Tryck är en fysisk storhet som beräknas enligt följande: dividera tryckkraften med den yta som denna kraft verkar på. Tryckkraften bestäms av vikten. Varje fysiskt föremål utövar tryck eftersom det har åtminstone en viss vikt. Artikeln kommer att diskutera i detalj trycket i gaser. Exempel kommer att illustrera vad det beror på och hur det förändras.
Skillnaden i tryckmekanismer för fasta, flytande och gasformiga ämnen
Vad är skillnaden mellan vätskor, fasta ämnen och gaser? De två första har volym. Fasta kroppar behåller sin form. En gas placerad i ett kärl upptar hela dess utrymme. Detta beror på det faktum att gasmolekyler praktiskt taget inte interagerar med varandra. Därför skiljer sig gastrycksmekanismen väsentligt från tryckmekanismen för vätskor och fasta ämnen.
Låt oss lägga vikten på bordet. Under påverkan av gravitationen skulle vikten fortsätta att röra sig ner genom bordet, men detta händer inte. Varför? Eftersom molekylerna i tabellen närmar sig molekylerna frånsom tyngden är gjord, minskar avståndet mellan dem så mycket att avstötande krafter uppstår mellan tyngdens partiklar och bordet. När det gäller gaser är situationen helt annorlunda.
Atmosfärstryck
Innan vi överväger trycket från gasformiga ämnen, låt oss introducera ett koncept utan vilket ytterligare förklaringar är omöjliga - atmosfärstryck. Detta är den effekt som luften (atmosfären) omkring oss har. Luft verkar bara viktlös för oss, i själva verket har den vikt, och för att bevisa detta, låt oss genomföra ett experiment.
Vi väger luften i ett glaskärl. Den kommer in där genom ett gummirör i nacken. Ta bort luft med en vakuumpump. Låt oss väga kolven utan luft, öppna kranen och när luften kommer in kommer dess vikt att läggas till kolvens vikt.
Tryck i kärl
Låt oss ta reda på hur gaser verkar på kärlens väggar. Gasmolekyler interagerar praktiskt taget inte med varandra, men de sprids inte från varandra. Det betyder att de fortfarande når kärlets väggar och sedan återvänder. När en molekyl träffar väggen verkar dess påverkan på kärlet med viss kraft. Denna kraft är kortlivad.
Ännu ett exempel. Låt oss kasta en boll på ett ark av kartong, bollen kommer att studsa, och kartongen kommer att avvika lite. Låt oss ersätta bollen med sand. Effekterna kommer att vara små, vi kommer inte ens att höra dem, men deras kraft kommer att byggas upp. Arket kommer ständigt att avvisas.
Låt oss nu ta de minsta partiklarna, till exempel luftpartiklar som vi har i våra lungor. Vi blåser på kartongen, och det kommer att avvika. Vi tvingarluftmolekyler träffar kartongen, som ett resultat verkar en kraft på den. Vad är denna kraft? Detta är tryckets kraft.
Låt oss dra slutsatsen: gastrycket orsakas av stötar från gasmolekyler på kärlets väggar. De mikroskopiska krafterna som verkar på väggarna går ihop och vi får det som kallas tryckkraften. Resultatet av att dividera kraft med area är tryck.
Frågan uppstår: varför, om du tar ett ark kartong i handen, avviker det inte? Det är trots allt i gasen, det vill säga i luften. Eftersom luftmolekylernas påverkan på ena och andra sidan av arket balanserar varandra. Hur kontrollerar man om luftmolekyler verkligen träffar väggen? Detta kan göras genom att ta bort påverkan av molekyler på ena sidan, till exempel genom att pumpa ut luft.
Experiment
Det finns en speciell anordning - en vakuumpump. Detta är en glasburk på en vakuumplatta. Den har en gummipackning så att det inte blir något mellanrum mellan locket och plåten så att de passar tätt mot varandra. En manometer är fäst på vakuumenheten, som mäter skillnaden i lufttryck utanför och under huven. Kranen gör att slangen som leder till pumpen kan anslutas till utrymmet under huven.
