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Per studiare la dipendenza della pressione della temperatura – nulla potrebbe essere più semplice …

Studio delle caratteristiche fisiche del gas


La storia della scoperta scientifica spesso inizia con il fatto che la persona "giusta" nel posto giusto al momento giusto. Questo è ciò che è accaduto con lo studio dei gas. fisico francese, chimico, ingegnere Serge Charles si è interessata nel settore aeronautico. A questo proposito, è stato necessario studiare la dipendenza della pressione dalla temperatura dell'aria. Naturalmente, il caldo è sempre stato il primo strumento di ricercatori. Ancora, un potente, facile da controllare la fonte di energia, e sempre a portata di mano. Il più antico strumento di conoscenza è sempre stata la pietra di paragone di "bene, bene, vediamo cosa succederà quando è sensibile al calore, e se si aggiunge …" etc.

E cosa c'è di così interessante da trovare Carlo a gas? Svolgiamo la propria ricerca. Prendere il tubo di vetro, da un lato si chiuderà ermeticamente, e disporre all'interno di un pistone che scorre lungo il tubo. Avanti impostare la fonte di calore – la solita lampada ad alcool – e attrezzare il nostro laboratorio banco di indicatori di temperatura e pressione – era sulla dipendenza dalla temperatura della pressione che andremo ad esplorare. Quindi cominciamo …

Abbiamo una certa quantità di gas nel volume delimitato cilindro parte inferiore, e il pistone. Fissare pistone podogreem lampada ad alcool e il gas di prova. Scriviamo il numero di valori di pressione Pn e la temperatura del gas Tn. Analizzando i dati ottenuti, vediamo che la dipendenza dalla pressione della temperatura è proporzionale natura – aumenta con l'aumentare della temperatura e della pressione. Si noti che il pistone è sottoposto a pressioni diverse: fuori – è atmosferica, e l'interno – dal gas riscaldato. Per il successivo esperimento rimuoverà il fermo pistone e vedere che il pistone si muove verso l'equalizzazione della pressione. Ma cambierà la quantità di gas, e la quantità (peso) è rimasto lo stesso. Concludiamo che ricevuto Charles: la massa costante e il volume della pressione del gas è direttamente proporzionale alla temperatura – semplice e raffinato.

In altre parole, a volume costante, la pressione aumenta il riscaldamento, ed a pressione costante durante il riscaldamento importo aumenta. Per ballooning si intende che durante il riscaldamento dell'aria dal bruciatore, si espande e il suo volume aumenta, e il volume della sfera – no. Quindi, l'aria in eccesso lascia la sfera e l'interno è la massa d'aria inferiore alla massa dello stesso volume di aria dall'esterno. Incendi principio di Archimede, e la palla c'è niente da fare, ma a volare per la gioia del pubblico.

Tuttavia, il più notevole risultato è che la pressione P e temperatura T sono legate dalla P1 / P2 = T1 / T2 = …. = Pn / Tn = CONST. Può essere interpretata in modo diverso: P = k * T, dove k – una sorta di costante dei gas. Se applichiamo queste relazioni a singoli valori di temperatura, pressione e il volume, è possibile ottenere un noto costanti. Ad esempio, il volume di gas è aumentata durante il riscaldamento a 1 grado al 1/273 del valore iniziale.

Naturalmente, grande interesse è la dipendenza dalla pressione di una sostanza alla temperatura di transizione di fase, per esempio, gas liquido. L'oggetto più vicino per studi di questo tipo è l'acqua. Realizzata al di sopra del vapore acqueo è la conseguenza del passaggio di un certo numero di molecole di acqua dall'ambiente esterno. Questo è ostacolato da due fattori – le forze di tensione superficiale e la pressione esterna. Superarli possono permettersi solo le molecole con potenziale sufficiente energia – temperatura equivalente. Ci sono due modi per raggiungere questa capacità: è possibile aumentare l'energia delle molecole di acqua mediante riscaldamento o ridotta resistenza alla pressione esterna. Il primo metodo è confermato dal fatto noto – acqua riscaldata evapora rapidamente, e la seconda – riducendo le molecole di soglia energia lasciando l'ambiente "padre".

Torniamo al nostro ambiente di laboratorio. Lo spazio sotto il pistone viene riempito con acqua, solo un poco, solo 20-40 g Notare che il pistone deve muoversi liberamente, e il sistema dovrebbe essere soddisfacente valvola. Se l'acqua è riscaldata, vapore acqueo formata sposterà il pistone e liberarsi "posto al sole". Lo spazio sopra il pistone deve essere collegato ad un'alimentazione di aria con una pressione variabile, ad esempio, impostare manualmente il secondo stelo gestibile. Ora è possibile studiare la dipendenza dalla temperatura della tensione di vapore. Spostando il pistone e l'asta, modificando la pressione esterna al primo pistone. i dati intermedi fix. Correttamente catturerà la temperatura del vapore durante costante, vale a dire invariato, almeno brevemente, il significato. Se trascuriamo lo scambio termico con l'ambiente, il comportamento della coppia non è molto diverso dal comportamento di un gas ideale.

È interessante notare che, anche in una tale impostazione primitivo può essere osservato dipendenza punto di ebollizione di pressione. Ricordiamo che chiama transizione liquido bollente a vapore con la formazione di bolle in tutto il volume di liquido. così fissare il bollore molto facilmente. Qui nuovamente la pressione aumenta, il liquido aumenta temperatura di ebollizione, e quindi, è facile per i non iniziati per dimostrare trick sorprendente – acqua bollente ad una temperatura di soli 80 gradi Celsius o apparentemente contrarie al senso comune, più rispetto allo stesso 110 gradi Celsius.

Questo perché dopo la ricerca il comportamento di gas, vapore quando esposto a fonti di calore sulla questione, alla fine, e vari motori termici sono stati creati: il motore a vapore, portatili motore, il motore, il motore a combustione interna. E pochi sanno che il primogenito tra i quali, naturalmente, dovrebbe essere considerato un palloncino.