Medžiaga iš Vikipedijos – laisvosios enciklopedijos
Charleso įstatymas arba antrasis Gay-Lussac dėsnis – vienas pagrindinių dujų dėsnių, apibūdinančių ryšį tarp slėgio ir temperatūros idealios dujos. Eksperimentiškai dujų slėgio priklausomybę nuo temperatūros esant pastoviam tūriui 1787 m. nustatė Charlesas, o Gay-Lussac patobulino 1802 m.
Terminologijos dviprasmiškumas
Rusų ir anglų kalbomis mokslinė literatūra Yra tam tikrų skirtumų tarp įstatymų, susijusių su Gay-Lussac vardu, pavadinimai. Šie skirtumai pateikti šioje lentelėje:
Įstatymo pareiškimas
Charleso dėsnio formuluotė yra tokia:
Fiksuotos masės ir fiksuoto tūrio dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas absoliuti temperatūra dujų
Paprasčiau tariant, jei padidėja dujų temperatūra, didėja ir jų slėgis, jei dujų masė ir tūris išlieka nepakitę matematinė forma, jei temperatūra matuojama pagal absoliuti skalė, pavyzdžiui, Kelvino laipsniais. Matematiškai įstatymas parašytas taip:
Taip pat žr
Parašykite apžvalgą apie straipsnį "Karolio įstatymas"
Pastabos
Nuorodos
Literatūra
- Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davisas, Raymondas E.; Williamsas, Johnas E.Šiuolaikinė chemija. – Holtas, Rinehartas ir Vinstonas, 2002 m. – ISBN 0-03-056537-5.
- Guchas, Ianas. Pilnas idioto chemijos vadovas – Alpha, Penguin Group Inc., 2003. – ISBN 1-59257-101-8.
- Mascetta, Joseph A. Kaip pasiruošti už SAT II Chemija. - Barron's, 1998. - ISBN 0-7641-0331-8.
Ištrauka, apibūdinanti Charleso dėsnį
Kabinoje, į kurią Pjeras įėjo ir kurioje jis išbuvo keturias savaites, buvo dvidešimt trys suimti kareiviai, trys karininkai ir du pareigūnai.
Tada visi jie Pierre'ui pasirodė tarsi rūke, tačiau Platonas Karatajevas amžinai išliko Pierre'o sieloje kaip stipriausias ir brangiausias prisiminimas ir viso rusiško, malonaus ir apvalaus personifikacija. Kai kitą dieną, auštant, Pierre'as pamatė savo kaimyną, pirmasis įspūdis apie kažką apvalaus visiškai pasitvirtino: visa Platono figūra su prancūzišku paltu, apjuostu virve, kepure ir batais, buvo apvali, jo galva buvo apvali. visiškai apvalus, jo nugara, krūtinė, pečiai, net rankos, kurias nešiojo, tarsi visada ruoštųsi ką nors apkabinti, buvo apvalios; maloni šypsena ir didelės rudos švelnios akys buvo apvalios.
Platonui Karatajevui turėjo būti daugiau nei penkiasdešimt metų, sprendžiant iš jo pasakojimų apie kampanijas, kuriose jis dalyvavo kaip ilgametis karys. Jis pats nežinojo ir niekaip negalėjo nustatyti, kiek jam metų; bet jo dantys, ryškiai balti ir stiprūs, kurie jam besijuokiant vis riedėjo dviem puslankiais (ką jis dažnai darydavo), visi buvo geri ir nepažeisti; Jo barzdoje ar plaukuose nebuvo nė vieno žilo plauko, o visas jo kūnas atrodė lankstus, ypač kietas ir ištvermingas.
Jo veidas, nepaisant mažų apvalių raukšlių, turėjo nekaltumo ir jaunystės išraišką; jo balsas buvo malonus ir melodingas. Bet pagrindinė savybė jo kalba susidėjo iš spontaniškumo ir ginčų. Jis, matyt, niekada negalvojo apie tai, ką pasakė ir ką pasakys; ir dėl to jo intonacijų greitis ir ištikimybė turėjo ypatingą nenugalimą įtaigumą.
