Народна Освіта » Фізика » § 39. Тиск газів

НАРОДНА ОСВІТА

§ 39. Тиск газів

Повітря, яким ми надуваємо гумову кульку чи накачуємо камеру велосипеда, чинить тиск на пружні оболонки, збільшуючи їх об’єм. Як пояснити тиск газів?

Відстані між молекулами газів значно перевищують розміри молекул. Тому сили взаємодії між ними малі. Молекули газів хаотично рухаються з великими швидкостями по всьому об’єму посудини, в якій знаходяться. Вони постійно стикаються між собою і стінками посудини (мал. 3.74). Звичайно, сила удару однієї молекули мізерна, але кількість молекул дуже велика: у кожному кубічному сантиметрі повітря, яким ми дихаємо, міститься приблизно 2,69 • 1019 молекул. Щомиті стінки, дно, кришку посудини, в якій знаходиться газ, бомбардує величезна кількість молекул. Сумарна дія цих молекул і створює тиск на оболонку, в якій знаходиться газ.

Тиск, створюваний газами, на стінки посудини має свої особливості.

1. Тиск газу залежить від його температури.

 

З підвищенням температури тиск збільшується. Чим вища температура, тим більша швидкість руху молекул газу, тим з більшою силою кожна з них діє на стінки посудини в момент зіткнення, а також частішими стають їх зіткнення зі стінками. Щоб переконатися в залежності тиску газу від його температури, виконайте простий дослід. Наступіть на порожню пластикову пляшку з-під мінеральної води так, щоб вона сплюснулася, і закрутіть її горличко кришечкою. Помістіть деформовану пляшку під струмінь гарячої води або занурте в гарячу воду. Пляшка відновить свою форму. Облийте її холодною водою — вона знову деформується.

2. Тиск газу залежить від об’єму посудини, в якій знаходиться.

Коли ми стискаємо надуту гумову кульку чи натискаємо на ручку велосипедного насоса, закривши його вихідний отвір, то відчуваємо збільшення протидійної сили. У закритій посудині кількість молекул газу не змінюється. Зменшення об’єму посудини призводить до того, що збільшується кількість молекул у кожній одиниці об’єму *. Тому кількість ударів молекул об стінки за одиницю часу зростає. Чим до меншого об’єму стиснуто газ, тим більший його тиск. Чим більший об’єм однієї й тієї самої маси газу, тим менший тиск він створює на стінки посудини.

Виконаємо експеримент. З одного боку скляної трубки до середини введемо поршень (мал. 3.75, а). Інший вільний кінець закриємо гумовою плівкою. У трубці знаходиться повітря. Поки трубка була відкритою, кількість молекул у кожному кубічному сантиметрі повітря в трубці і ззовні була однаковою. Нічого не зміниться й після закріплення на ній гумової плівки. Тиск повітря всередині трубки і тиск, що чинить на плівку повітря ззовні, однакові. Тому рівнодійна сил тиску зовнішнього повітря і повітря в трубці дорівнює 0, і плівка перебуває у спокої. Якщо натиснути на поршень, то об’єм зменшиться, а число молекул у кожному кубічному сантиметрі по-

* У фізиці кількість молекул, що міститься в одиниці об’єму (1 см3 або 1 м3), називають концентрацією молекул і позначають літерою п. Щоб знайти концентрацію молекул, потрібно їх загальну кількість поділити на об’єм, який займає даний газ.

вітря в трубці під поршнем збільшиться. Тиск повітря в трубці стає більшим, ніж тиск зовнішнього повітря, і плівка вигинається назовні (мал. 3.75, б). Якщо збільшити об’єм повітря в трубці, потягнувши поршень у протилежний бік, кількість молекул у кожному кубічному сантиметрі повітря зменшиться. Тому тиск повітря в трубці стає меншим за тиск зовнішнього повітря. Плівка втягується в трубку (мал. 3.75, в).

3. Тиск газу в усіх напрямках однаковий.

Переконатися в цьому можна, якщо помістити зав’язану гумову кульку під дзвін вакуумної тарілки й відкачати повітря (мал. 3.76). Кількість молекул у зав’язаній гумовій кульці не змінюється, а кількість молекул повітря під дзвоном зменшується. Тому тиск повітря зовні на оболонку кульки зменшується. Гумова кулька роздувається й набуває круглої форми.

Слід зазначити, що поки що ми не враховуємо дію сил тяжіння на молекули газу. Звичайно, на кожну молекулу газу у гравітаційному полі Землі (іншої планети) діє й сила тяжіння, яка направлена по вертикалі вниз. Тому гази, подібно рідинам, створюють і ваговий тиск, зумовлений дією сили тяжіння на їх молекули. Проте внаслідок невеликої густини цей тиск стає помітним лише у випадках, коли висота стовпа повітря чи іншого газу досить велика. Особливості тиску газів, пов’язані з дією сил тяжіння небесних тіл, ми розглянемо далі.

 

Запитання та завдання

 1.    Як пояснити тиск газу на підставі вчення про рух молекул?

2.    Від чого і як залежить тиск газів?

3.    Як залежить тиск газу від його густини?

4.    Чому тиск газу залежить від температури?

5.    Чому в багатьох випадках, визначаючи тиск газу в посудині, не враховують тиск, створюваний вагою цього газу?

 

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Бойко, Венгер, Мельничук.

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 5-01-2016, 21:54, посмотрело: 2023