Медленно увеличивают объем цилиндра и дают возможность воздуху расширяться постепенно. Затем возвращают установку в исходное состояние и заставляют воздух расшириться быстро, т. е. увеличивают объем цилиндра вращением винта с помощью длинной ручки.
В первом случае температура воздуха остается неизменной. Во втором же она понижается, причем давление уменьшается на большую величину, чем при медленном расширении. Таким образом, при адиабатном расширении становится заметно уменьшение внутренней энергии воздуха за счет ее превращения в механическую энергию.
Опыт 2. Воздушное огниво.
Оборудование: 1) воздушное огниво, 2) серный эфир, 3) вата гигроскопическая, 4) кинопроектор, 5) кинофильм «Применение сжатого воздуха».
Воздушное огниво представляет собой полый прозрачный цилиндр с плотно пригнанным поршнем, изготовленный из стекла или плексигласа.
Опыт с огнивом состоит в следующем. На дно цилиндра опускают небольшой кусочек ваты, слегка смоченной серным эфиром, и закрывают цилиндр поршнем. Затем опирают низ прибора о стол и, сосредоточив внимание учащихся на установке, резким, но не очень сильным нажимом руки на головку штока вгоняют поршень внутрь цилиндра (рис.).
Воздух при сжатии сильно нагревается, и пары эфира воспламеняются. При демонстрации опыта бывает полезно частично затемнить класс, тогда вспышка паров будет особенно отчетливо видна всем учащимся.
Иногда опыт сразу не удается. Это происходит оттого, что поршень пропускает воздух, либо оттого, что в цилиндре скопляется слишком много паров эфира. В первом случае надо смазать поршень тавотом или вазелином, а во втором тщательно продуть цилиндр, для чего бывает полезно отвернуть его дно.
Опыт № 10
Кипение воды при пониженном и повышенном давлении.
Оборудование: 1) термометр электрический с термобатареей, 2) насос воздушный ручной с резиновой трубкой, 3) трубка металлическая с пробкой, имеющей отверстие для термобатареи, 4) штатив универсальный, 5) спиртовка или керогаз, 6) колба круглодонная емкостью 250—300 мл, 7) пробка в колбе резиновая с отверстием и патрубком, 8) плоская резиновая шайба диаметром 40—50 мм, 9) противень, 10) спички.
1. Круглодонную колбу с налитой до половины теплой водой зажимают в лапке штатива. Под колбу ставят зажженную спиртовку или керогаз. Когда вода в колбе закипит, нагреватель убирают, а колбу тотчас закрывают пробкой, соединенной резиновой трубкой с воздушным насосом (рис.14). Температура в колбе понижается, и вода перестает кипеть.
Несколькими взмахами поршня откачивают из колбы воздух и пары воды и тем уменьшают в ней давление. Вода бурно закипает.
Если прекратить откачку, то вскоре прекращается и кипение; при возобновлении откачки вода начинает кипеть вновь.
Так как температура воды падает (подогревание не производится, а от воды отнимается теплота, потребная на парообразование при кипении), то делают вывод, что с уменьшением давления вода кипит при пониженной температуре.
Этот опыт можно показать и без насоса.
Когда вода в круглодонной колбе закипит и можно быть уверенным, что пары воды вытеснили из колбы воздух, нагреватель убирают, и колбу тотчас наглухо закрывают пробкой. Затем колбу закрепляют на штативе горлышком вниз и под штатив подставляют противень.
Сосредоточив внимание учащихся на подготовленной установке, обливают колбу сверху холодной водой и наблюдают, как вода в колбе бурно закипает (рис. 15).
Следует дать воде в колбе еще остыть, и снова повторить опыт. Таким образом можно заставить воду кипеть даже при комнатной температуре.
Очевидно, при обливании холодной водой пары, находящиеся в колбе, конденсируются, давление резко уменьшается, вследствие чего вода закипает. Кипение прекращается, как только давление паров, образовавшихся при кипении, снова увеличится.
Надо отметить, что второй вариант опыта для учащихся менее понятен, и его надо ставить в качестве экспериментальной задачи, когда указанная выше зависимость точки кипения от давления уже установлена.
Чтобы после опыта вынуть из колбы пробку, которая атмосферным давлением сильно вгоняется в горлышко, надо воду в колбе нагреть почти до кипения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.