Vyšetřovat závislost tlaku na teplotě - nic nemůže být jednodušší ...

Studium fyzikálních vlastností plynu

Historie vědeckého objevu často začíná s tím, že „správné“ osobou na správném místě ve správný čas. To je to, co se stalo se studiem plynů. Francouzský fyzik, chemik, inženýr Serge Charles začal zajímat o letectví. V tomto ohledu bylo nutné studovat závislost tlaku na teplotě vzduchu. Samozřejmě, že teplo bylo vždy první nástroj výzkumníků. Přesto, výkonný, snadno ovládat zdroj energie, a vždy po ruce. Nejstarší nástrojem poznání byla vždy prubířským kamenem „No, no, uvidíme, co se stane, když je citlivý na teplo, a pokud přidáte ...“ atd.

A co je tak zajímavého najít Charlese v plynech? Provádíme svůj vlastní výzkum. Vezměte skleněnou trubici, na jedné straně, že se těsně uzavře, a uspořádat uvnitř pístu, který klouže podél trubky. Vedle nastavit zdroj tepla - obvyklý alkoholu lampy - a vybavit náš laboratorním měřidla teploty a tlaku - to bylo na teplotní závislost tlaku jedeme prozkoumat. Tak pojďme začít ...

Máme určité množství plynu v objemu ohraničené dnem, válec a píst. Fix píst podogreem alkoholu lampy a zkušební plyn. Píšeme počet tlakových hodnot Pn a teplota TN plynu. Při analýze získaných dat, vidíme, že tlak závislost teploty je proporcionální povaha - se zvyšuje s rostoucí teplotou a tlakem. Všimněte si, že píst je vystavena různým tlakům: vnější - je atmosférický, a vnitřní - z ohřátého plynu. Pro další experiment odstraní držák pístu a vidět, že píst se pohybuje k vyrovnání tlaku. Ale to se změní množství plynu a množství (hmotnosti) zůstal stejný. Došli jsme k závěru, že obdržel Charles: konstantní hmotnost a objem tlaku plynu je přímo úměrná teplotě - jednoduše a vkusné.

Jinými slovy, při konstantním objemu, stoupá tlak na vytápění, a při konstantním tlaku při zahřívání zvyšuje částka. Pro balonem se rozumí, že v průběhu ohřevu vzduchu z hořáku, expanduje a jeho objem se zvyšuje, a objem koule - ne. Z tohoto důvodu, přebytečný vzduch opouští míč a uvnitř je vzduch hmotnost menší než hmotnost stejného objemu vzduchu zvenčí. Požáry princip Archimedes, a míč se nic dělat, ale podívejte se na radosti publika.

Nicméně, nejvýznamnější zjištěním je, že tlak P a teplota T jsou spojeny tím, P1 / P2 = T1 / T2 = .... = Pn / Mn = konst. To lze interpretovat různě: P = k * T, kde k - druh plynová konstanta. Aplikujeme-li tyto vztahy na jednotlivé hodnoty teploty, tlaku a objemu, můžete získat známých konstant. Například objem plynu při ohřevu na 1 stupeň až 1/273 počáteční hodnoty zvýšily.

Samozřejmě, že velký zájem je tlak závislost na substancích při teplotě fázového přechodu, například, kapaliny na plyn. Nejbližší objekt pro studium tohoto druhu je voda. Vytvořena nad vodní páry je důsledkem přechodu určitého počtu molekul vody z vnějšího prostředí. To brání dva faktory - silami povrchového napětí a vnějšího tlaku. Překonat nich si může dovolit pouze molekuly s dostatečným energetickým potenciálem - teplota ekvivalentní. Existují dva způsoby, jak dosáhnout této schopnosti: je možné zvýšit energii molekul vody zahříváním nebo snížené odolnosti vůči vnějšímu tlaku. První metoda je potvrzena známý fakt, - ohřívaná voda rychle vypařuje, a druhá - snížení prahové energie molekuly opouštějící „nadřazené“ prostředí.

Vraťme se k našemu laboratorním prostředí. Prostor pod pístem se naplní vodou, jen trochu, jen 20-40 g Všimněte si, že se píst musí volně pohybovat, a systém by měl být porušené ventil. V případě, že zahřívání vody, vodní pára vytvořena posune píst a uvolnění sebe „místo na slunci“. Prostor nad pístem, které mají být připojeny k přívodu vzduchu s proměnným tlakem, například, nastavení druhé pístnice ručně ovladatelný. Nyní je možné zkoumat teplotní závislost tlaku par. Pohyb pístu a tyče, změna vnějšího tlaku k prvnímu pístu. Mezilehlé údaje opravit. Korektně zachytí teplota páry v průběhu stabilní, tj. nezměněn, alespoň stručně, význam. Budeme-li zanedbávat výměnu tepla s okolním prostředím, chování páru se příliš neliší od chování ideálního plynu.

Zajímavé je, že i při takové primitivní nastavení lze pozorovat závislost bod varu tlaku. Připomeňme, že tzv přechodovou teplotou varu kapaliny na páru s tvorbou bublin v celém objemu kapaliny. tudíž opravit vařit velmi snadno. I zde se tlak zvýší, zvyšuje kapalina teplotu varu, a proto je snadné pro nezasvěcené prokázat překvapující trik - vařící vodě při teplotě pouze 80 stupňů Celsia nebo zdánlivě v rozporu s rozumu, více než stejné 110 stupňů Celsia.

To proto, že po zkoumání chování plynu, páry při působení tepelných zdrojů v této věci, na konci, a různé tepelné motory byly vytvořeny: parní stroj, přenosný stroj, motor, motor s vnitřním spalováním. A málokdo ví, že prvorozený mezi nimi, samozřejmě, je třeba považovat za bublinu.