Почему газ производит давление на стенки сосуда
В жизни мы встречаем газообразное состояние вещества, когда чувствуем запахи. Запах очень легко распространяется, потому что газ не имеет ни формы, ни объема (он занимает весь предоставленный ему объем), состоит из хаотично движущихся молекул, расстояние между которыми больше, чем размеры молекул.
Агрегатных состояния точно три?
На самом деле, есть еще четвертое – плазма. Звучит, как что-то из научной фантастики, но это просто ионизированный газ – газ, в котором помимо нейтральных частиц, есть еще и заряженные. Ионизаторы воздуха как раз строятся на принципе перехода из газообразного вещества в плазму.
Давление газа
Мы только что выяснили, что молекулы газа беспорядочно движутся. Во время движения они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором этот газ находится. Поскольку молекул много, ударов тоже много.
Например, в комнате, в которой вы сейчас находитесь, на каждый квадратный сантиметр за 1 с молекулами воздуха наносится столько ударов, что их количество выражается двадцати трехзначным числом.
Хотя сила удара отдельной молекулы мала, действие всех молекул о стенки сосуда приводит к значительному давлению. Это как если бы один комар толкал машину, то она бы и не сдвинулась с места, а вот пару сотен миллионов комаров вполне себе способны эту машину сдвинуть.
Зависимость давления от других величин
Зависимость давления от объема
В механике есть формула давления, которая показывает: давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади, на которую эта сила оказывается.
Давление
p = F/S
p – давление [Па]
F – сила [Н]
S – площадь [м^2]
То есть, если наши двести миллионов комаров будут толкать легковую машину, они распределятся по меньшей площади, чем если бы они толкали грузовой автомобиль (просто потому что легковая меньше грузовика).
Из формулы давления следует, что давление на легковой автомобиль будет больше из-за меньшей площади.
Давайте рассмотрим аналогичный пример с двумя сосудами разной площади.
Давление в левом сосуде будет больше, чем во втором, по аналогичной схеме – потому что площадь меньше. Но если площадь основания меньше, то и объем меньше. Это значит, что давление будет зависеть от объема следующим образом: чем больше объем, тем меньше давление – и наоборот.
При этом зависимость будет не линейная, а примет вот такой вид (при условии, что температура постоянна):
Такая зависимость называется законом Бойля-Мариотта.
Она экспериментально проверяется с помощью такой установки.
Объем шприца увеличивают с помощью насоса, а манометр измеряет давление. Эксперимент показывает, что при увеличении объема давление действительно уменьшается.
Зависимость давления от температуры
Рассмотрим зависимость давления газа от температуры при условии неизменного объема определенной массы газа. Эти исследования были впервые произведены в Жаком Шарлем.
Газ нагревался в большой колбе, соединенной с ртутным манометром в виде узкой изогнутой трубки. Пренебрегая ничтожным увеличением объема колбы при нагревании и незначительным изменением объема при смещении ртути в узкой манометрической трубке.
Таким образом, можно считать объем газа неизменным. Подогревая воду в сосуде, окружающем колбу, измеряли температуру газа по термометру, а соответствующее давление – по манометру.
Этот эксперимент показал, что давление газа увеличивается с увеличением температуры. Это связано с тем, что при нагревании молекулы газа движутся быстрее, из-за чего чаще ударяются о стенки сосуда.
С температурой все проще. Зависимость давления от температуры при постоянных объеме и массе будет линейно:
Эта зависимость называется законом Шарля.
Хранение и транспортировка газов
Если нужно перевезти значительное количество газа из одного места в другое, или когда газы необходимо длительно хранить – их помещают в специальные прочные металлические сосуды. Из-за того, что при уменьшении объема увеличивается давление, газ можно закачать в небольшой баллон, но он должен быть очень прочным.
Сосуды, предназначенные для транспортировки газов, выдерживают высокие давления. Поэтому с помощью специальных насосов (компрессоров) туда можно закачать значительные массы газа, которые в обычных условиях занимали бы в сотни раз больший объем.
