Για να διερευνηθεί η εξάρτηση της πίεσης από τη θερμοκρασία - τίποτα δεν θα μπορούσε να είναι πιο απλό ...

Μελέτη των φυσικών χαρακτηριστικών του φυσικού αερίου

Η ιστορία της επιστημονικής ανακάλυψης αρχίζει συχνά με το γεγονός ότι το «δικαίωμα» πρόσωπο στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή. Αυτό είναι ό, τι συνέβη με τη μελέτη των αερίων. Γάλλος φυσικός, χημικός, μηχανικός Serge Charles άρχισε να ενδιαφέρεται για την αεροναυπηγική. Από αυτή την άποψη, ήταν αναγκαίο να μελετηθεί η εξάρτηση της πίεσης σχετικά με την θερμοκρασία του αέρα. Φυσικά, η θερμότητα που ήταν πάντα το πρώτο εργαλείο των ερευνητών. Ακόμα, ένα ισχυρό, εύκολο για τον έλεγχο της πηγής ενέργειας, και πάντα στο χέρι. Το πιο αρχαίο όργανο της γνώσης ήταν πάντα η λυδία λίθος της «καλά, καλά, ας δούμε τι θα συμβεί όταν είναι ευαίσθητο στη θερμότητα, και αν προσθέσετε ...» κ.λπ.

Και τι είναι τόσο ενδιαφέρον να βρείτε Καρόλου στην αέρια; Έχουμε πραγματοποιήσει τη δική σας έρευνα. Πάρτε το γυάλινο σωλήνα, από τη μία πλευρά, θα κλείσει σφιχτά, και να οργανώσει μέσα σε ένα έμβολο το οποίο ολισθαίνει κατά μήκος του σωλήνα. Στη συνέχεια ρυθμίστε την πηγή θερμότητας - το συνηθισμένο φωτιστικό οινόπνευμα - και τον εξοπλισμό εργαστηρίου μας πάγκο μετρητές θερμοκρασίας και πίεσης - ότι ήταν από τη θερμοκρασία εξάρτηση της πίεσης θα πάμε για να εξερευνήσετε. Ας ξεκινήσουμε ...

Έχουμε ένα ορισμένο ποσό του αερίου στον όγκο που οριοθετείται πυθμένος κύλινδρο και το έμβολο. Fix podogreem έμβολο λαμπτήρα αλκοόλη και το αέριο δοκιμής. Γράφουμε τον αριθμό των τιμών πίεσης ΡΝ και τους Tn θερμοκρασία του αερίου. Κατά την ανάλυση των δεδομένων που λαμβάνονται, βλέπουμε ότι η εξάρτηση της πίεσης της θερμοκρασίας είναι ανάλογη φύση - αυξάνει με αυξανόμενη θερμοκρασία και την πίεση. Σημειώστε ότι το έμβολο υποβάλλεται σε διαφορετικές πιέσεις: έξω - είναι η ατμοσφαιρική, και το εσωτερικό - από το θερμαινόμενο αέριο. Για το επόμενο πείραμα θα αφαιρέσει τον υπηρέτη του εμβόλου και να δούμε ότι το έμβολο κινείται προς την εξίσωση της πίεσης. Αλλά θα αλλάξει την ποσότητα του φυσικού αερίου, και η ποσότητα (βάρος) παρέμεινε η ίδια. Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι έλαβε Charles: η σταθερά μάζα και ο όγκος της πίεσης αερίου είναι ευθέως ανάλογη προς τη θερμοκρασία - απλά και καλαίσθητο.

Με άλλα λόγια, σε σταθερό όγκο, η πίεση αυξάνεται κατά την θέρμανση, και σε σταθερή πίεση, ενώ θέρμανση ποσό αυξήσεις. Για αερόστατο εννοείται ότι κατά τη διάρκεια της θέρμανσης του αέρα από τον καυστήρα, επεκτείνεται και αυξάνει τον όγκο του, και ο όγκος της σφαίρας - όχι. Ως εκ τούτου, η περίσσεια αέρα αφήνει την μπάλα και το εσωτερικό είναι η μάζα του αέρα μικρότερη από τη μάζα του ίδιου όγκου του αέρα από το εξωτερικό. Πυρκαγιές αρχή του Αρχιμήδη, και η μπάλα δεν είναι τίποτα να κάνει, αλλά να πετάξει προς τέρψη του κοινού.

