Жак Александр Сезар Шарль. Його повітряна куля та закон.

Жак Александр Сезар Шарль. Його повітряна куля та закон. Підготував Якимчук Л. О.- Вчитель Несватківської філіїКЗ «Олександрівське НВО№2»

Жaк Aлeкcaндp Ceзap Шapль 1 Народився 12листопада 1746р. В молодому віці служив чиновни-ком у Міністерстві фінансів у Парижі

Після польотів куль братів Монгольф’є,зацікавився повітроплаванням.

Шарль запевняв,що Монгольф’єрів газ,так тоді його називали – не є найкращимзасобом для того , щоб ним створити най-більшу підіймальну силу. Він перший пропо-нує заповнити кулю воднем, який набагатолегший за повітря. Паперова оболонка кулі пропускала водень. Брати Робер допомогли Шарлю вирішити цепитання. Матеріалом стала легка шовковатканина, просочена розчином каучуку ускипидарі

Перша куля була діаметром 4м. Щоб її наповнити потрібно було декілька днів. Водень одержували, діючи сірчаною кис-лотою на залізо. Витратили 227кг кислотита 454 кг заліза.

Перший пробний політ було здійснено 27 серпня 1783року. Запуск відбувся без людини наборту з Марсового поля. Куля стрімко піднялася і пролетіла 28км,пробувши в польоті 45хв,приземлившись біля села. Гонесс. Налякані місцеві жителі розірвали її на шматки.

Шарль згадує у своєму щоденнику: «Вони били кулю,різали ножами ,рубали сокирами. Нарешті «монстр»отримав смертельну рану й довго зітхав. Неписьменні селяни закінчили свою боротьбу з моїм винаходом. Потім вони прив’язали пошматовану кулю до воза і по-сунули в село, співаючи і викрикуючи гасла про пере-могу над літаючим драконом».

Після першого польоту про-фесор Шарль удосконаливконструкцію кулі. Вона сталадіаметром 9м. Для розміщен-ня екіпажу до неї була підві-шена легка, але міцна корзи-на у вигляді човника.

З верхньої частини кулі і до її екватора було накинуто сітку доякої кріпилась корзина-гондола. Такий спосіб підвісу став класич-ним і зберігся до нашого часу. Знаючи,що з набором висоти тисквсередині оболонки буде збіль-шуватися і зможе її розірвати,Шарль вирішив залишити відкри-тим отвір у нижньому заправочно-му рукаві (апендиксі).,,З моїм пристосуванням горючий газ не зможе рознести свою темницю, тому що двері йому завжди будуть відкриті “,-писав Шарль у щоденнику.

Для керування кулею по висоті , а також для стравленняводню в екстренних випадках, у верхній частині буловстановлено спеціальний клапан . Також на борт заван-тажувався баласт,що складався з сухого просіяногопіску, розфасованого у мішки . Доречі , такий спосіб регулювання використовують і на сучасних аеростатах. Недарма знаменитий Франклін назвав Шарля ,,нянеюаеростата”. Наповнення кулі воднем тривало три дні. Не обійшлосьі без пригоди. З невідомої причини загорілася одна із25 бочок в яких добували водень. Тільки завдяки рішу-чим діям одного з робітників вдалося уникнути трагедії.

Заповнення кулі воднем

Старт було призначено на 1грудня 1783 року. Зібралосяпонад 40000 глядачів. Схвильовані пілоти, Шарль іодин з братів Робер, закінчували останні приготування до польоту. Але в останню хвилину старт відміняє король, який дуже переживав за життя своїх підданих. Шарль розгнівався і звернувся до міністра графаде Брейля з вимогою дозволити політ, мотивуючи вели-кою відповідальністю перед десятками тисяч парижан,які зібрали кошти на побудову кулі. ,,Люди повірили мені, і я не можу їх обманути”. Міністр був рішучою людиною,і під свою відповідаль-ність дозволив старт. В 13.30 прогримів залп гармати , подаючи сигналдо початку церемонії старту.

В 13.45 після другого залпу , куля почала швидко почала підніматися.

Пілоти швидко освоїлись з керуван-ням кулею. Політ відбувався на висоті приблизно 450м. Зависнувши на короткий час над Монсо ,куляперелетіла Сенну, і попрямуваладо Вільє і Ліль-Аданона. Через 2год і 5хв. вона плавно опустиласяна землю біля містечка Нельї ,пролетівши близько 40км.

Приземлення кулі біля містечка Нельї

Ще в польоті Шарль вирішивпродовжити повітряну подорожсамостійно,щоб провести вимі-рювання температури і атмос-ферного тиску. Як тільки Роберступив на землю, куля дуже швидко почала підніматися і досягла висоти 3000м. Шарль проводить вимірюваннядо того часу поки холод не скував його пальці. Внаслідокшвидкого підйому він відчуваєсильний біль у вушах і починаєспуск.

Успішне приземлення Шарля

Парижани влаштували урочисту зустріч героям. Майжевсе місто висипало на вулиці , святкуючи перемогупілотів.

Це був перший і останній політ Жака Шарля . До кінця життя він страждає від болю у вухах. На закиди скептиків,чому він відійшов від повітроплавання відповідає :,,Я дякую Господу, що в той день мені була притаманнамужність. Справа вчених- займатися наукою,а справамужніх- літати. Для себе я давно вибрав перше”. Доречі, Жозеф Монгольф’є також здійснив один політ,а його брат Етьєн жодного разу не сів у корзину аеростата.

У 1787р. Шарль дослідив, що кисень ,азот, вуглекислий газ і повітря розширюються однаковов інтервалі температур від 0 до 100 ºС. Схема досліду

Розглянемо принципову схему експериментальноїустановки для дослідження тиску газу від темпера-тури. Основою є велика колба, в якій знаходиться газ. Колба опускалася в посудину з танучим льодом. Зміну тиску фіксували за зміною показів термометра . Потім посудину поступово нагрівають і знову спос-терігають за показами термометра.

Результати досліджень Шарля. Зміна тиску газу певної маси при нагріванні на 1 ºС дорівнює частині ∝р того тиску, що мав газ при температурі 0℃. Величина ∝р-температурний коефіцієнт тиску. Для багатьох газів Шарль отримав приблизно однаковийрезультат 1/273 ºС–1.  

Ізохорний процес описується законом Шарля. Для даної маси газу відношення тиску до температури є сталим, якщо об’єм не змінюється  

Ізохора

Ізохори

Газовий термометр Прилад для вимірювання температури, заснований на законі Шарля. За висновком Шарля, однакове нагрівання газу призво-дить до однакового підвищення тиску. Звідси випливає,що тиск газу (при V=const) можна взяти за кількісну міру температури.

Газовий термометр (А) і газовий пірометр (Б)

Також Шарль винайшов мегаскоп та термометричнийгігрометр