Jo fizinė jėga ir judrumas pirmą kartą nelaisvėje buvo tokie, kad atrodė, kad jis nesuprato, kas yra nuovargis ir ligos. Kasdien, ryte ir vakare, atsiguldamas sakydavo: „Viešpatie, paguldyk kaip akmenuką, pakelk į kamuoliuką“; ryte, atsikeldamas, visada vienodai gūžčiodamas pečiais, jis pasakė: „Atsiguliau ir susirangiau, atsikėliau ir išsipurčiau“. Ir iš tiesų, vos atsigulęs, tuoj užmigo kaip akmuo, o kai tik nusipurtė, kad iš karto, nedelsdamas, imtųsi kokios nors užduoties, kaip vaikai, keltis, keltis. jų žaislai. Viską mokėjo daryti, nelabai gerai, bet ir neblogai. Kepė, garino, siuvo, obliavo, gamino batus. Jis visada buvo užsiėmęs ir tik naktimis leisdavo sau pokalbius, kuriuos mėgo, ir dainas. Jis dainavo dainas ne taip, kaip dainuoja dainų autoriai, kurie žino, kad jų klausomasi, bet jis dainavo kaip paukščiai gieda, aišku, todėl, kad jam reikėjo leisti šiuos garsus taip, kaip reikia ištempti ar išsklaidyti; ir šie garsai visada buvo subtilūs, švelnūs, beveik moteriški, graudūs, o tuo pačiu jo veidas buvo labai rimtas.
Pagautas ir užsiauginęs barzdą, matyt, išmetė viską, kas jam buvo svetima ir kareiviška, ir nevalingai grįžo prie buvusio, valstietiško, liaudiško mąstymo.
„Atostogose esantis kareivis yra marškiniai iš kelnių“, – sakydavo jis. Kalbėti apie savo kario laiką jis buvo nelinkęs, nors ir nesiskundė, dažnai kartojo, kad per visą tarnybą nė karto nebuvo sumuštas. Kalbėdamas jis daugiausia kalbėjo iš savo senų ir, matyt, brangių prisiminimų apie „krikščionišką“, kaip jis tardavo, valstietišką gyvenimą. Posakiai, kurie užpildė jo kalbą, buvo ne tie dažniausiai nepadorūs ir šmaikštūs posakiai, kuriuos sako kareiviai, bet tai buvo tie liaudies posakiai, kurie atrodo tokie nereikšmingi, paimti atskirai ir kurie staiga įgauna gilios išminties prasmę, kai jie sakomi tinkamu laiku.
Prancūzų fizikas Charlesas atrado dėsnį (1787 m.), kuris išreiškia dujų slėgio kitimo priklausomybę nuo temperatūros esant pastoviam tūriui.
Patirtis rodo, kad kaitinant dujas pastoviu tūriu, didėja dujų slėgis. Skaliarinis dydis, matuojamas dujų vienetinio slėgio pokyčiu, paimtu 0 0 C temperatūroje nuo jų temperatūros pokyčio 1 0 C, vadinamas šiluminio slėgio koeficientu γ.
Pagal apibrėžimą šiluminio slėgio koeficientas?
kur p 0 yra dujų slėgis esant 0°C, p- dujų slėgis po šildymo iki t°. Atlikime tokį eksperimentą (13 pav., a). Įdėkite indą A į vandenį su ledu atidarę čiaupus 1 ir 2 Kai indas:: ir jame esantis oras atvės 0°C, uždarykite vožtuvą 2. Pradinė oro būsena inde: t° = 0°C, p 0 = 1 at. Nekeisdami oro tūrio įdedame indą karštas vanduo. Oras inde įkaista, jo slėgis didėja esant temperatūrai t° 1 = 40°C tai tampa p 1 = 1,15 at.Šiluminio slėgio koeficientas
Tikslesniais eksperimentais, nustatęs įvairių dujų šiluminio slėgio koeficientą, Charlesas atrado, kad esant pastoviam tūriui, visos dujos turi tą patį šiluminio slėgio koeficientą. 
Iš šiluminio slėgio koeficiento formulės
Mes pakeisime t° = T-273°. Tada
Pakeisdami gauname
vadinasi, р = р 0 γТ.
