A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A közlekedőedénybe zárt nitrogéngáz nyomása egyensúlyt tart a higany hidrosztatikai nyomásával és a külső légnyomással. A teljes folyamat, amely során a nitrogén hőmérséklete -ról -ra emelkedik, három részfolyamatra osztható:
a) Az első szakaszban a hőközlés hatására a gáz tágul, ezáltal a jobb és bal oldali higanyoszlopok szintkülönbsége nő, de a higany még nem csordul ki a közlekedőedény nyitott végén. Ahhoz, hogy a higany még éppen ne csorduljon ki, a gáz akkora térfogattal tágulhat, amekkora a higanyoszlop tetejéről hiányzó térfogat. A gázoszlop hossza tehát a folyamat végén . Ha a gázoszlop magassága -szel nő, akkor a higanyoszlop magassága a másik szárban megnő értékkel. A higanyszintek különbsége, és így a gáz nyomása is lineárisan függ a gáz térfogatától. Emiatt a gáz által végzett tágulási munkát úgy számíthatjuk, mintha a gáz nyomása a kezdeti és végállapoti nyomás számtani közepe lenne: | | Az adatokat behelyettesítve: . b) A második szakaszban a táguló gáz folyamatosan nyomja ki a higanyt a csőből. Ez a szakasz addig tart, amíg a gázoszlop magassága nem lesz. A fentihez hasonló módon itt is könnyen belátható, hogy a gáz nyomása lineáris függvénye a térfogatnak, így most is számolhatunk a nyomások számtani közepével, mint átlagnyomással: | | A két folyamatban közölt hő:
c) A harmadik részfolyamatban a nitrogén elkezd kibuborékolni a közlekedőedényből. A folyamat izobár, s mivel a gázok hőkapacitása állandó nyomáson alakban is felírható (ez utóbbi változó mólszám esetén is érvényes!), így A harmadik folyamatban közölt hő tehát ( és állandóságát kihasználva): | | azaz , , ahonnan (Közelítőleg ugyanezt az eredményt kapjuk, ha az integrálás helyett úgy számoljuk ki a változó tömegű gázzal közölt hőt, hogy a kezdeti és a végső mólszám számtani közepét megszorozzuk a mólhővel és a hőmérsékletváltozással.) Az összes közölt hő . Az eredeti és a folyamat végén megmaradt tömegek aránya megegyezik a mólszámok arányával: de mivel és , ezért .
Doka Gyula (Gyöngyös, Berze Nagy J. Gimn. IV. o. t.) Nyúl László (Kecskemét, Katona J. Gimn. IV. o. t.) |
|