Давление газа
Материалы к уроку
Конспект урока
Природа возникновения давления газов и давления твердых тел различная.
Вспомним, что нам известно про свойства веществ в газообразном состоянии.
Газ занимает весь предоставленный объем сосуда, в который его поместили. Сосудом или емкостью может быть надувной шар, специальный баллон, для хранения газа, велосипедная камера. Попробуйте сжать хорошо накаченную камеру — это довольно сложно, так как нам противодействует давление газа.
Рассмотрим причины возникновения этого давления. Газ движется непрерывно и хаотически. При этом молекулы постоянно сталкиваются и соударяются между собой, а также сталкиваются с внутренними поверхностями сосудов, в которых они находятся. Единичное действие одной молекулы на стенку сосуда будет незаметно, однако число молекул газа велико (например, в одном сантиметре кубическом их около 27 квадриллионов), поэтому число ударов о внутреннюю поверхность емкости будет также велико.
Вспомним, что нам известно про свойства веществ в газообразном состоянии.
Газ занимает весь предоставленный объем сосуда, в который его поместили. Сосудом или емкостью может быть надувной шар, специальный баллон, для хранения газа, велосипедная камера. Попробуйте сжать хорошо накаченную камеру — это довольно сложно, так как нам противодействует давление газа.
Рассмотрим причины возникновения этого давления. Газ движется непрерывно и хаотически. При этом молекулы постоянно сталкиваются и соударяются между собой, а также сталкиваются с внутренними поверхностями сосудов, в которых они находятся. Единичное действие одной молекулы на стенку сосуда будет незаметно, однако число молекул газа велико (например, в одном сантиметре кубическом их около 27 квадриллионов), поэтому число ударов о внутреннюю поверхность емкости будет также велико.
2,7 * 1019 молекул = 27000000000000000000 молекул
Действие огромного числа ударов о стенки есть причина возникновения давления газа.
Запомните! Давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
Проведем опыт. Возьмем обычный надувной шарик, вначале его форма далека от сферической. Накачаем шарик с помощью насоса воздухом, при этом его форма становится все больше похожей на шар, это является доказательством того, что давление газа по всем направлениям одинаково. Внутри шара количество молекул становится значительно больше, по сравнению с количеством молекул вокруг шара. Значит, количество ударов (и как следствие, давление) на стенки шара внутри больше, чем снаружи. Шарик будет растягиваться до тех пор, пока не уравновесятся силы упругости резинового шара и сила давления газа внутри него. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.
Каким образом можно изменить давление газа?
Проведем опыт.
В колбе с поршнем дно заменили резиновой пленкой — мембраной. Опуская поршень вниз, мы уменьшаем объем газа, но при этом масса газа остается неизменной. В результате увеличившегося давления газа, мы видим выгибание мембраны. Плотность газа в этом опыте также увеличилась При движении поршня в обратном направлении – объем воздуха будет увеличиваться, при этом масса газа, а значит и количество молекул в колбе, остаются неизменными. Мембрана прогнется в обратном направлении и окажется внутри сосуда. Это происходит потому, что давление газа внутри сосуда стало значительно меньше, по сравнению с давлением воздуха снаружи, которое одинаково во всех опытах. Плотность газа при этом становится меньше. Таким образом, при постоянной температуре и массе газа, давление будет увеличиваться при уменьшении объема газа. И давление будет уменьшаться при увеличении объема.
Что произойдет с давлением газа при увеличении температуры?
Соединим колбу с u-образной (у-образной) трубкой, заполненной подкрашенной жидкостью. Уровни жидкости одинаковые. Согревая колбу руками, мы увидим, что какая-то сила начинает выталкивать жидкость в противоположный конец трубки. При увеличении температуры, скорость движения молекул газа увеличилась, а значит, число и сила соударений о стенки сосудов стали больше, и, как следствие, увеличилось давление газа. Следовательно, давление газа в закрытой емкости при постоянной массе тем больше, чем выше температура газа. Таким образом, можно сделать вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.
Рассмотрим практические примеры.
Из баллона с газом выпустим половину его содержимого, как при этом изменилось давление газа в баллоне? Давление уменьшилось, так как число молекул, а значит и количество ударов о стенки баллона стало меньше. При накачивании ручным насосом велосипедной камеры, с каждым разом труднее двигать ручку насоса? Почему? Давление внутри камеры увеличилось и препятствует дальнейшему накачиванию.
Запомните! Давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
Проведем опыт. Возьмем обычный надувной шарик, вначале его форма далека от сферической. Накачаем шарик с помощью насоса воздухом, при этом его форма становится все больше похожей на шар, это является доказательством того, что давление газа по всем направлениям одинаково. Внутри шара количество молекул становится значительно больше, по сравнению с количеством молекул вокруг шара. Значит, количество ударов (и как следствие, давление) на стенки шара внутри больше, чем снаружи. Шарик будет растягиваться до тех пор, пока не уравновесятся силы упругости резинового шара и сила давления газа внутри него. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.
Каким образом можно изменить давление газа?
Проведем опыт.
В колбе с поршнем дно заменили резиновой пленкой — мембраной. Опуская поршень вниз, мы уменьшаем объем газа, но при этом масса газа остается неизменной. В результате увеличившегося давления газа, мы видим выгибание мембраны. Плотность газа в этом опыте также увеличилась При движении поршня в обратном направлении – объем воздуха будет увеличиваться, при этом масса газа, а значит и количество молекул в колбе, остаются неизменными. Мембрана прогнется в обратном направлении и окажется внутри сосуда. Это происходит потому, что давление газа внутри сосуда стало значительно меньше, по сравнению с давлением воздуха снаружи, которое одинаково во всех опытах. Плотность газа при этом становится меньше. Таким образом, при постоянной температуре и массе газа, давление будет увеличиваться при уменьшении объема газа. И давление будет уменьшаться при увеличении объема.
Что произойдет с давлением газа при увеличении температуры?
Соединим колбу с u-образной (у-образной) трубкой, заполненной подкрашенной жидкостью. Уровни жидкости одинаковые. Согревая колбу руками, мы увидим, что какая-то сила начинает выталкивать жидкость в противоположный конец трубки. При увеличении температуры, скорость движения молекул газа увеличилась, а значит, число и сила соударений о стенки сосудов стали больше, и, как следствие, увеличилось давление газа. Следовательно, давление газа в закрытой емкости при постоянной массе тем больше, чем выше температура газа. Таким образом, можно сделать вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.
Рассмотрим практические примеры.
Из баллона с газом выпустим половину его содержимого, как при этом изменилось давление газа в баллоне? Давление уменьшилось, так как число молекул, а значит и количество ударов о стенки баллона стало меньше. При накачивании ручным насосом велосипедной камеры, с каждым разом труднее двигать ручку насоса? Почему? Давление внутри камеры увеличилось и препятствует дальнейшему накачиванию.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