Jei dujų slėgis esant temperatūrai T 1 žymimas p 1, o esant temperatūrai T 2 – r 2, Tai р 1 = γр 0 Т 1 Ir р 2 = γр 0 Т 2. Palyginę spaudimą, gauname Charleso dėsnio formulę:
Tam tikrai dujų masei esant pastoviam tūriui, dujų slėgis kinta tiesiogiai proporcingai absoliučios dujų temperatūros pokyčiui. izochorinis. Charleso dėsnio formulė yra dujų izochorinės būsenos lygtis. Kuo aukštesnė dujų temperatūra, tuo didesnis vidurkis kinetinė energija molekulių, todėl jų greitis yra didesnis. Šiuo atžvilgiu didėja molekulių smūgių į indo sieneles skaičius, ty slėgis. Fig. 13, b parodytas Charleso dėsnio grafikas.
Idealūs dujų izoprocesai– procesai, kuriuose vienas iš parametrų išlieka nepakitęs.
1. Izochorinis procesas . Charleso įstatymas. V = konst.
Izochorinis procesas vadinamas procesu, kuris vyksta, kai pastovus tūris V. Dujų elgesys šiame izochoriniame procese paklūsta Charleso įstatymas :
Esant pastoviam tūriui ir pastovioms dujų masės ir jos vertėms molinė masė, dujų slėgio ir absoliučios jų temperatūros santykis išlieka pastovus: P/T= konst.
Izochorinio proceso grafikas ant PV- vadinama diagrama izochoras . Naudinga žinoti izochorinio proceso grafiką RT- Ir VT-schemos (1.6 pav.).
Izochoro lygtis: Kur P 0 – slėgis 0 °C temperatūroje, α – temperatūros koeficientas dujų slėgis lygus 1/273 laipsnių -1. Tokios priklausomybės grafikas nuoРt
-diagrama turi tokią formą, kaip parodyta 1.7 pav.
2. Ryžiai. 1.7 Izobarinis procesas. Gay-Lussac dėsnis. R
= konst. Izobarinis procesas yra procesas, kuris vyksta pastovus slėgis R . Dujų elgesys izobarinio proceso metu paklūsta:
Gay-Lussac dėsnis Esant pastoviam slėgiui ir pastovioms dujų masės bei jų molinės masės vertėms, dujų tūrio ir absoliučios temperatūros santykis išlieka pastovus:= konst.
V/T VT- vadinama diagrama Izobarinio proceso grafikas ant izobaras PV- Ir . Naudinga žinoti izobarinio proceso grafikus RT
-schemos (1.8 pav.).
Ryžiai. 1.8
Izobarų lygtis: kur α = 1/273 laipsniai -1 - tūrio plėtimosi temperatūros koeficientas . Tokios priklausomybės grafikas nuo Vt
diagrama turi tokią formą, kaip parodyta 1.9 pav.
3. Ryžiai. 1.9 Izoterminis procesas. Boyle-Mariotte dėsnis.= konst.
T Izoterminis procesas yra procesas, kuris įvyksta, kai pastovi temperatūra
T. Idealių dujų elgesys izoterminio proceso metu paklūsta
Boyle-Mariotte įstatymas: Esant pastoviai temperatūrai ir pastovioms dujų masės bei jų molinės masės vertėms, dujų tūrio ir jų slėgio sandauga išlieka pastovi:= konst.
PV PV- vadinama diagrama Izoterminio proceso grafikas ant izoterma VT- Ir . Naudinga žinoti izobarinio proceso grafikus. Naudinga žinoti izoterminio proceso grafikus
-schemos (1.10 pav.).
Ryžiai. 1.10
| (1.4.5) |
4. Izoterminė lygtis: Adiabatinis procesas
Adiabatinis procesas yra termodinaminis procesas, vykstantis be šilumos mainų aplinką.
5. Politropinis procesas. Procesas, kurio metu dujų šiluminė talpa išlieka pastovi. Politropinis procesas yra bendras visų aukščiau išvardytų procesų atvejis.
6. Avogadro dėsnis. Esant tokiam pačiam slėgiui ir toms pačioms temperatūroms, in vienodos apimties yra įvairių idealių dujų tas pats numeris molekulių. Viename prekybos centre įvairių medžiagų yra N A=6,02·10 23 molekulės (Avogadro skaičius).
