Ištirti spaudimą temperatūros priklausomybė - nieko negali būti paprastesnis ...

Tyrimas fizinių savybių dujų

Mokslinių atradimų istorija dažnai prasideda su tuo, kad "teisė" asmuo tinkamoje vietoje tinkamu laiku. Tai, kas atsitiko su dujų tyrimo. Prancūzų fizikas, chemikas, inžinierius Serge Charles susidomėjo aeronautikos. Atsižvelgiant į tai, buvo būtina ištirti slėgio dėl oro temperatūros priklausomybę. Žinoma, šilumos visada buvo pirmasis įrankis mokslininkų. Vis dėlto, galinga, lengva kontroliuoti energijos šaltinį, ir visada po ranka. Seniausios priemonė žinios visada buvo leisiantis "Na, gerai, pažiūrėkime, kas nutiks, kai jis yra jautrus karščiui, jei jūs įtraukiate ..." ir tt

Ir kas taip įdomu rasti Charles ir dujų? Mes atliekame savo tyrimus. Imtis stiklinis vamzdelis, viena vertus, ji bus uždaryti sandariai, ir išdėstyti viduje stūmoklio kurie slenka vamzdžio. Kitas nustatyti šilumos šaltinį - įprasta alkoholio lempa - ir aprūpinti mūsų laboratoriją suoliukas matuokliai temperatūra ir slėgis - tai buvo ant temperatūros priklausomybė nuo slėgio mes ketiname ištirti. Taigi pradėkime ...

Rasta tam tikras kiekis dujų tūrio apriboti su apskritu dugnu cilindrą ir stūmoklį. Fix stūmoklio podogreem alkoholio lempos ir bandomųjų dujų. Mes rašome apie slėgio vertės Pn skaičių ir dujų temperatūros TN. Analizuojant gautus duomenis, matome, kad slėgio priklausomybė nuo temperatūros yra proporcingas pobūdis - didėja didėjant temperatūrai ir slėgiui. Dėmesį, kad stūmoklis yra veikiamas įvairiems slėgiams: ne - yra atmosferos, ir viduje - iš šildomas dujomis. Kito eksperimento bus pašalinti stūmoklio fiksatorių ir pamatyti, kad stūmoklis juda į slėgio išlyginimo. Bet tai bus pakeisti dujų kiekį, o suma (svoris) išliko tas pats. Galime daryti išvadą, kad gavo Charles: nuolatinis masė ir tūris dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas temperatūros - paprastai ir skoningas.

Kitaip tariant, esant pastoviam tūriui, slėgis padidėja nuo šildymo, o pastoviam slėgiui, o šildymo suma išauga. Dėl balionu tai reiškia, kad oro šildymo nuo degiklio metu, ji plečiasi ir jos tūris padidėja, o sferos tūris - ne. Taigi, oro pertekliaus palieka kamuolį ir viduje yra oro masė mažesnė nei to paties tūrio orą iš išorės masės. Gaisrai archimedo dėsnis, kamuolys nieko padaryti, bet skristi į auditoriją malonumas.

Tačiau, labiausiai puikus išvada yra tai, kad slėgis P ir T yra tokie, susijusių temperatūra pagal P1 / T1 = P2 / T2 = .... = Pn / Tn = CONST. Jis gali būti aiškinama skirtingai: P = k *, T, kur k - iš dujų konstanta rūšies. Jei mes taikome šiuos santykius į individualius temperatūros dydžiai, slėgio ir tūrio, galite gauti gerai žinomų konstantų. Pavyzdžiui, dujų tūris yra padidinama kaitinant 1 laipsnis 1/273 pradinės vertės metu.

Žinoma, didelis susidomėjimas yra slėgio priklausomybė nuo a medžiagų ne iš fazinio virsmo temperatūros, pavyzdžiui, skystis dujų. Artimiausias objektas studijoms šios rūšies yra vanduo. Suformuota virš vandens garų yra tam tikro skaičiaus vandens molekulių perėjimo nuo išorinės aplinkos pasekmė. Tai trukdo dviejų veiksnių - jėgų paviršinio įtampos ir išorinio spaudimo. Įveikti juos gali sau tik molekules su pakankamai energijos potencialas - temperatūra koordinavimo. Yra du būdai, kaip pasiekti šį galia: tai yra įmanoma padidinti vandens molekulių energiją šildymui ar mažesnį atsparumą išorės spaudimo. Pirmasis metodas yra patvirtintas žinomas faktas - šildomas vanduo greitai išgaruoja, o antrasis - sumažinti energijos ribines molekulės palieka "patronuojanti" aplinką.

Grįžkime prie mūsų laboratorijoje aplinkoje. žemiau stūmoklio erdvė yra pripildyta vandens, tik šiek tiek, tik 20-40 g Atkreipkite dėmesį, kad stūmoklis turi laisvai judėti, ir sistema turėtų būti yda vožtuvą. Jei vanduo yra šildomas, vandens garai susidaro persikels stūmoklį ir atleiskite sau "vietą po saule". Pirmiau stūmoklio erdvės, kad būti prijungtas prie oro tiekimo su kintama slėgio, pavyzdžiui, nustatyti antrą stūmoklio kotą rankiniu būdu valdomas. Dabar tai įmanoma ištirti temperatūros priklausomybė nuo garų slėgio. Juda stūmoklį ir strypas, keičiant išorinį spaudimą į pirmąją stūmoklio. Tarpiniai duomenys ištaisyti. Teisingai bus užfiksuoti garo temperatūrą per pastovus, t.y. nepakitęs bent jau trumpai, reikšmė. Jei mes pamiršti šilumos mainų su aplinka, poros elgesys nėra labai skiriasi nuo elgesio idealus dujų.

Įdomu tai, kad net ir esant tokiai primityvios setup galima pastebėti priklausomybę užvirinamas spaudimą. Prisiminkite, kad vadinamas pereinamasis verdančio skysčio garų su burbulų formavimosi visame skysčio tūrį. taip nustatyti Varėna labai lengvai. Čia vėl slėgio padidėjimą, skystis Virimo temperatūra pakyla, todėl ji yra lengvai uninitiated parodyti stebinantį triukas - verdančiu vandeniu, esant tik 80 temperatūros laipsnių Celsijaus ar pažiūros prieštarauja sveikam protui, daugiau nei per tą patį 110 laipsnių Celsijaus.

Tai todėl, kad po tyrimų dujų, garų, kai susiduria su šilumos šaltinių šiuo klausimu, galų gale, ir įvairių šiluminiais varikliais elgesį buvo sukurta: garo variklis, nešiojamas variklis, variklis, vidaus degimo variklis. Ir tik nedaugelis žino, kad pirmagimis tarp jų, žinoma, turėtų būti laikoma balionas.