§37. Давление газа

Вопросы

1. Какие свойства газов отличают их от твёрдых тел и жидкостей?

Ответ:

Ранее мы уже проходили основные агрегатные состояния веществ и их свойства. Мы помним, что газы имеют разряженную структуру, молекулы находятся в газе далеко друг от друга, их взаимодействие ограниченно. Поэтому газы не имеют определенного объема и формы.

2. Как объясняют давление газа на основе учения о движении молекул?

Ответ:

Давление газа это не что иное как ударение множества молекул о стенки емкости в которой он находится, на которую давит.

3. Как можно на опыте показать, что газ производит давление на стенки сосуда, в котором он находится?

Ответ:

Проведем такой опыт.

В стеклянный купол уложим шарик с небольшим количеством воздуха. Он сдут, его форма неправильная, объем газа не заполняет шарик таким образом, чтобы он был в натяжении. (рис. 96, а).

Теперь насосом откачиваем воздух из под купола. Из за отсутствия давления газа в куполе на воздух в резиновом шарике, воздух расширится и шарик надуется, они изменит свой объем, - увеличит его!(рис. 96, б).

Рис. 96. Опыт, демонстрирующий, что давление газа по всем направлениям одинаково.
Как можно это объяснить?

Изменение внешнего воздействующего давления в колбе на воздух в шарик меняется, а значит и меняется взаимодействие молекул в самом шарике. При снижении внешнего воздействия, путем понижения давления, в шарике молекулы расходятся между собой. заполняя объем шара и увеличивая его объем.

4. Из чего можно заключить, что газ производит одинаковое давление по всем направлениям?

Ответ:

В стеклянный купол уложим шарик с небольшим количеством воздуха. Он сдут, его форма неправильная, объем газа не заполняет шарик таким образом, чтобы он был в натяжении. (рис. 96, а).

Теперь насосом откачиваем воздух из под купола. Из за отсутствия давления газа в куполе на воздух в резиновом шарике, воздух расширится и шарик надуется, они изменит свой объем, - увеличит его!(рис. 96, б).

Так как шар принимает правильную форму, расширяется по всем направлениям равномерно, из этого можно сделать вывод о равномерности распределения давления в газах.

рис. 96. Опыт, демонстрирующий, что давление газа по всем направлениям одинаково

5. Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?

Ответ:

При сжатии расстояние между молекулами в газе уменьшается, что заставляет биться молекулы чаще о стенки и более интенсивно взаимодействовать друг с другом. Давление повышается.
При расширении происходит обратная ситуация. Молекулы меньше взаимодействую друг с другом, меньше ударяются о стенки. Давление падает.

6. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?

Ответ:

При транспортировки и хранении газов используют специальные проверенные баллоны, которые могут выдержать давление газа на их стенки. Газ в этом случае сжимается в десятки раз, и при мгновенном расширении, скажем при разрыве баллона он взрывоопасен. Именно поэтому к баллонам предъявляются высокие требования по прочности и их регулярной проверке.

Задание

• Надуйте воздушный шарик и крепко его завяжите. Положите в любую ёмкость. Вначале облейте его водой, охлаждённой в морозильной камере до 5 °С, затем горячей водой (70 °С). Дайте объяснение наблюдаемому явлению.

Ответ:

 Здесь приведен яркий и классический пример взаимодействия молекул между собой с разными энергетическими состояниями. Так, когда молекулы имеют большую энергию, большую скорость, за счет их нагревания, они с большей силой ударяются о стенки емкости, сосуда, тем самым вызывая его расширение.
 При их охлаждении, снижении скорости молекул, понижения энергии взаимодействия между собой и на стенки емкости, объем шарика уменьшается.