7. Daltono dėsnis. Idealiųjų dujų mišinio slėgis lygus jame esančių dujų dalinių slėgių P sumai:
 |
(1.4.6) |
Dalinis slėgis Pn yra slėgis, kurį sukurtų tam tikros dujos, jei jos vienos užimtų visą tūrį.
At 
, dujų mišinio slėgis.
Charleso įstatymas arba antrasis Gay-Lussac dėsnis – vienas pagrindinių dujų dėsnių, apibūdinančių ryšį tarp slėgio ir temperatūros idealioms dujoms. Eksperimentiškai dujų slėgio priklausomybę nuo temperatūros esant pastoviam tūriui 1787 m. nustatė Charlesas, o Gay-Lussac patobulino 1802 m.
Izochorinis arba izochorinis procesas(iš senovės graikų ἴσος - „lygus“ ir χώρος - „vieta“) - termodinaminis procesas, vykstantis esant pastoviam tūriui. Norint atlikti izochorinį procesą dujose ar skystyje, pakanka pakaitinti (atvėsti) medžiagą inde, kuris nekeičia jos tūrio.
Izochoriniame procese idealių dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai (žr. Charleso dėsnį). IN tikros dujos Charleso įstatymas netaikomas.
Grafikuose jis pavaizduotas linijomis, vadinamomis izochorai. Idealioms dujoms jie yra tiesūs visose diagramose, kurios yra susijusios su parametrais: (\displaystyle T) (temperatūra), (\displaystyle V) (tūris) ir (\displaystyle P) (slėgis).
Dažniausiai pirmieji izochorinio proceso tyrimai siejami su Guillaume'u Amptonu. 1702 m. veikale „Paryžiaus prisiminimai“ jis apibūdino fiksuoto tūrio [Comm 1] dujų elgesį vadinamajame „oro termometre“. Jame esantis skystis yra pusiausvyroje, veikiamas dujų slėgio bake ir atmosferos slėgis. Kaitinant, slėgis rezervuare didėja ir skystis priverčiamas į išsikišusią kolonėlę. Ryšys tarp temperatūros ir slėgio buvo nustatytas taip:
(\displaystyle (\frac (p_(1))(p_(2)))=(\frac (1+\alpha t_(1))(1+\alpha t_(2))))
1801 m. Johnas Daltonas dviejose savo esė paskelbė eksperimentą, kurio metu jis nustatė, kad visos jo tiriamos dujos ir garai, esant pastoviam slėgiui, vienodai plečiasi keičiantis temperatūrai, jei pradinė ir galutinė temperatūra yra vienoda. Šis įstatymas gavo Gay-Lussac dėsnio pavadinimą, nes Gay-Lussac netrukus atliko nepriklausomus eksperimentus ir patvirtino identišką įvairių dujų plėtimąsi ir gavo beveik tokį patį koeficientą kaip ir Daltonas. Vėliau jis sujungė savo dėsnį su Boyle-Mariotte įstatymu, kuris, be kita ko, leido apibūdinti izochorinį procesą.
Dujų slėgio pokytis keičiantis jų temperatūrai vyksta taip, kad P/T santykis išlieka pastovus:
Todėl eksperimentinis šio dėsnio patikrinimas negali duoti kitokio rezultato.
IN izochorinis procesas
(V= const) dujos neveikia, A = 0.
ADIABATINIS PROCESAS
Adiabatinis, arba adiabatinis procesas(iš senovės graikų ἀδιάβατος - „nepereinamas“) - termodinaminis procesas makroskopinėje sistemoje, kurio metu sistema nekeičia šilumos su supančia erdve. Rimti adiabatinių procesų tyrimai pradėti XVIII a.
Adiabatinis procesas yra ypatingas politropinio proceso atvejis, nes jame dujų šiluminė talpa yra lygi nuliui, taigi ir pastovi. Adiabatiniai procesai grįžtami tik tada, kai kiekvienu laiko momentu sistema išlieka pusiausvyroje (pavyzdžiui, būsenos pokytis vyksta gana lėtai) ir entropija nesikeičia. Kai kurie autoriai (ypač L. D. Landau) adiabatiniais vadino tik grįžtamuosius adiabatinius procesus.
