§28 Давление газа

Газы тоже оказывают давление.

Порывом ветра сдуваются лёгкие предметы. Но стопка книг на столе при этом останется неподвижной. Воздух растекается вокруг книг и не оказывает достаточной силы.

Повторим попытку сдвинуть книги, но теперь будем «дуть» не на книги, а в шарик, расположенный под книгами. Мы сразу увидим результат – книги сдвинутся с места.

Вывод: газ, заключённый в сосуде, может оказывать ощутимое давление.

Попробуем выяснить, от чего зависит это давление. Вспомним строение газов. Они состоят из молекул, которые находятся на большом расстоянии друг от друга. Молекулы газа беспорядочно двигаются, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, в котором находятся. Сила одного удара мала, но на площадь в 1 см²приходится 10²³ ударов в секунду. Совокупность всех ударов и создаёт давление газа.

Примечание: 10²³=100 000 000 000 000 000 000 000 = 100 000 квинтиллионов = 100 секстиллионов.

Давление газа обусловлено ударами молекул о стенки сосуда, в который этот газ помещён.

Чем чаще соударяются молекулы о стенки сосуда и чем эти удары сильнее, тем выше давление газа.

Поэтому давление газа можно усилить следующими способами:

1) увеличить количество частиц, не изменяя объём.

Например, накачать в мяч воздух. Количество частиц на единицу объёма вырастет, значит, увеличится количество ударов.

2) уменьшить объём, не изменяя количество частиц.

Например, закрыть отверстие шприца и надавить на поршень. Объем сосуда станет меньше, и частицам нужно будет меньше времени, чтобы долететь до стенок. Из-за этого они будут ударяться чаще.

3) увеличить температуру, не изменяя объём и количество частиц.

Например, опустить пустую закрытую бутылку в горячую воду. Скорость движения частиц вырастет, они будут преодолевать то же расстояние быстрее и чаще ударяться о стенки сосуда.

В нормальных условиях газы занимают очень большой объём. Поэтому для хранения и транспортировки их сжимают и хранят под большим давлением в металлических баллонах. При этом молекулы так сильно сближаются, что газ переходит в жидкое состояние. И если потрясти газовый баллон, можно услышать всплески жидкости.

Сжатые газы используют в зажигалках, аквалангах, дезодорантах. С использованием сжатого воздуха работают отбойные молотки, двери в автобусах и многое другое. Многие слышали слово «пневматический» (пистолет, тормоз, патрон в офисном кресле и т.д.). Пневматическими называют механизмы, в которых используются сжатые газы (греч. пневматикос – воздушный).

Вопросы:

1. В каком случае газ может оказывать большое давление?

2. Какова причина возникновения давления газа?

3. Какими способами можно изменить давление газа?

4. Почему газы хранят в сжатом виде? Почему нельзя нагревать или сжимать баллоны с газом?

5. Какими пневматическими устройствами вы пользовались?