group-telegram.com/getaclass_channel/797
Last Update:
#physics
#физика
Состояние любого газа описывается тремя параметрами — объёмом, давлением и температурой. Зависимость двух величин при фиксированной третьей даёт три газовых закона, о которых и пойдёт сегодня речь.
Соединим шприц с датчиком давления и будем медленно сжимать воздух поршнем так, чтобы успевал произойти теплообмен с окружающей средой и температура воздуха оставалась постоянной. Давление воздуха при этом увеличивается обратно пропорционально его объёму. Эту зависимость получил ещё в 1662 году Роберт Бойль, а затем в 1676 году независимо переоткрыл Эдм Мариотт, указавший на важность постоянства температуры, поэтому закон носит двойное имя Бойля-Мариотта.
Его молекулярно-кинетическое объяснение впервые предложил Даниил Бернулли в 1738 году в своей книге «Гидродинамика». Говоря современным языком, давление газа пропорционально средней кинетической энергии молекул и их концентрации. При изотермическом сжатии энергия молекул не меняется, а концентрация увеличивается обратно пропорционально объёму, вот мы и получаем закон Бойля-Мариотта.
Чтобы найти зависимость давления воздуха от температуры при постоянном объёме, опустим плотно закрытый сосуд в ледяную воду и будем нагревать её почти до кипения, измеряя давление воздуха внутри сосуда. Экспериментальные точки хорошо ложатся на прямую, продолжение которой в область низких температур показывает, что давление воздуха упало бы до нуля примерно при –270°С.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории всякое движение молекул при этой температуре должно прекратиться, и меньшей температуры быть не может. Если воспользоваться шкалой Кельвина и отсчитывать температуру от этого абсолютного нуля, который составляет по современным данным –273,15°С, то при постоянном объёме давление газа оказывается прямо пропорционально его температуре. Оно и понятно: в изохорном процессе концентрация молекул не меняется, а их средняя кинетическая энергия растёт пропорционально абсолютной температуре.
Впервые зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме обнаружил Гийом Амонтон в 1702 году при постройке воздушного термометра. Затем в 1787 году её установил в своих экспериментах с несколькими газами Жак Шарль, но свою работу он не опубликовал. А в 1802 году Жозеф Луи Гей-Люссак использовал данные Шарля в своих «Исследованиях по расширению газов и паров» и указал на его приоритет в открытии этого закона.
В той же работе Гей-Люссак установил, что при постоянном давлении объём газа пропорционален его абсолютной температуре. И хотя англичанин Джон Дальтон опередил его на год, этот закон носит имя Гей-Люссака.
А о том, как мы попробовали пройти по следам этих исследователей и с какими трудностями при этом столкнулись, вы узнаете из нашего нового англоязычного ролика «Gas Laws». Смотрите и не забывайте ставить лайки!
P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычную версию данного выпуска «Газовые законы» на различных платформах.
[Поддержите нас]
BY GetAClass - физика и здравый смысл
Share with your friend now:
group-telegram.com/getaclass_channel/797