כדי לחקור את התלות של לחץ על הטמפרטורה - שום דבר לא יכול להיות פשוט יותר ...

מחקר של המאפיינים הפיזיים של גז

ההיסטוריה של גילוי מדעי קרובה מתחילה עם העובדה שהאדם "התקין" במקום הנכון בזמן הנכון. זה מה שקרה עם המחקר של גזים. הפיזיקאי הצרפתי, כימאי, מהנדס סרג צ'ארלס החל להתעניין בתחום האווירונאוטיקה. בהקשר זה, היה צורך לחקור את התלות של לחץ על טמפרטורת האוויר. כמובן, את החום מאז ומתמיד הכלי הראשון של חוקרים. ובכל זאת, רב עוצמה, קל לשלוט מקור האנרגיה, ואת תמיד בהישג יד. הכלי העתיק ביותר של ידע מאז ומתמיד אבן הבוחן של "נו, נו, בוא נראה מה יקרה כאשר הוא רגיש לחום, ואם אתה מוסיף ..." וכו '

ומה כל כך מעניין למצוא צ'ארלס בגזים? אנחנו לבצע מחקר משלך. קח את שפופרת זכוכית, מצד אחד זה ייסגר בחוזקה, ולסדר בתוך בוכנה אשר מחליק לאורך הצינור. הבא להגדיר את מקור החום - מנורת האלכוהול כרגיל - ולצייד במעבדה שלנו ספסל מודד טמפרטורה ולחצים - זה היה על התלות בטמפרטורה של הלחץ אנחנו הולכים לחקור. אז בואו נתחיל ...

יש לנו כמות מסוימת של גז בהיקף מתוחם גליל תחתי ואת הבוכנה. תקן מנורת אלכוהול הבוכנה podogreem וגז המבחן. אנחנו כותבים את מספר ערכי לחץ Pn ואת Tn טמפרטורת גז. בבואנו לנתח את הנתונים שהתקבלו, אנו רואים כי תלות הלחץ של הטמפרטורה היא טבע פרופורציונאלי - עולה עם טמפרטורה ולחץ גוברים. שים לב הבוכנה נתונה ללחצים שונים: בחוץ - הוא אטמוספרית, ואת החלק הפנימי - מהגז המחומם. לצורך הניסוי הבא יסיר את מקדמת הבוכנה ותראה כי הבוכנה עוברת להשוואה לחצים. אבל זה יהיה לשנות את כמות הגז, ואת הסכום (משקל) נותר כשהיה. אנו מסיקים כי קיבל צ'ארלס: המסה והנפח קבוע של לחץ הגז הוא ביחס ישר לטמפרטורה - פשוט בטוב טעם.

במילים אחרות, על נפח קבוע, ומגביר את הלחץ על החימום, ואת בלחץ קבוע תוך חימום מגביר הסכום. עבור מתנפחת זה נועד כי במהלך חימום האוויר מן מבער, זה מרחיב ומגדיל את נפחו, ואת נפח הכדור - לא. לפיכך, אוויר עודף משאיר את הכדור ואת החלק הפנימי הוא מסת האוויר פחות המסה של אותו הנפח של אוויר מבחוץ. שריפות עיקרון ארכימדס, ואת הכדור מה לעשות אלא לטוס כדי לענג את הקהל.

עם זאת, הממצא המרשים ביותר הוא כי P הלחץ והטמפרטורה T קשורים ידי P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = const. זה יכול להתפרש באופן שונה: P = k * T, כאשר k - מעין קבועה גזים. אם אנחנו מיישמים את היחסים הללו לערכי טמפרטורת פרט, לחץ ונפח, אתה יכול לקבל קבועים ידועים. לדוגמא, היקף הגז עולה במהלך חימום על 1 מידה 1/273 של הערך הראשוני.

כמובן, עניין רב היא תלות הלחץ של חומרים בטמפרטורה של מעבר פאזה, למשל, מנוזל לגז. המטרה הקרובה ללימודים מסוג זה היא מים. נוצר מעל אדי המים הוא התוצאה של המעבר של מספר מסוים של מולקולות מים מן הסביבה החיצונית. זה הפריע ידי שני גורמים - הכוחות של מתח פנים ולחצים חיצוניים. להתגבר עליהם יכול להרשות לעצמו רק מולקולות עם פוטנציאל מספיק אנרגיה - שווה ערך הטמפרטורה. ישנן שתי דרכים להשיג יכולת זו: אפשר להגדיל את האנרגיה של מולקולות מים על ידי חימום או התנגדות מופחתת ללחץ חיצוני. השיטה הראשונה היא מאושרת על ידי העובדה הידועה - מים מחוממים מתאדים במהירות, ואת השני - הפחתת מולקולות סף האנרגיה עוזבות את הסביבה "ההורה".

בואו נחזור ההגדרה במעבדה שלנו. החלל מתחת הבוכנה מתמלא מים, רק קצת, רק 20-40 גרם הערה כי הבוכנה חייבת לנוע בחופשיות, והמערכת צריכה להיות פגם שסתום. אם המים מחוממים, אדי מים נוצרו יעבור הבוכנה ולשחרר עצמו "מקום בשמש". החלל מעל הבוכנה כדי להיות מחובר לאספקת האוויר עם לחץ משתנה, למשל, להגדיר את מוט הבוכנה השני ידנית לניהול. עכשיו אפשר לחקור את התלות בטמפרטורה של לחץ האדים. הזזת בוכנת המוט, שינוי בלחץ החיצוני לבוכנה הראשונה. נתוני ביניים לתקן. נכון יהיה ללכוד את טמפרטורת הקיטור במהלך יציב, דהיינו ללא שינוי, לפחות בקצרה, המשמעות. אם אנו מזניחים את חילופי חום עם הסביבה, את ההתנהגות של הזוג אינה שונה מאוד מההתנהגות של גז אידאלי.

מעניין, אפילו כזה התקנה פרימיטיבית ניתן לראות תלות נקודת רתיחה של לחץ. נזכיר כי נקרא נוזל רותח המעבר לאדים עם היווצרות של בועות ברחבי נפח הנוזל. לפיכך לתקן לרתיחה מאוד בקלות. הנה שוב ומגביר את הלחץ, עולה הטמפרטורה נוזל רותח, ולכן, קל עבור הדיוט להפגין טריק מפתיע - מים רותחים בטמפרטורה של רק 80 מעלות צלזיוס או לכאורה בניגוד לשכל הישר, יותר מאשר צלסיוס 110 מעלות באותו.

זה בגלל אחרי לחקור את ההתנהגות של גז, אדים כאשר נחשפים לחום מקורות בנושא, בסופו של הדבר, ואת מנועי חום שונים נוצרו: מנוע הקיטור, מנוע נייד, המנוע, מנוע הבעירה הפנימי. ומעטים יודעים כי הבכור ביניהם, כמובן, צריך להיחשב בלון.