Grįžtamasis adiabatinis idealių dujų procesas apibūdinamas Puasono lygtimi. Atstovaujanti linija adiabatinis procesas termodinaminėje diagramoje vadinama Puasono adiabatas. Negrįžtamo adiabatinio proceso pavyzdys gali būti plitimas smūgio banga dujose. Šis procesas aprašytas šokas adiabatas. Daugelio gamtos reiškinių procesai gali būti laikomi adiabatiniais. Be to, tokie procesai sulaukė nemažai pritaikymo technologijų srityje.
Atmosferos slėgio egzistavimą įrodė daugybė XVII amžiuje atliktų eksperimentų. Vienas pirmųjų hipotezės įrodymų buvo Magdeburgo pusrutuliai, kurį sukūrė vokiečių inžinierius Guericke. Iš pusrutulių suformuotos sferos buvo išpumpuojamas oras, po to juos buvo sunku atskirti dėl išorinio oro slėgio. Kitą eksperimentą, kaip atmosferos slėgio prigimties tyrimo dalį, atliko Robertas Boyle'as. Tai susideda iš to, kad lituojant lenktą stiklinį vamzdelį iš trumpojo galo, o į ilgąją alkūnę nuolat įpilant gyvsidabrio, jis nepakils į trumposios alkūnės viršų, nes vamzdyje esantis oras, susispaudęs, subalansuotų. gyvsidabrio slėgis ant jo. Iki 1662 m. šie eksperimentai paskatino suformuluoti Boyle-Mariotte dėsnį.
1779 m. Lamberto pirometrija aprašė oro siurblio imtuvo temperatūros didinimo ir mažinimo patirtį judant stūmokliui. Vėliau šis efektas patvirtino Darvinas (1788) ir Pictetas (1798). 1802 m. Daltonas paskelbė ataskaitą, kurioje, be kita ko, nurodė, kad dujų kondensaciją lydi šilumos išsiskyrimas, o retėjimą lydi aušinimas. Kaip 1803 m. pranešė Liono fizikas Molay, vienas ginklų gamyklos darbuotojas, suspausdamas orą, uždegė pistoleto vamzdį.
Fizikas Puasonas ėmėsi sukauptų eksperimentinių žinių teorinio apibendrinimo. Kadangi adiabatinio proceso metu temperatūra nėra pastovi, Boyle-Mariotte dėsnis reikalauja pataisos, kurią Puasonas nurodė kaip koeficientą. k ir išreiškiamas šilumos talpos santykiu. Eksperimentiškai šis koeficientas buvo nustatyta Walterio ir Gay-Lussac (eksperimentas buvo aprašytas 1807 m.), o vėliau, tiksliau, Desormes ir Clément 1819 m. Praktinis naudojimas adiabatinį procesą pasiūlė S. Carnot darbe “ Varomoji jėga gaisras“ 1824 m.
Jei termodinaminis procesas in bendras atvejis reprezentuoja tris procesus – šilumos mainus, sistemos (arba sistemoje) atliekamą darbą ir jo kaitą vidinė energija, tada adiabatinis procesas dėl sistemos šilumos mainų nebuvimo (dQ=0(\displaystyle \Delta Q=0)) sumažinamas tik iki dviejų paskutinių procesų. Todėl pirmasis termodinamikos dėsnis šiuo atveju įgauna formą dU=-A
(\displaystyle \Delta U=-A,)
Kur dU (\displaystyle \Delta U) yra kūno vidinės energijos pokytis, o dA(\displaystyle A) yra sistemos atliktas darbas.
Sistemos entropija (\displaystyle S)dS grįžtamame adiabatiniame procese nesikeičia dėl šilumos perdavimo per sistemos ribas: dS=dQ/T=0
(\displaystyle \mathrm (d) S=\delta Q/T=0.)
Čia (\displaystyle T)T yra sistemos temperatūra, (\displaystyle \delta Q)dQ yra sistemos gaunama šiluma. Dėl to adiabatinis procesas gali būti neatskiriama dalis grįžtamasis ciklas.
Adiabatinio proceso atradimas beveik iš karto buvo pritaikytas tolesniems tyrimams. Kūrimas teorinis modelis Carnot ciklas leido nustatyti tikrų šiluminių variklių išsivystymo ribas (pats S. Carnot parodė, kad didesnio efektyvumo variklis leistų sukurti amžinasis variklis). Tačiau kai kuriems realiems procesams Carnot ciklą sunku įgyvendinti, nes į jį įtrauktoms izotermoms reikalingas tam tikras šilumos perdavimo greitis. Todėl buvo sukurti ciklų principai, iš dalies panašūs į Karno ciklą (pavyzdžiui, Otto ciklas, dujų suskystinimo ciklas), kurie būtų pritaikyti konkrečioms praktinėms problemoms spręsti.