Placera en lätt uppblåst ballong under locket. På grund av det faktum att den är lätt uppblåst kompenseras påverkan av molekylerna inuti bollen och utanför den. Vi täcker bollen med ett lock, slår på vakuumpumpen, öppnar kranen. På tryckmätaren kommer vi att se att skillnaden mellan luften inne och ute ökar. Vad sägs om en ballong? Den ökar i storlek. Tryck, det vill säga påverkan av molekylerutanför bollen, allt mindre. Luftpartiklar inuti bollen förblir, kompensationen av stötar från utsidan och inifrån bryts. Bollens volym växer på grund av att tryckkraften från luftmolekylerna utifrån delvis tas över av gummits elastiska kraft.
Stäng nu kranen, stäng av pumpen, öppna kranen igen, koppla loss slangen för att släppa in luft under locket. Bollen kommer att börja krympa i storlek. När tryckskillnaden utanför och under locket är noll blir den samma storlek som den var innan experimentets start. Denna erfarenhet visar att du kan se trycket med dina egna ögon om det är större på ena sidan än på den andra, d.v.s. om gasen tas bort från ena sidan och lämnas på den andra.
Slutsatsen är denna: tryck är en kvantitet som bestäms av påverkan av molekyler, men effekterna kan vara fler och mindre talrika. Ju fler träffar på kärlets väggar, desto större tryck. Dessutom, ju högre hastighet molekylerna träffar kärlets väggar, desto större tryck produceras av denna gas.
Beroende av tryck på volym
Låt oss säga att vi har en viss massa av ögat, det vill säga ett visst antal molekyler. Under de experiment som vi kommer att överväga ändras inte denna kvantitet. Gasen finns i en cylinder med en kolv. Kolven kan flyttas upp och ner. Den övre delen av cylindern är öppen, vi lägger en elastisk gummifilm på den. Gaspartiklarna träffar kärlets väggar och filmen. När lufttrycket inuti och utanför är detsamma är filmen platt.
Om du flyttar kolven uppåt,antalet molekyler förblir detsamma, men avståndet mellan dem kommer att minska. De kommer att röra sig med samma hastigheter, deras massa kommer inte att förändras. Däremot kommer antalet träffar att öka eftersom molekylen måste färdas en kortare sträcka för att nå väggen. Som ett resultat bör trycket öka, och filmen bör böjas utåt. Därför, med en minskning av volymen, ökar trycket hos en gas, men detta förutsatt att gasens massa och temperaturen förblir oförändrade.
Om du flyttar ned kolven kommer avståndet mellan molekylerna att öka, vilket gör att tiden det tar för dem att nå cylinderns väggar och filmen också ökar. Träffar kommer att bli sällsynta. Gasen utanför har ett högre tryck än den inuti cylindern. Därför kommer filmen att böjas inåt. Slutsats: tryck är en kvantitet som beror på volym.
Beroende av tryck på temperatur
Anta att vi har ett kärl med en gas vid låg temperatur och ett kärl med samma gas i samma mängd vid en hög temperatur. Vid vilken temperatur som helst beror trycket i en gas på molekylers inverkan. Antalet gasmolekyler i båda kärlen är detsamma. Volymen är densamma, så avståndet mellan molekylerna förblir detsamma.
När temperaturen stiger börjar partiklarna röra sig snabbare. Följaktligen ökar antalet och styrkan av deras stötar på kärlets väggar.
Följande experiment hjälper till att verifiera riktigheten av påståendet att när temperaturen på en gas ökar, ökar dess tryck.
Taflaska, vars hals stängs med en ballong. Placera den i en behållare med varmt vatten. Vi kommer att se att ballongen är uppblåst. Om du ändrar vattnet i behållaren till kallt och placerar en flaska där, kommer ballongen att tömmas och till och med dras in.
