Мы в социальных медиа:
19.02.2013
Физика

Шарик в криогене (-170 градусов Цельсия)

При изменени температуры окружающей среды от +20°C до -170°C воздух внутри шарика постепенно охлаждается, расстояние между молекулами уменьшается, плотность становится выше, а объем меньше.

Суть опыта:


Опыт демонстрирует, как изменяется плотность воздуха внутри воздушного шарика при изменении температуры окружающей среды от +20°C до -170°C.


Этапы эксперимента:


  • Подаем жидкий азот из баллона в испаритель.
  • Постепенно подаем ледяной газ в термокамеру.
  • Доводим температуру в испарители до -170°C.
  • Открываем термокамеру.
  • Наполняем воздушный шарик воздухом комнатной температуры.
  • Погружаем воздушный шарик в термокамеру.
 

Что использовалось:


  • баллон с жидким азотом
  • испаритель
  • термокамера
  • воздушный шарик
 

Описание:


Законы термодинамики говорят нам о том, что давление, объем и температура газа – зависимые друг от друга величины. И при постоянном давлении (такой процесс называется изобарным) зависимость выглядит следующим образом:

P = const,

Шарик в криогене формула.png

То есть, зависимость прямая. Чем больше объем, тем больше температура. Чем меньше температура, тем меньше объем и т.д.

Происходит это по причине изменения расстояния между молекулами, которое является следствием изменения кинетической энергии частиц из-за внешнего воздействия.

В реальном мире такие изменения практически незаметны. Попробуем создать ситуацию, когда изменение объема будет визуализироваться. Для этого нам понадобится некий сосуд для газа, который может менять объем (шарик) и значительные перепады температуры. Воспользуемся для этого криогенной установкой. В баллоне находится жидкий азот под давлением. Проходя по шлангам, он попадает в испаритель и нагревается от комнатной температуры до состояния газа. То есть, в коробе мы имеем газообразный азот с температурой около -170 оС. Разница температур ощутима! Далее мы наблюдаем законы термодинамики воочию. Воздух внутри шарика постепенно охлаждается, расстояние между молекулами уменьшается, плотность становится выше, а объем меньше. Латекс, из которого сделан шарик, несколько теряет свойства упругости от низкой температуры и сжимается неравномерно – попросту, съеживается. Вернув шарик в условия комнатной температуры, наблюдаем обратный процесс – шарик восстанавливает форму и объем за счет нагрева и увеличения кинетической энергии молекул воздуха, а, следовательно, и объема газа. 



[ Скачать видео ]



Hi-Testing

Эксперименты с техникой
ВОДНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ: 6 ТЕСТОВ

Узнай, какие влагозащитные телефоны пройдут наши тесты!

Simple Science

Научно-популярные опыты
Химические водоросли или коллоидный сад

Несколько щепоток медного и железного купороса плюс раствор силикатного клея и начнет расти "коллоидный сад", который напоминает водоросли.

TOP VIDEO

Самое популярное видео
Динамик из пластиковых тарелок

Как с помощью магнита заставить пластиковые тарелки звучать?

Яндекс.Метрика