Ballong i flytande kväve
Vätskekväve är en billig flytande gas tillgänglig från de flesta industriella svetsfördelare; dess extremt låga temperatur gör att du dramatiskt kan demonstrera flera principer för kinetisk molekylär teori. Även om det är relativt säkert, krävs att man använder sig av kryogenhandskar och skyddsglasögon. Skaffa några liter flytande kväve och en öppen Styrofoam behållare som en picknick kylare. Uppblåsa en festballong och binda den av. Häll det flytande kvävet i behållaren och placera ballongen ovanpå vätskan. På några ögonblick kommer du att se ballongen krympa märkbart tills den blir helt deflaterad. Den extrema förkylningen saktar molekylerna i gasen, vilket också minskar trycket och volymen. Ta försiktigt bort ballongen från behållaren och sätt den på golvet. När det värms kommer det att expandera till sin tidigare storlek.
Tryck och volym med konstant temperatur
Om du byter volymen av en behållare av gas sakta ändras trycket också men temperaturen håller stadig. För att demonstrera detta behöver du en lufttät spruta märkt i milliliter och en tryckmätare. Dra först in sprutan så att kolven är högst märkbar. Notera tryckavläsningen och sprutvolymen. Tryck in sprutkolven med 1 milliliter och skriv ner trycket och volymen. Upprepa processen några gånger. När du multiplicerar volymen med trycket för varje avläsning, ska du få samma numeriska resultat. Detta experiment illustrerar Boyle's Law, som säger att när temperaturen är konstant är produkten av tryck och temperatur också konstant.
Kompressionstentare
En kompressionständare är en demonstrationsanordning bestående av en kolv inuti en sluten transparent cylinder. Om du placerar ett stycke vävnadspapper i cylindern och skruva på locket, slå sedan kolvhandtaget med din hand, komprimerar handlingen snabbt luften inuti. Detta skapar ett tillstånd som kallas adiabatisk uppvärmning: Plötsligt inskränkt i ett mindre utrymme blir luften tillräckligt varm för att tända papperet.
Beräkning av absolut noll
En apparat med konstant volym består av en metalllampa med en tryckmätare fäst. Lampan innehåller luft vid ett tryck på 14,7 PSI. Med denna enhet kan du uppskatta trycket när temperaturen är absolut noll. För att göra detta behöver du tre behållare: en som innehåller kokande vatten, ett annat innehållande isvatten och en tredjedel som innehåller flytande kväve. Lossa metalllampan i varmvattenbadet och vänta några minuter tills temperaturen stabiliseras. Skriv ner det tryck som indikeras på mätaren, tillsammans med temperaturen i kelvins - 373. Placera sedan lampan i isvattenbadet och märk igen trycket och temperaturen, 273 kelvins. Upprepa med flytande kväve vid 77 kelviner. Markera de inspelade punkterna med tryck på y-axeln och temperaturen på x-axeln genom att använda grafpapper. Du borde kunna rita en ganska rak linje genom punkterna som skär y-axeln, vilket indikerar trycket när temperaturen är noll kelvins.
