelazom tekućine u paru formiranjem mjehurića kroz volumen tekućine. tako popraviti kuhati vrlo lako. Evo opet raste tlak, tekućina vrije temperatura raste, a time, to je lako za nepoduzetan pokazati iznenađujuće trik - kipuću vodu na temperaturi od samo 80 stupnjeva Celzijusa ili, naizgled suprotno zdravom razumu, više od 110 istih stupnjeva celzijusa.

To je zato što nakon istraživanja ponašanje plina, pare se nakon izlaganja toplini izvora o tome, na kraju, i raznih toplinskih strojeva stvorene su: parni motor, prijenosni motor, motor je motor s unutarnjim izgaranjem. I vrlo malo ljudi zna da prvo rođeno među njima, naravno, treba smatrati balonom.