Per investigar la dependència de la pressió de la temperatura - res podria ser més senzill ...

Estudi de les característiques físiques del gas

La història dels descobriments científics sovint comença amb el fet que la persona "adequada" al lloc correcte en el moment adequat. Això és el que va passar amb l'estudi dels gasos. físic francès, químic, enginyer Serge Charles es va interessar en l'aeronàutica. Referent a això, era necessari estudiar la dependència de la pressió sobre la temperatura de l'aire. Per descomptat, la calor sempre ha estat la primera eina d'investigadors. Tot i així, un potent i fàcil per controlar la font d'energia, i sempre a mà. El més antic instrument de coneixement sempre ha estat la pedra de toc de "bo, bé, anem a veure què passarà quan és sensible a la calor, i si s'agrega ...", etc.

I el que és molt interessant per trobar Charles en els gasos? Portem a terme la seva pròpia investigació. Prengui el tub de vidre, d'una banda, es va a tancar hermèticament, i organitzar l'interior d'un pistó que llisca al llarg del tub. A continuació fixar la font de calor - la llum habitual d'alcohol - i equipar el laboratori de banc de mesuradors de temperatura i pressió - que era a la dependència de la temperatura de la pressió que anem a explorar. Així que anem a començar ...

Tenim una certa quantitat de gas al volum delimitat cilindre amb fons i el pistó. Fixar llum d'alcohol podogreem pistó i el gas de prova. Escrivim el nombre de valors de pressió Pn i la temperatura del gas de Tn. En l'anàlisi de les dades obtingudes, veiem que la dependència de la pressió de la temperatura és de naturalesa proporcional - augmenta en augmentar la temperatura i pressió. Recordeu que el pistó es sotmet a diferents pressions: fora - és l'atmosfèrica, i l'interior - del gas escalfat. Per al següent experiment es retiri el dispositiu de retenció del pistó i veure que el pistó es mou a la igualació de la pressió. Però canviarà la quantitat de gas, i la quantitat (pes) segueixen sent els mateixos. Concloem que van rebre Charles: la massa i volum constants de la pressió del gas és directament proporcional a la temperatura - simple i de bon gust.

En altres paraules, a volum constant, la pressió augmenta en l'escalfament, i a pressió constant mentre s'escalfa quantitat augmenta. Per globus es vol dir que durant l'escalfament de l'aire del cremador, s'expandeix i el seu volum augmenta, i el volum de l'esfera - no. Per tant, l'excés d'aire surt de la bola i l'interior és la massa d'aire menor que la massa del mateix volum d'aire des de l'exterior. Es dispara el principi d'Arquímedes, i la pilota no és res més que fer que volar per al delit de l'audiència.

No obstant això, la troballa més notable és que la pressió P i temperatura T estan relacionades per P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Es pot interpretar de manera diferent: P = k * T, on k - una mena de constant dels gasos. Si apliquem aquestes relacions a valors de temperatura individual, pressió i volum, es pot obtenir una constants conegudes. Per exemple, el volum de gas s'incrementa durant l'escalfament a 1 grau a 1/273 del valor inicial.

Per descomptat, gran interès és la dependència de la pressió d'una substància a la temperatura de transició de fase, per exemple, de líquid a gas. L'objecte més proper per als estudis d'aquest tipus és l'aigua. Format per sobre del vapor d'aigua és la conseqüència de la transició d'un cert nombre de molècules d'aigua des de l'entorn extern. Això es veu obstaculitzada per dos factors - les forces de tensió superficial i la pressió externa. Superar-poden permetre només les molècules amb potencial suficient energia - Temperatura equivalents. Hi ha dues maneres d'aconseguir aquesta capacitat: és possible augmentar l'energia de les molècules d'aigua per escalfament o reducció de la resistència a la pressió externa. El primer mètode es confirma pel fet conegut - aigua escalfada s'evapora ràpidament, i el segon - la reducció de les molècules de llindar d'energia que surten del medi ambient "pare".

Tornem al nostre laboratori. L'espai per sota del pistó s'omple d'aigua, només una mica, només 20-40 g Nota que el pistó s'ha de moure lliurement, i el sistema ha de ser criticat vàlvula. Si l'aigua s'escalfa, el vapor d'aigua format es desplaçarà el pistó i alliberar-se "lloc al sol". L'espai per sobre del pistó a ser connectat a un subministrament d'aire amb una pressió variable, per exemple, establir el segon fill de pistó manualment manejable. Ara bé, és possible investigar la dependència de la temperatura de la pressió de vapor. En moure el pistó i el plançó, el canvi de la pressió externa al primer pistó. Les dades intermedis FIX. Capturarà correctament la temperatura del vapor en equilibri, és a dir, sense canvis, almenys breument, el significat. Si descuidem l'intercanvi de calor amb el medi ambient, el comportament de la parella no és molt diferent del comportament de un gas ideal.

Curiosament, fins i tot a una configuració tal primitiva es pot observar la dependència del punt d'ebullició de la pressió. Recordem que crida líquid en ebullició de transició a vapor amb la formació de bombolles en tot el volum de líquid. així fixar l'ebullició molt fàcilment. Aquí de nou la pressió augmenta, augmenta la temperatura d'ebullició de líquids, i per tant, és fàcil per als no iniciats per demostrar sorprenent truc - aigua bullint a una temperatura de només 80 graus centígrads o aparentment contrari al sentit comú, més que en el mateix 110 graus Celsius.

Això és perquè després d'investigar el comportament de gas, vapor quan s'exposa a fonts de calor en la matèria, al final, i diversos motors tèrmics s'han creat: la màquina de vapor, el motor portàtil, el motor, el motor de combustió interna. I pocs saben que el primer d'ells, per descomptat, ha de ser considerat un globus.