운동 분자 이론에 따르면 가스는 모두 일정한 무작위 운동으로 서로 충돌하고이를 수용하는 용기에있는 많은 수의 작은 분자로 구성됩니다. 압력은 컨테이너 벽에 충돌하는 힘의 결과이며 온도는 분자의 전체 속도를 결정합니다. 여러 과학 실험은 온도, 압력 및 가스 부피 간의 관계를 보여줍니다.
액체 질소의 풍선
액체 질소는 대부분의 산업용 용접 유통 업체에서 구할 수있는 저렴한 액화 가스입니다. 극도로 낮은 온도를 통해 운동 분자 이론의 여러 원리를 극적으로 입증 할 수 있습니다. 비교적 안전하지만 작업하려면 극저온 장갑과 안전 고글을 사용해야합니다. 몇 리터의 액체 질소와 피크닉 쿨러와 같은 개방형 스티로폼 용기를 확보하십시오. 파티 풍선을 부풀려서 묶습니다. 액체 질소를 용기에 붓고 풍선을 액체 위에 놓습니다. 잠시 후 풍선이 완전히 수축 될 때까지 눈에 띄게 수축하는 것을 볼 수 있습니다. 극심한 추위는 가스의 분자를 느리게하여 압력과 부피를 감소시킵니다. 용기에서 풍선을 조심스럽게 꺼내 바닥에 놓으십시오. 따뜻해지면 이전 크기로 확장됩니다.
일정한 온도에서 압력과 부피
가스 용기의 부피를 천천히 변경하면 압력도 변하지 만 온도는 일정하게 유지됩니다. 이를 입증하려면 밀리리터로 표시된 밀폐 주사기와 압력 게이지가 필요합니다. 먼저 주사기를 빼내어 피스톤이 가장 높은 표시가되도록합니다. 압력 판독 값과 주사기 부피를 기록합니다. 주사기 피스톤을 1 밀리리터로 누르고 압력과 부피를 기록합니다. 이 과정을 몇 번 반복하십시오. 각 판독 값에 대해 부피에 압력을 곱하면 동일한 수치 결과를 얻어야합니다. 이 실험은 온도가 일정 할 때 압력과 온도의 곱도 일정하다는 보일의 법칙을 보여줍니다.
압축 점화기
압축 점화기는 닫힌 투명 실린더 내부의 피스톤으로 구성된 데모 장치입니다. 실린더에 티슈 페이퍼를 넣고 캡을 조인 다음 손으로 피스톤 핸들을 치면 동작이 내부 공기를 빠르게 압축합니다. 이것은 단열 난방이라는 조건을 생성합니다. 갑자기 더 작은 공간에 갇 히면 공기가 종이에 불을 붙일만큼 뜨거워집니다.
절대 제로 추정
일정한 부피의 장치는 압력 게이지가 부착 된 금속 전구로 구성됩니다. 전구에는 14.7 PSI 압력의 공기가 포함되어 있습니다. 이 장치를 사용하면 온도가 절대 영도 일 때 압력을 추정 할 수 있습니다. 이렇게하려면 3 개의 용기가 필요합니다. 하나는 끓는 물, 다른 하나는 얼음물, 다른 하나는 액체 질소를 포함합니다. 금속 전구를 온수 욕조에 담그고 온도가 안정 될 때까지 몇 분 정도 기다리십시오. 게이지에 표시된 압력과 온도를 켈빈 단위로 기록하십시오-373. 다음으로 전구를 얼음 수조에 넣고 다시 압력과 온도 인 273 켈빈을 기록합니다. 77 켈빈에서 액체 질소로 반복합니다. 그래프 용지를 사용하여 y 축에 압력을, x 축에 온도를 기록한 점을 표시합니다. 온도가 0 켈빈 일 때 압력을 나타내는 y 축과 교차하는 점을 통해 상당히 직선을 그릴 수 있어야합니다.