Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.
Молекулярное объяснение
Газ состоит из частиц, которые непрерывно и хаотически движутся. При столкновениях со стенками они передают им действие. Давление описывает усреднённое действие огромного числа таких столкновений. Газ может давить на стенки без направленного потока: ветер не является обязательной причиной давления.
Давление по направлениям
Частицы движутся во все стороны и ударяют не только о дно, но и о боковые стенки и крышку. В равновесии давление в точке одинаково по направлениям. Для малого объёма часто пренебрегают изменением давления с высотой из-за тяжести. Это не означает, что в высокой газовой колонне давление обязано быть одинаковым на любых высотах.
Сжатие и расширение
Если данную порцию газа сжать при неизменной температуре, её давление возрастает. Если ту же порцию расширить при неизменной температуре, давление уменьшается. Количество газа должно сохраняться. При обычном сжатии главным образом уменьшаются промежутки между частицами; они не исчезают и не превращаются автоматически в частицы другого вещества.
Нагревание в неизменном объёме
При нагревании закрытой порции газа в жёстком сосуде тепловое движение становится интенсивнее и давление обычно возрастает. При охлаждении в тех же условиях давление уменьшается. Здесь существенны два условия: неизменный объём и отсутствие утечки. Гибкий шарик способен расширяться, поэтому его нельзя без проверки считать сосудом постоянного объёма.
Почему нужны условия
При быстром сжатии может одновременно меняться температура. При нагревании через открытый клапан может уходить часть газа. Такой опыт уже не выделяет влияние только объёма или только температуры. Удвоение числа градусов Цельсия, например от 10 до 20 °C, не означает удвоения давления. В этом курсе температурную зависимость рассматриваем качественно при указанных условиях.
Модель и наблюдение
На схеме изображают несколько условных частиц и стрелок, хотя в реальном образце частиц очень много, их скорости неодинаковы, а столкновения непрерывны. Покой сосуда не означает покоя молекул. Прозрачность газа не означает отсутствия массы или давления. Для опыта с газом сравнивают состояния и контролируют температуру, объём и количество газа.
Проверьте себя
Почему газ давит на боковые стенки?
Частицы хаотически движутся и ударяют о стенки разных направлений.
Порцию газа сжали при неизменной температуре. Что с давлением?
Оно увеличится при сохранении количества газа.
Закрытую порцию нагрели в неизменном объёме. Что с давлением?
Оно обычно увеличится.
Температура выросла с 10 до 20 °C. Давление обязательно удвоилось?
Нет. Такое правило для градусов Цельсия неверно, нужны условия и корректная температурная шкала.