Поскольку давление газов в баллонах даже при комнатной температуре очень велико, их ни в коем случае нельзя нагревать. Например, держать под прямыми лучами солнца или любым способом пытаться сделать в них отверстие, даже после использования.
Понимать и любить этот мир проще, когда разбираешься в физике. В этом помогут небезразличные и компетентные преподаватели онлайн-школы Skysmart.
Чтобы формулы и задачки ожили и стали более дружелюбными, на уроках мы разбираем примеры из обычной жизни современных подростков. Приходите на бесплатный вводный урок по физике и начните учиться в удовольствие уже завтра!
Источник
В-1! Почему газ производит давление на стенки сосуда, в котором он заключен?
А) на молекулы действует сила тяжести;
Б) молекулы газа притягиваются к стенкам сосуда;
В) молекулы, двигаясь хаотично, ударяют о стенки сосуда;
Если наступить на лужу, капельки воды (брызги) распространяются по всем направлениям. Это объясняется законом
А) Гука; Б) всемирного тяготения; В) Галилея; Г) Паскаля;
Как изменяется давление данной массы газа при уменьшении его объема, если его температура не изменяется?
А) уменьшается; Б) увеличивается; В) не изменяется;
В каком состоянии вещество передает оказываемое на него давление во все стороны одинаково?
А) только в твердом; Б) только в жидком;
В) только в газообразном; Г) в жидком и газообразном;
При попадании пули в стекло в нем остается маленькое отверстие, а при попадании в аквариум с водой, стекло разбивается вдребезги. Почему?
А) в воде скорость пули уменьшается; Б) за счет резкого торможения пули в воде;
В) увеличение давления воды разрывает стекло во всех местах;
Г) пуля изменяет траекторию движения в воде;
Почему накаченный воздушный шарик стремится принять именно шарообразную форму?
А) газы производят одинаковое давление по всем направлениям;
Б) оболочка обладает свойством принимать шарообразную форму;
В) молекулы газа, притягиваясь друг к другу, придают оболочке форму шара;
Если зимой выйти на улицу с накаченным воздушным шариком, то его объем значительно уменьшается. Почему?
А) изменяются свойства оболочки шарика;
Б) при охлаждении часть газа перешла в жидкое состояние;
В) при охлаждении уменьшилось давление газа в шарике;
На каком рисунке правильно указаны направления передачи давления, производимого поршнем, сжимающим газ?
А) 1 Б) 2 В) 3
В-2! Давление газа на стенки сосуда вызывается:
А) притяжением молекул;
Б) отталкиванием молекул;
В) ударами молекул газа о стенки сосуда;
Г) соударением молекул друг с другом;
Мыльный пузырь при выдувании всегда приобретает шарообразную форму. Это объясняется законом
А) Гука; Б) Ньютона; В) Галилея; Г) Паскаля;
Как изменяется давление данной массы газа при увеличении его объема, если его температура не изменяется?
А) уменьшается; Б) увеличивается; В) не изменяется;
В каком состоянии вещество передает оказываемое на него давление только по направлению действия силы?
А) только в твердом; Б) только в жидком;
В) только в газообразном; Г) в жидком и газообразном;
Если выстрелить из малокалиберной винтовки в вареное яйцо, то в яйце образуется отверстие. Если же выстрелить в сырое яйцо, оно разлетится. Почему?
А) в сыром яйце скорость пули уменьшается;
Б) за счет резкого торможения пули в сыром яйце;
В) увеличение давления в сыром яйце разрывает скорлупу во всех местах;
Г) пуля изменяет траекторию движения в сыром яйце;
Почему всплывающие в воде пузырьки воздуха имеют шарообразную форму?
А) вода давит на газ в пузырьке одинаково со всех сторон;
Б) воздух в пузырьках производит одинаковое давление по всем направлениям;
В) молекулы газа, притягиваясь друг к другу, придают оболочке пузырька форму шара;
Г) верный ответ включает высказывания А и Б;
Плотно закрытую пустую пластиковую бутылку помещают в холодильник. Почему бутылка сжимается?
