Давление в газах    

    Давление в газахПочему газ оказывает давление на стенки сосуда? Рассмотрим только те молекулы, которые движутся горизонтально. Каждая молекула ударяет стенку и отскакивает от нее с той же скоростью, поскольку столкновение упруго (см. рис.) Затем молекула движется в противоположном направлении. Если направление слева направо примем за положительное, то направление справа налево отрицательное.

     

    Начальная скорость = + v

    конечная скорость = - v

    изменение в скорости = + v – (- v) = +2 v

    изменение импульса = + (mv) – (- mv) = 2 mv

     

    В течение 1с молекула пересекает контейнер много раз вследствие ее большой скорости, что создает очень большое число столкновений. Изменение импульса молекулы в секунду определяет силу воздействия молекулы на стенку. Но присутствует очень большое число молекул, и поэтому на стенку воздействует большая сила. Эта сила, поделенная на площадь стенки, определяет производимое на нее давление. Большинство людей имеет очень слабое представление о силе воздействия молекул воздуха. Это происходит потому, что силы обычно взаимоуравновешиваются. Представим человека, читающего газету. Сила, действующая на поверхность газеты вследствие бомбардировки ее молекулами воздуха, составляет 100 000 (105) Н на каждый квадратный метр поверхности газеты. Как же газета выдерживает эту силу и как читающий может ее удерживать? Ответ прост. Существует равная и противоположная сила со стороны молекул, действующая с другой стороны газеты, и две силы взаимоуравновешиваются.

    Изменение импульса молекулы при отскокеЧитающий удерживает вес газеты. Точно так же существует и очень большая сила, действующая на большое окно веранды вследствие давления на него воздуха снаружи дома. Стекло не разбивается, потому что, к счастью, такая же большая сила действует в противоположном направлении из комнаты, которая возникает вследствие давления молекул воздуха изнутри.

    Если рассуждать формально, то можно натолкнуться на парадоксальную мысль. Над крышей дома находится столб воздуха высотой примерно 10 000 м, а под ней только лишь около 10 м. Почему же тогда давление воздуха одинаково по обеим сторонам крыши? Да просто потому, что по обеим сторонам крыши присутствует одинаковое число молекул в единице объема. Одной из причин того, что давление воздуха уменьшается с высотой, является уменьшение числа молекул в единице объема. Другой причиной является уменьшение температуры.

    Эффект удаления воздуха по одну сторону металлического листа был уже показан в эксперименте по сдавливанию банки, ранее на нашем сайте.

    Распространенным заблуждением является то, что в вакууме будто бы нет молекул воздуха. Фактически же присутствуют миллионы молекул в единице объема внутри банки по сравнению с миллиардами молекул в единице объема вне банки. Таким образом, давление на внешнюю сторону банки гораздо больше давления внутри ее, и поэтому стенки банки сминаются. Вы, может быть, и сами были свидетелями такого эффекта. Если вы закроете пустую колбу, которую вы только что вымыли горячей водой, то вытащить пробку, когда воздух в колбе охладится, ока-зывается очень трудно, поскольку имеет место падение давления внутри колбы.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved