Um die Abhängigkeit des Drucks von der Temperatur zu untersuchen

Die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften des Gases

Die Geschichte der wissenschaftlichen Entdeckung beginnt oft mit der Tatsache, dass die „richtige“ Person am richtigen Ort zur richtigen Zeit. Dies ist, was sich mit der Untersuchung von Gasen passiert ist. Französisch Physiker, Chemiker, Ingenieur Serge Charles wurde in der Luftfahrt interessiert. In dieser Hinsicht war es erforderlich, die Abhängigkeit des Drucks von der Lufttemperatur zu untersuchen. Natürlich hat die Hitze das erste Werkzeug des Forschers immer. Dennoch zu steuern ein leistungsstarken, einfach, um die Energiequelle, und immer zur Hand. Das älteste Instrument der Erkenntnis ist schon immer der Prüfstein „gut, gut, mal sehen, was passieren wird, wenn es wärmeempfindlich ist, und wenn man hinzufügen …“ usw.

Und was ist so interessant Charles in Gasen zu finden? Wir führen Ihre eigene Forschung aus. Nehmen Sie die Glasröhre, die einerseits wird es in der Nähe fest und ordnet in einem Kolben, der entlang des Rohres gleitet. Als nächstes stellen Sie die Wärmequelle – die übliche Alkohollampe – und unser Labor ausstatten Bank misst Temperatur und Druck – es auf der Temperaturabhängigkeit des Drucks war , dass wir erkunden fahren. Also lassen Sie uns beginnen …

Wir haben eine bestimmte Menge an Gas in dem Volumen mit Boden versehenen Zylinder und den Kolben begrenzt. Fix Kolben podogreem Alkohol Lampe und das Testgas. Wir schreiben die Anzahl der Druckwerte Pn und die Gastemperatur Tn. Bei der Analyse der erhaltenen Daten, so sehen wir, dass die Druckabhängigkeit der Temperatur proportional Natur ist – nehmen mit steigender Temperatur und Druck. Beachten Sie, dass der Kolben mit unterschiedlichen Drücken ausgesetzt wird: außerhalb – ist atmosphärisch, und das innen – aus dem erhitzten Gas. Für das nächste Experiment wird den Kolbenhalter und sehen entfernen, dass der Kolben mit dem Druckausgleich bewegt. Aber es wird die Menge des Gases ändern, und die Menge (Gewicht) blieb gleich. Wir schließen daraus, dass Charles erhalten: die konstante Masse und Volumen des Gasdruckes ist direkt proportional zur Temperatur – einfach und geschmackvoll.

Mit anderen Worten, bei konstantem Volumen steigt der Druck beim Erhitzen und beim Erhitzen auf einem konstanten Druck Volumen zunimmt. Für Ballon ist gemeint, dass die Luft aus dem Brenner während des Heizen, dehnt es sich und sein Volumen erhöht und das Volumen der Kugel – nein. Daher läßt überschüssige Luft an den Ball und die Innenseite ist die Luftmasse kleiner als die Masse des gleichen Volumens von Luft von außen. Fires Archimedische Prinzip, und der Ball ist nichts zu tun , aber zur Freude des Publikums zu fliegen.

Jedoch ist das bemerkenswerteste Ergebnis, dass der Druck P und der Temperatur T von P1 / T1 = P2 / T2 bezogen sind = …. = Pn / Tn = konst. Es kann unterschiedlich interpretiert werden: P = k * T, wobei k – eine Art Gaskonstante. Wenn wir diese Beziehungen zu einzelnen Temperaturwerte, Druck und Volumen anwenden, können Sie eine bekannte Konstanten erhalten. Beispielsweise wird das Volumen des Gases während Erhitzen bei 1 Grad bis 1/273 des Anfangswerts erhöht.

Natürlich besteht eine großes Interesse die Druckabhängigkeit einer Substanz bei der Temperatur des Phasenüberganges, beispielsweise Flüssigkeit zu Gas. Das nächstgelegene Objekt für Untersuchungen dieser Art ist Wasser. Gebildet über dem Wasserdampf ist die Folge des Übergangs von einer bestimmten Anzahl von Wassermolekülen aus der äußeren Umgebung. Dies wird durch zwei Faktoren behindert – die Kräfte der Oberflächenspannung und Außendruck. Überwinden sie nur die Moleküle mit ausreichendem Energiepotenzial leisten können – Temperaturäquivalent. Es gibt zwei Möglichkeiten, um diese Kapazität zu erreichen: es ist möglich, die Energie des Wassermoleküls durch Erwärmen oder verminderte Resistenz gegenüber äußeren Druck zu erhöhen. Das erste Verfahren wird durch die bekannte Tatsache bestätigt – erwärmte Wasser rasch verdunstet und die zweite – die Energieschwelle Moleküle der Verringerung der „Eltern“ Umgebung zu verlassen.

Kommen wir zu unserem Labor Einstellung zurück. Der Raum unterhalb des Kolbens ist mit Wasser gefüllt, nur ein wenig, nur 20-40 g Beachten Sie, dass der Kolben frei bewegen müssen, und das System sollte Ventil bemängelt werden. Wenn das Wasser erhitzt wird, gebildet Wasserdampf, den Kolben und lassen sich verschiebt „Platz an der Sonne.“ Der Raum über dem Kolben mit einer Zufuhr von Luft mit einem variablen Druck verbunden werden, zum Beispiel, stellte die zweite Kolbenstange manuell handhabbar. Nun ist es möglich, die Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks zu untersuchen. Bewegen des Kolbens und der Stange, der Außendruck auf den ersten Kolben zu verändern. Zwischendaten zu beheben. Korrekt wird die Dampftemperatur während des stationären erfassen, d.h. unverändert, zumindest kurzzeitig, die Bedeutung. Wenn wir den Wärmeaustausch mit der Umgebung, das Verhalten des Paares vernachlässigen ist nicht sehr verschieden von dem Verhalten eines idealen Gas.

Interessanterweise auch bei einem solchen primitiven Setup kann Abhängigkeit beobachtet werden Siedepunkt Druck. Recall, der Übergang siedende Flüssigkeit genannt mit der Bildung von Blasen in den gesamten Flüssigkeitsvolumen Dampf. so sehr leicht beheben das Kochen bringen. Auch hier steigt der Druck, die siedende Flüssigkeit der Temperatur ansteigt, und daher ist es einfach für die Uneingeweihten überraschend Trick zeigen – kochendem Wasser bei einer Temperatur von nur 80 Grad Celsius oder scheinbar im Gegensatz zu dem gesunden Menschenverstand, mehr als das gleiche 110 Grad Celsius.

Das ist, weil nach dem Verhalten von Gas Erforschung, Dampf, wenn ausgesetzt Quellen in der Sache, am Ende, und verschiedenen Wärmemotoren erwärmen geschaffen worden: die Dampfmaschine, Lokomobile, Dampfmaschine, der Verbrennungsmotor. Und nur wenige wissen, dass der Erstgeborene unter ihnen, natürlich, sollte ein Ballon in Betracht gezogen werden.