Ωστόσο, το πιο αξιοσημείωτο εύρημα είναι ότι η πίεση Ρ και θερμοκρασία Τ συνδέονται με Ρ1 / T1 = P2 / T2 = .... = Ρη / Tn = CONST. Μπορεί να ερμηνευθεί διαφορετικά: P = k * Τ, όπου k - ένα είδος σταθερά αερίων. Αν εφαρμόσουμε αυτές τις σχέσεις με μεμονωμένες τιμές της θερμοκρασίας, της πίεσης και του όγκου, μπορείτε να πάρετε ένα πολύ γνωστό σταθερές. Για παράδειγμα, ο όγκος του αερίου αυξάνεται κατά τη θέρμανση σε 1 βαθμό έως 1/273 της αρχικής τιμής.

Φυσικά, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η εξάρτηση πίεση μιας ουσιών στην θερμοκρασία του μετάπτωσης φάσης, για παράδειγμα, υγρό σε αέριο. Το πιο κοντινό αντικείμενο για τις μελέτες αυτού του είδους είναι το νερό. Συγκροτήθηκε πάνω από τον ατμό του νερού είναι η συνέπεια της μετάβασης ενός ορισμένου αριθμού μορίων νερού από το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό παρεμποδίζεται από δύο παράγοντες - οι δυνάμεις της επιφανειακής τάσης και εξωτερική πίεση. Ξεπεραστούν αυτά μπορούν να αντέξουν μόνο τα μόρια με επαρκή ενέργεια δυναμικό - ισοδύναμη θερμοκρασία. Υπάρχουν δύο τρόποι για να επιτευχθεί αυτή η χωρητικότητα: είναι δυνατόν να αυξηθεί η ενέργεια των μορίων του νερού με θέρμανση ή ελαττωμένη αντίσταση σε εξωτερική πίεση. Η πρώτη μέθοδος επιβεβαιώνεται από το γνωστό γεγονός - θερμαινόμενο νερό εξατμίζεται γρήγορα, και η δεύτερη - μείωση των μορίων κατωφλίου ενέργειας αφήνοντας το «γονικό» περιβάλλον.

Ας πάμε πίσω στο εργαστήριο ρύθμιση μας. Ο χώρος κάτω από το έμβολο είναι γεμάτο με νερό, λίγο, μόλις 20-40 g Σημειώστε ότι το έμβολο πρέπει να κινείται ελεύθερα, και το σύστημα θα πρέπει να επικριθεί βαλβίδας. Εάν το νερό θερμαίνεται, οι υδρατμοί που σχηματίζονται θα μετατοπίσει το έμβολο και να αποδεσμευτούν «θέση στον ήλιο». Ο χώρος πάνω από το έμβολο να συνδέεται με μία παροχή του αέρα με μεταβλητή πίεση, για παράδειγμα, που το δεύτερο βάκτρο εμβόλου χειροκίνητα διαχειρίσιμη. Τώρα είναι δυνατό να διερευνηθεί η εξάρτηση από τη θερμοκρασία της τάσης ατμών. Μετακινώντας το έμβολο και η ράβδος του, αλλάζοντας την εξωτερική πίεση με το πρώτο έμβολο. Ενδιάμεσα δεδομένα διορθώσετε. Σωστά θα συλλάβει τη θερμοκρασία του ατμού κατά τη διάρκεια της σταθερής, δηλ αμετάβλητη, τουλάχιστον για λίγο, το νόημα. Αν αγνοήσουμε την ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον, η συμπεριφορά του ζεύγους δεν είναι πολύ διαφορετική από τη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου.

Είναι ενδιαφέρον, ακόμη και σε μια τέτοια πρωτόγονη εγκατάστασης μπορεί να παρατηρηθεί εξάρτηση σημείο βρασμού του υπό πίεση. Υπενθυμίζουμε ότι ονομάζεται ζέον υγρό μετάβαση προς τον ατμό με το σχηματισμό φυσαλίδων σε όλο το υγρό όγκο. έτσι καθορίσει το βράζουμε πολύ εύκολα. Εδώ και πάλι η πίεση αυξάνεται, οι υγρές ζέσεως αυξήσεις της θερμοκρασίας, και ως εκ τούτου, είναι εύκολο για τους αμύητους να αποδείξει έκπληξη τέχνασμα - βραστό νερό σε θερμοκρασία μόνο 80 βαθμούς Κελσίου ή φαινομενικά αντίθετες με την κοινή λογική, περισσότερο από ό, τι το ίδιο 110 βαθμούς Κελσίου.

Αυτό συμβαίνει γιατί μετά από έρευνα της συμπεριφοράς του φυσικού αερίου, ατμού όταν εκτίθεται σε πηγές θερμότητας επί του θέματος, στο τέλος, και διάφορες μηχανές θερμότητας έχουν δημιουργηθεί: η ατμομηχανή, φορητή μηχανή, η μηχανή, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης. Και λίγοι γνωρίζουν ότι ο πρωτότοκος μεταξύ των οποίων, φυσικά, θα πρέπει να θεωρείται ένα μπαλόνι.