Тиск газу – фізика

Ми вже знаємо, що гази, на відміну від твердих тіл і рідин, заповнюють весь посудину, в якому вони знаходяться. Наприклад, сталевий балон для зберігання газів, камера автомобільної шини або волейбольний м’яч. При цьому газ чинить тиск на стінки, дно і кришку балона, камери або будь-якого іншого тіла, в якому він знаходиться. Тиск газу обумовлено іншими причинами, ніж тиск твердого тіла на опору.

Відомо, що молекули газу безладно рухаються. При своєму русі вони стикаються один з одним, а також зі стінками посудини, в якому знаходиться газ (рис. 95). Молекул в газі багато, тому і число їх ударів дуже велике. Наприклад, число ударів молекул повітря, що знаходиться в кімнаті, про поверхню площею 1 см2 за 1 з виражається двадцатітрехзначним числом. Хоча сила удару окремої молекули мала, але дія всіх молекул на стінки посудини значно, воно і створює тиск газу.

Отже, тиск газу на стінки посудини (і на поміщене в газ тіло) викликається ударами молекул газу.

Дослід, демонструє, що тиск газу в усіх напрямках однаково
Розглянемо наступний досвід. Під дзвін повітряного насоса поміщають зав’язаний гумову кульку. Він містить невелику кількість повітря (рис. 96, а) і має неправильну форму. Потім насосом відкачують повітря з-під дзвони. Оболонка кульки, навколо якої повітря стає все більш розрідженим, поступово роздувається і приймає форму кулі (рис. 96, б).

У нашому досвіді рухаються молекули газу безперервно вдаряють об стінки кульки усередині і зовні. При відкачуванні повітря число молекул в дзвоні навколо оболонки кульки зменшується. Але всередині зав’язаного кульки їх число не змінюється. Тому число ударів молекул об зовнішні стінки оболонки стає менше, ніж число ударів об внутрішні стінки. Шарик роздувається до тих пір, поки сила пружності його гумової оболонки не стане рівною силі тиску газу. Оболонка кульки приймає форму кулі. Це показує, що газ тисне на її стінки в усіх напрямках однаково. Інакше кажучи, число ударів молекул, що приходяться на кожний квадратний сантиметр площі поверхні, по всіх напрямках однаково. Однаковий тиск в усіх напрямках характерно для газу і є наслідком безладного руху величезного числа молекул.

Спробуємо зменшити обсяг газу, але так, щоб маса його залишилася незмінною. Це означає, що в кожному кубічному сантиметрі газу молекул стане більше, щільність газу збільшиться. Тоді число ударів молекул об стінки судини зросте, т. Е. Зросте тиск газу. Це можна підтвердити досвідом.

На малюнку 97, а зображена скляна трубка, один кінець якої закритий тонкою гумовою плівкою. У трубку вставлений поршень. При вдвіганіем поршня об’єм повітря в трубці зменшується, т. Е. Газ стискається (рис. 97, б). Гумова плівка при цьому вигинається назовні, вказуючи на те, що тиск повітря в трубці збільшилася.

Навпаки, при збільшенні обсягу цієї ж маси газу число молекул в кожному кубічному сантиметрі зменшиться. Від цього зменшиться число ударів об стінки судини – тиск газу стане менше. Дійсно, при витягуванні поршня з трубки об’єм повітря збільшується, плівка прогинається всередину судини (рис. 97, в). Це вказує на зменшення тиску повітря в трубці. Такі ж явища спостерігалися б, якби замість повітря в трубці знаходився будь-який інший газ.

Отже, при зменшенні об’єму газу його тиск збільшується, а при збільшенні обсягу тиск зменшується за умови, що маса і температура газу залишаються незмінними.

А як зміниться тиск газу, якщо нагріти його при постійному об’ємі? Відомо, що швидкість руху молекул газу при нагріванні збільшується. Рухаючись швидше, молекули будуть ударяти об стінки судини частіше. Крім того, кожен удар молекули про стінку судини стане сильнішою. Внаслідок цього стінки судини будуть випробовувати більший тиск.

Отже, тиск газу в закритій посудині тим більше, чим вище температура газу, за умови, що маса газу і обсяг не змінюються.

З цих дослідів можна зробити загальний висновок, що тиск газу тим більше, чим частіше і сильніше молекули вдаряють об стінки посудини.

Для зберігання і перевезення газів їх сильно стискають. При цьому тиск їх зростає, гази доводиться укладати в спеціальні, дуже міцні сталеві балони (рис. 98). У таких балонах, наприклад, містять стиснене повітря в підводних човнах, кисень, використовуваний при зварюванні металів.

Питання
1. Які властивості газів відрізняють їх від твердих тіл і рідин?
2. Як пояснюють тиск газу на основі вчення про рух молекул?
3. Як можна на досвіді показати, що газ робить тиск на стінки посудини, в якому він знаходиться?
4. З чого можна зробити висновок, що газ виробляє однаковий тиск в усіх напрямках?
5. Чому тиск газу збільшується при стисненні і зменшується при розширенні?
6. Чому стислі гази містять в спеціальних балонах?


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Тиск газу – фізика