Tolesni tyrimai taip pat parodė, kad kai kuriuos procesus gamtoje (pavyzdžiui, garso sklidimą dujose) galima pakankamai apibūdinti adiabatiniu procesu ir nustatyti jų modelius. Cheminė reakcija dujų tūryje, kai nėra šilumos mainų su aplinka, taip pat pagal apibrėžimą bus adiabatinis procesas. Toks procesas yra, pavyzdžiui, adiabatinis degimas. Žemės atmosferoje adiabatiniu taip pat laikomas dujų procesas, didinantis savo tūrį. potenciali energija. Iš to galima nustatyti Žemės atmosferos adiabatinį temperatūros gradientą. Adiabatinio proceso teorija taip pat naudojama kitiems astronominiams objektams, turintiems atmosferą. Visų pirma, Saulės atveju makroskopinių konvekcinių judesių buvimas teoriškai nustatomas lyginant adiabatinį gradientą ir radialinės pusiausvyros gradientą. Procesai, vykstantys naudojant adiabatinius apvalkalus, gali būti laikomi adiabatiniais.
Carnot ciklas yra idealus termodinaminis ciklas. Carnot šiluminis variklis veikiant pagal šį ciklą, yra didžiausias visų mašinų, kuriose maksimali ir mažiausia atliekamo ciklo temperatūra sutampa su maksimalia ir minimalios temperatūros Carnot ciklas.
Maksimalus efektyvumas pasiekiamas grįžtamuoju ciklu. Kad ciklas būtų grįžtamas, šilumos perdavimas esant temperatūros skirtumui turi būti pašalintas. Norėdami įrodyti šį faktą, darykime prielaidą, kad šilumos perdavimas vyksta esant temperatūrų skirtumui. Ši programa atsiranda nuo karštesnio kūno iki šaltesnio. Jei manytume, kad procesas yra grįžtamas, tai reikštų galimybę šilumą grąžinti iš šaltesnio kūno į karštesnį, o tai neįmanoma, todėl procesas yra negrįžtamas. Atitinkamai, šilumos pavertimas darbu gali vykti tik izotermiškai [Comm 3]. Šiuo atveju atvirkštinis variklio perėjimas į pradžios taškas neįmanomas tik izoterminis procesas, nes tokiu atveju visas gautas darbas bus skirtas pradinei padėčiai atkurti. Kadangi aukščiau buvo parodyta, kad adiabatinis procesas gali būti grįžtamasis, tokio tipo adiabatinis procesas yra tinkamas naudoti Carnot cikle.
Iš viso Carnot ciklo metu vyksta du adiabatiniai procesai:
1. Adiabatinė (isentropinė) plėtra(paveiksle - procesas 2→3). Darbinis skystis atsijungia nuo šildytuvo ir toliau plečiasi be šilumos mainų su aplinka. Tuo pačiu metu jo temperatūra sumažėja iki šaldytuvo temperatūros.
2. Adiabatinis (isentropinis) suspaudimas(paveiksle - procesas 4→1). Darbinis skystis atjungiamas nuo šaldytuvo ir suspaudžiamas be šilumos mainų su aplinka. Tuo pačiu metu jo temperatūra pakyla iki šildytuvo temperatūros.
POLITROPINIS PROCESAS
Procesas, aprašytas lygtimi, vadinamas politropiniu
Idealiųjų dujų vieno molio būsenos lygtis
Išskirkime lygtį (3.38):
Dešinė pusė Pakeiskime lygybes (3.40) į (3.36). Tada
Politropinis procesas yra visų izoprocesų apibendrinimas.
komentaras: 1. Izobarinis procesas, Р=konst. Šiuo atveju politropinė lygtis PV n = const įgauna formą PV 0 = const, nes politropinis indeksas n=0, C n =C p .
2. Izoterminis procesas, T=konst. Kai n=1, politropinė lygtis virsta izotermine lygtimi, t.y. PV=konst. Šilumos talpa esant pastoviai temperatūrai pagal (3.42) C n =C T =±¥.
3. Izochorinis procesas, V=konst. Kai n=±¥ politropinė lygtis virsta izochoro lygtimi.
Šilumos talpa esant pastoviam tūriui.
4. Adiabatinis procesas, Q=konst. Kai n=g, politropinė lygtis transformuojasi į adiabatinę lygtį, o šiluminė talpa C n =C Q =0.
Raskime politropinio proceso darbą.
Panagrinėkime dvi adiabatines būsenas:
Politropinio proceso darbas
| . |
Esant pastoviam slėgiui, dujų tūris yra proporcingas jų temperatūrai.
Vienas iš aeronautikos pradininkų Jacques'as Alexandre'as Césaras Charlesas į mokslą atėjo dėl savo aistros statyti karšto oro balionus – didelius. balionai, pripildytas įkaitusio oro, kuris tik tada pasirodė. Kalbėjausi su šiuolaikiniais oro balionų pilotais, ir jie tvirtina, kad jų atviro dujų degiklio konstrukcija, kurią Charlesas sukūrė daugiau nei prieš du šimtmečius, esminių pokyčių nepatyrė ir yra naudojama iki šiol. Nenuostabu, kad mokslinių interesų Charlesas tyrinėjo dujų savybes, todėl ne. Charlesas suformulavo įstatymą, pavadintą jo vardu, 1787 m. po daugybės eksperimentų su deguonimi, azotu, vandeniliu ir anglies dioksidu.
Norėdami suprasti Charleso dėsnio prasmę, įsivaizduokite dujas kaip greitai judančių ir susiduriančių molekulių rinkinį. Dujų slėgį lemia molekulių poveikis talpyklos sienelėms: kuo daugiau smūgių, tuo didesnis slėgis. Pavyzdžiui, oro molekulės patalpoje, kurioje esate, daro 101 325 paskalių slėgį (arba 1 barą, jei mes kalbame apie apie meteorologiją).
Norėdami suprasti Charleso dėsnį, įsivaizduokite orą viduje balionas. Esant pastoviai temperatūrai, oras balione plėsis arba susitrauks tol, kol jo molekulių sukuriamas slėgis pasieks 101 325 paskalius ir prilygs atmosferos slėgiui. Kitaip tariant, kol kiekvienas oro molekulės smūgis iš išorės, nukreiptas į rutulį, bus panašus oro molekulės smūgis, nukreiptas iš rutulio vidaus į išorę. Jei sumažinsite oro temperatūrą kamuoliuke (pavyzdžiui, padėdami jį į didelį šaldytuvą), molekulės kamuoliuko viduje pradės judėti lėčiau, ne taip energingai atsitrenkdamos į kamuoliuko sieneles iš vidaus. Tada lauko oro molekulės darys didesnį spaudimą rutuliui, jį suspausdamos, dėl to rutulio viduje sumažės dujų tūris. Taip bus tol, kol dujų tankio padidėjimas kompensuos sumažėjusią temperatūrą, o tada vėl nusistovi pusiausvyra.
Charleso dėsnis kartu su kitais dujų dėsniais sudarė idealių dujų būsenos lygties pagrindą, apibūdinantį dujų slėgio, tūrio ir temperatūros ryšį su medžiagos kiekiu.
Jacques'as Alexandre'as Cezaris Charlesas, 1746-1823 m
Prancūzų fizikas, chemikas, inžinierius ir aeronautas. Gimė Beaugency mieste. Jaunystėje jis dirbo Paryžiaus finansų ministerijos pareigūnu. Pradėjęs domėtis aeronautika, jis sukūrė modernaus dizaino oro balionus, kurių keliamąją jėgą lemia rutulio viduje esančio degiklio šildomo oro plėtimasis. Jis buvo vienas iš pirmųjų, kurie užpildė balionai vandenilio (kuris yra daug kartų lengvesnis už orą ir užtikrina žymiai didesnį pakėlimą nei karštas oras), taip užfiksuodamas kėlimo aukščio (daugiau nei 3000 m) ir skrydžio nuotolio (43 km) rekordus. Būtent aeronautika paskatino Charlesą domėtis dujų savybių tyrimu.
