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為了研究對溫度,壓力的依賴 - 沒有什麼比這更簡單...
研究氣體的物理特性
科學發現的歷史往往始於一個事實,即“正確”的人在合適的時間合適的地點。 這與氣體的研究發生了什麼事。 法國物理學家,化學家,工程師查爾斯·塞爾了興趣航空。 在這方面,它來研究對空氣溫度的壓力的依賴關係是必要的。 當然,散熱一直是研究人員的第一個工具。 儘管如此,功能強大,易於控制能量的來源,並且總是在手。 知識的最古老的樂器一向的試金石“好了,好了,讓我們看看會發生什麼時,對熱敏感,如果你添加...”等等。
什麼是如此有趣的發現查爾斯氣體? 我們開展自己的研究。 採取玻璃管,在一方面,將蓋緊,並安排一個活塞,該活塞沿著該管內滑動。 接下來設置熱源-通常酒精燈-和裝備我們的實驗台 計的溫度 和壓力-這是關於我們要探索的壓力與溫度的關係。 因此,讓我們開始吧......
我們在體積一定量的氣體限定有底筒和活塞。 固定活塞podogreem酒精燈和測試氣體。 我們寫壓力值Pn的數目和氣體溫度Tn。 在分析中獲得的數據中,我們看到的是,溫度對壓力的依賴性正比性質 - 用的溫度和壓力增加而增加。 需要注意的是活塞經受不同的壓力:外 - 是大氣,和內側 - 從被加熱的氣體。 在接下來的實驗將移除活塞保持器和看到,活塞移動到壓力平衡。 但它會改變氣體的量,和量(重量)保持不變。 我們的結論是接收查爾斯:氣體壓力的恆定質量和體積是成正比的溫度 - 簡單而雅緻。
換句話說,在恆定的體積,壓力增大上加熱,並在恆定的壓力,同時加熱量增加。 對於膨脹是指從燃燒器加熱空氣時,其膨脹和它的體積增大,並且球的體積 - 沒有。 因此,過量空氣離開球和內部是 空氣質量 比來自外部的相同體積的空氣的質量更小。 火災阿基米德原理,且球無關,而是飛到了觀眾的喜悅。
然而,最顯著的發現是,壓力P和溫度T由P1 / T1 = P2 / T2 = .... = PN / Tn的= CONST有關。 它可以被不同地解釋:P = K * T,其中k - 一種氣體常數的。 如果我們將這些關係到單個溫度值,壓力和體積,你可以得到一個眾所周知的常量。 例如,氣體的體積在1度加熱到初始值的273分之1期間增加。
當然,極大的興趣是在相轉變溫度的物質的壓力的依賴性,例如,液體到氣體。 對於這類研究的最近的物體是水。 形成的水蒸汽以上是一定數目的水分子的來自外部環境的過渡的結果。 的力-這是由兩個因素阻礙了 表面張力的 和外部的壓力。 克服這些困難只能負擔足夠的能量潛力的分子 - 的溫度相當。 有兩種方法來實現這一容量:有可能增加水分子通過加熱的能量或減小的電阻到外部壓力。 第一種方法是用公知的事實證實 - 加熱後的水快速蒸發,並且所述第二 - 減少離開“父”環境中的能量閾值的分子。
讓我們回到我們的實驗室環境。 活塞下面的空間充滿水,只是一點點,只是20-40 G注活塞必須能夠自由移動,並且系統應該有故障閥門。 如果水被加熱時,形成的水蒸汽將轉向活塞和釋放本身“在陽光的地方”。 活塞上方的空間被連接到空氣的具有可變壓力的供給,例如,手動設置第二活塞桿管理。 現在可以進行調查的蒸氣壓的溫度依賴性。 移動所述活塞和連桿,改變外部壓力施加到第一活塞。 中間數據修復。 正確地將在穩定的,即捕獲蒸汽溫度 不變的,至少簡單地說,意思。 如果我們忽略與環境的熱交換,對的行為是不是從行為非常不同的 理想氣體。
有趣的是,即使在這樣的圖元設置可以觀察到依賴沸點的壓力。 回想一下,所謂的過渡沸騰的液體在整個液體體積中形成氣泡的為蒸汽。 從而 修復熬很容易。 這裡再次的壓力增加,液體沸點溫度增加,因此,很容易的門外漢證明令人驚訝的特技-在只有80的溫度沸水 攝氏度 或看似違背常識,比相同攝氏110度以上。
這是因為研究氣體,遇熱就此事來源,到底蒸汽,以及各種熱機的行為後,已創建:蒸汽機,便攜式發動機,該發動機的內燃機。 而很少有人知道,第一個出生的當中,當然,應該算是一個氣球。
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