Untuk menyiasat pergantungan tekanan pada suhu - tiada apa yang boleh menjadi lebih mudah ...

Kajian tentang ciri-ciri fizikal gas

Sejarah penemuan saintifik biasanya bermula dengan hakikat bahawa orang yang "betul" di tempat yang betul pada masa yang tepat. Inilah yang berlaku dengan kajian gas. fizik Perancis, ahli kimia, jurutera Serge Charles menjadi tertarik dalam aeronautik. Dalam hal ini, ia adalah perlu untuk mengkaji pergantungan tekanan ke atas suhu udara. Sudah tentu, haba sentiasa menjadi alat pertama penyelidik. Namun, yang kuat, mudah untuk mengawal sumber tenaga, dan sentiasa di tangan. Instrumen paling kuno pengetahuan sentiasa uji "baik, baik, mari kita lihat apa yang akan berlaku apabila ia sensitif kepada haba, dan jika anda menambah ..." dan lain-lain

Dan apa yang begitu menarik untuk mencari Charles dalam gas? Kami menjalankan penyelidikan anda sendiri. Mengambil tiub kaca, dalam satu tangan, ia akan menutup ketat, dan menguruskan dalam omboh yang slaid sepanjang tiub. Seterusnya menetapkan sumber haba - lampu alkohol biasa - dan melengkapkan makmal kami bangku mengukur suhu dan tekanan - ia adalah pada pergantungan suhu tekanan kita akan meneroka. Jadi mari kita mulakan ...

Kami mempunyai sejumlah gas dalam jumlah yang disempadani silinder berdasar dan omboh. Menetapkan omboh podogreem lampu alkohol dan gas ujian. Kami menulis bilangan nilai tekanan Pn dan Tn suhu gas. Dalam menganalisis data yang diperolehi, kita lihat bahawa pergantungan tekanan suhu adalah sifat berkadar - meningkat dengan peningkatan suhu dan tekanan. Ambil perhatian bahawa omboh adalah tertakluk kepada tekanan yang berbeza: di luar - adalah atmosfera, dan di dalam - dari gas yang dipanaskan. Untuk percubaan seterusnya akan mengeluarkan penahan omboh dan melihat bahawa omboh bergerak untuk penyamaan tekanan. Tetapi ia akan menukar jumlah gas, dan jumlah (berat) kekal yang sama. Kita membuat kesimpulan yang menerima Charles: jisim yang berterusan dan jumlah tekanan gas adalah berkadar terus dengan suhu - hanya dan menarik.

Dalam erti kata lain, pada isipadu tetap, kenaikan tekanan kepada pemanasan, dan pada tekanan malar manakala pemanasan jumlah kenaikan. Untuk belon ia bermakna bahawa semasa pemanasan udara dari pembakar, ia mengembang dan jumlah kenaikan, dan jumlah bidang - tidak ada. Oleh itu, lebihan udara meninggalkan bola dan dalam adalah jisim udara kurang daripada jisim isipadu yang sama udara dari luar. Kebakaran Prinsip Archimedes, dan bola adalah apa-apa yang boleh dilakukan tetapi untuk terbang untuk menggembirakan penonton.

Walau bagaimanapun, dapatan yang paling luar biasa adalah bahawa P tekanan dan suhu T berkaitan dengan P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Ia boleh ditafsirkan secara berbeza: P = k * T, di mana k - sejenis berterusan gas. Jika kita memohon hubungan ini kepada nilai suhu individu, tekanan dan jumlah, anda boleh mendapatkan pemalar yang terkenal. Sebagai contoh, jumlah gas meningkat semasa pemanasan pada 1 darjah ke 1/273 daripada nilai awal.

Sudah tentu, minat adalah pergantungan tekanan daripada bahan-bahan pada suhu peralihan fasa, sebagai contoh, cecair kepada gas. Objek yang paling dekat untuk kajian seperti ini adalah air. Terbentuk di atas wap air adalah hasil daripada peralihan sebilangan molekul air daripada persekitaran luaran. Ini dihalang oleh dua faktor - kuasa-kuasa ketegangan permukaan dan tekanan luaran. Mengatasinya mampu hanya molekul yang mempunyai potensi tenaga yang mencukupi - suhu yang sama. Terdapat dua cara untuk mencapai kapasiti ini: ia adalah mungkin untuk meningkatkan tenaga molekul air melalui pemanasan atau rintangan dikurangkan kepada tekanan luar. Kaedah pertama disahkan oleh fakta diketahui - air panas menyejat dengan cepat, dan kedua - mengurangkan molekul ambang tenaga meninggalkan "ibu bapa" alam sekitar.

Mari kita kembali ke tetapan makmal kami. Ruang bawah omboh telah penuh dengan air, hanya sedikit, hanya 20-40 g Perhatikan bahawa omboh mesti bergerak bebas, dan sistem perlu injap disalahkan. Jika air dipanaskan, wap air terbentuk akan beralih omboh dan melepaskan dirinya "tempat di bawah matahari." Ruang di atas omboh disambungkan kepada bekalan udara dengan tekanan berubah-ubah, sebagai contoh, set omboh rod kedua manual terkawal. Kini ia adalah mungkin untuk menyiasat pergantungan suhu tekanan wap. Menggerakkan omboh dan rod, menukar tekanan luar untuk omboh pertama. data perantaraan menetapkan. Betul akan menangkap suhu stim semasa stabil, iaitu tidak berubah, sekurang-kurangnya secara ringkas, makna. Jika kita mengabaikan pertukaran haba dengan persekitaran, tingkah laku pasangan itu tidak sangat berbeza daripada tingkah laku gas yang ideal.

Menariknya, walaupun pada persediaan primitif boleh diperhatikan pergantungan takat didih tekanan. Ingat bahawa dipanggil cecair mendidih peralihan kepada wap dengan pembentukan buih di seluruh jumlah cecair. Oleh itu menetapkan mendidih dengan mudah. Di sini sekali lagi tekanan bertambah, didih cecair suhu meningkat, dan oleh itu, ia adalah mudah untuk uninitiated untuk menunjukkan mengejutkan silap mata - air mendidih pada suhu hanya 80 darjah Celsius atau seolah-olah bertentangan dengan akal, lebih daripada sama 110 darjah Celsius.

Ini kerana selepas menyelidik tingkah laku gas, wap apabila terdedah kepada haba sumber mengenai perkara itu, pada akhirnya, dan pelbagai enjin haba telah dicipta: enjin stim, enjin mudah alih, enjin, enjin pembakaran dalaman. Dan beberapa tahu bahawa anak sulung di antara mereka, sudah tentu, perlu dipertimbangkan belon.