А) часть воздуха переходит в жидкое состояние;
Б) пластиковая бутылка становится хрупкой;
В) при охлаждении уменьшилось давление воздуха в бутылке;
Поршнем сжимают газ. В каких точках давление газа наибольшее?
А) в точке 1 Б) в точках 2, 3 В) во всех точках давление одинаково
Пожалуйста!
Источник
В-1! Почему газ производит давление на стенки сосуда, в котором он заключен?
А) на молекулы действует сила тяжести;
Б) молекулы газа притягиваются к стенкам сосуда;
В) молекулы, двигаясь хаотично, ударяют о стенки сосуда;
Если наступить на лужу, капельки воды (брызги) распространяются по всем направлениям. Это объясняется законом
А) Гука; Б) всемирного тяготения; В) Галилея; Г) Паскаля;
Как изменяется давление данной массы газа при уменьшении его объема, если его температура не изменяется?
А) уменьшается; Б) увеличивается; В) не изменяется;
В каком состоянии вещество передает оказываемое на него давление во все стороны одинаково?
А) только в твердом; Б) только в жидком;
В) только в газообразном; Г) в жидком и газообразном;
При попадании пули в стекло в нем остается маленькое отверстие, а при попадании в аквариум с водой, стекло разбивается вдребезги. Почему?
А) в воде скорость пули уменьшается; Б) за счет резкого торможения пули в воде;
В) увеличение давления воды разрывает стекло во всех местах;
Г) пуля изменяет траекторию движения в воде;
Почему накаченный воздушный шарик стремится принять именно шарообразную форму?
А) газы производят одинаковое давление по всем направлениям;
Б) оболочка обладает свойством принимать шарообразную форму;
В) молекулы газа, притягиваясь друг к другу, придают оболочке форму шара;
Если зимой выйти на улицу с накаченным воздушным шариком, то его объем значительно уменьшается. Почему?
А) изменяются свойства оболочки шарика;
Б) при охлаждении часть газа перешла в жидкое состояние;
В) при охлаждении уменьшилось давление газа в шарике;
На каком рисунке правильно указаны направления передачи давления, производимого поршнем, сжимающим газ?
А) 1 Б) 2 В) 3
В-2! Давление газа на стенки сосуда вызывается:
А) притяжением молекул;
Б) отталкиванием молекул;
В) ударами молекул газа о стенки сосуда;
Г) соударением молекул друг с другом;
Мыльный пузырь при выдувании всегда приобретает шарообразную форму. Это объясняется законом
А) Гука; Б) Ньютона; В) Галилея; Г) Паскаля;
Как изменяется давление данной массы газа при увеличении его объема, если его температура не изменяется?
А) уменьшается; Б) увеличивается; В) не изменяется;
В каком состоянии вещество передает оказываемое на него давление только по направлению действия силы?
А) только в твердом; Б) только в жидком;
В) только в газообразном; Г) в жидком и газообразном;
Если выстрелить из малокалиберной винтовки в вареное яйцо, то в яйце образуется отверстие. Если же выстрелить в сырое яйцо, оно разлетится. Почему?
А) в сыром яйце скорость пули уменьшается;
Б) за счет резкого торможения пули в сыром яйце;
В) увеличение давления в сыром яйце разрывает скорлупу во всех местах;
Г) пуля изменяет траекторию движения в сыром яйце;
Почему всплывающие в воде пузырьки воздуха имеют шарообразную форму?
А) вода давит на газ в пузырьке одинаково со всех сторон;
Б) воздух в пузырьках производит одинаковое давление по всем направлениям;
В) молекулы газа, притягиваясь друг к другу, придают оболочке пузырька форму шара;
Г) верный ответ включает высказывания А и Б;
Плотно закрытую пустую пластиковую бутылку помещают в холодильник. Почему бутылка сжимается?
А) часть воздуха переходит в жидкое состояние;
Б) пластиковая бутылка становится хрупкой;
В) при охлаждении уменьшилось давление воздуха в бутылке;
Поршнем сжимают газ. В каких точках давление газа наибольшее?
А) в точке 1 Б) в точках 2, 3 В) во всех точках давление одинаково
Пожалуйста!
Источник