Om de afhankelijkheid van de druk op de temperatuur te onderzoeken - Niets is eenvoudiger ...

Studie van de fysische eigenschappen van het gas

De geschiedenis van de wetenschappelijke ontdekking begint vaak met het feit dat de "juiste" persoon op de juiste plaats op het juiste moment. Dit is wat er gebeurd is met de studie van gassen. Franse natuurkundige, scheikundige, werd ingenieur Serge Charles geïnteresseerd in de luchtvaart. In dit opzicht was het nodig om de afhankelijkheid van de druk van de luchttemperatuur bestuderen. Natuurlijk heeft de warmte altijd het eerste instrument van onderzoekers geweest. Toch is een krachtige, makkelijk om de bron van energie, en altijd bij de hand te regelen. De oudste instrument van kennis is altijd de toetssteen van zijn "nou, nou, laten we eens kijken wat er gebeurt als het gevoelig is voor warmte, en als je toevoegen ..." etc.

En wat is er zo interessant aan Charles vinden in gassen? Wij voeren uw eigen onderzoek. Pak de glazen buis, aan de ene kant zal het goed sluiten en te regelen binnen een zuiger die schuift langs de buis. Vervolgens zet de warmtebron - de gebruikelijke alcohol lamp - en uit te rusten ons laboratorium bankje meet temperatuur en druk - het was op de temperatuur afhankelijkheid van de druk die we gaan om te verkennen. Dus laten we beginnen ...

We hebben een bepaalde hoeveelheid gas in het volume begrensd bodem voorziene cilinder en de zuiger. Fix zuiger podogreem alcohol lamp en het testgas. We schrijven het aantal drukwaarden Pn en het gas temperatuur Tn. Het analyseren van de verkregen gegevens, zien we dat de druk afhankelijk van de temperatuur evenredige - toeneemt met toenemende temperatuur en druk. Merk op dat de zuiger wordt onderworpen aan verschillende drukken: buiten - atmosferisch en de binnenzijde - van het verwarmde gas. Voor het volgende experiment wordt de zuiger houder te verwijderen en dat de zuiger beweegt om de drukvereffening. Maar het zal de hoeveelheid gas te veranderen, en de hoeveelheid (gewicht) gelijk gebleven. We concluderen dat Charles ontvangen: de constante massa en het volume van de gasdruk is direct evenredig met de temperatuur - eenvoudig en smaakvol.

Met andere woorden, bij constant volume, de druk toeneemt bij verhitting en bij constante druk onder verwarming hoeveelheid toeneemt. Voor ballonvaren wordt bedoeld dat tijdens het verwarmen van de lucht uit de brander, het uitzet en het volume toeneemt, en het volume van de bol - geen. Derhalve overmaat lucht verlaat de kogel en de binnenkant is de luchtmassa kleiner dan de massa van hetzelfde volume van lucht van buitenaf. Fires wet van Archimedes, en de bal is niets te doen, maar om te vliegen tot grote vreugde van het publiek.

De meest opmerkelijke bevinding is dat de druk P en temperatuur T worden verteld door P1 / P2 = T1 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Kan verschillend worden geïnterpreteerd: P = k * t, waarbij k - een soort gasconstante. Als we deze relaties aan individuele temperatuurwaarden, druk en volume toe te passen, kunt u een bekende constanten krijgen. Zo is het volume gas steeg gedurende verhitting 1 mate 1/273 van de beginwaarde.

Natuurlijk groot belang is de druk afhankelijk van een stoffen bij de temperatuur van de faseovergang, bijvoorbeeld vloeibaar gas. Het dichtstbijzijnde object voor studies van deze soort is water. Gevormd boven de waterdamp is het gevolg van de overgang van een aantal watermoleculen van de buitenomgeving. Deze wordt belemmerd door twee factoren - de krachten van de oppervlaktespanning en de uitwendige druk. Overwonnen ze alleen de moleculen met voldoende energiepotentieel verkregen - temperatuur equivalent. Er zijn twee manieren om deze capaciteit te bereiken: het is mogelijk om de energie van watermoleculen door verhitting of verminderde weerstand verhogen uitwendige druk. De eerste methode wordt bevestigd door het bekende feit - verwarmd water verdampt snel, en de tweede - verminderen van de energiedrempel moleculen verlaten van de "parent" omgeving.

Laten we teruggaan naar ons laboratorium instelling te gaan. De ruimte onder de zuiger wordt gevuld met water, maar even slechts 20-40 g Merk op dat de zuiger vrij moet bewegen, en het systeem dient te wensen klep. Als het water wordt verwarmd, gevormde waterdamp zal de zuiger verschuift en laat zich "plaats in de zon." De ruimte boven de zuiger te verbinden met een toevoer van lucht met een variabele druk, bijvoorbeeld, stel de tweede zuigerstang manueel hanteerbaar. Nu is het mogelijk om de temperatuurafhankelijkheid van de dampdruk te onderzoeken. Bewegen van de zuiger en de stang, het veranderen van de uitwendige druk voor de eerste zuiger. Intermediate data vast te stellen. Correct de stoomtemperatuur bij constante, d.w.z. vangen onveranderd ten minste kort de betekenis. Als we voorbijgaan aan de warmte-uitwisseling met de omgeving, het gedrag van het paar is niet erg verschillend van het gedrag van een ideaal gas.

Interessant is ook op zo'n primitieve opstelling kan worden waargenomen afhankelijkheid kookpunt druk. Bedenk dat overgang kokende vloeistof genaamd damp met belvorming gehele vloeistofvolume. dus fix de kook heel gemakkelijk. Ook hier de druk toeneemt, de vloeistof kooktemperatuur toe en daarom is het gemakkelijk voor de ingewijden verrassende trick tonen - kokend water bij een temperatuur van slechts 80 ° C of schijnbaar tegen het gezond verstand, meer dan dezelfde 110 graden Celsius.

Dat komt omdat na het onderzoeken van het gedrag van gas, damp bij blootstelling aan warmtebronnen over de kwestie, op het einde, en de verschillende warmte-motoren zijn gemaakt: de stoommachine, draagbare motor, de motor, de verbrandingsmotor. En weinigen weten dat de eerstgeborene onder hen, natuurlijk, moet worden beschouwd als een ballon.