Як зміниться тиск газу в циліндрі

Як зміниться тиск газу в циліндрі

Динаміка зміни тиску газу залежить від причин, що викликають зміни даної величини, а також від умов, при яких відбувається збільшення або зменшення тиску газу. Всі ці фактори мають молекулярну природу.

Від чого залежить тиск газу

Фізичний сенс величини тиску газу криється у внутрішньомолекулярних явищах, що відбуваються в речовині. Як відомо, частинки газу знаходяться в постійному безладному русі, званому броунівським. Кожна частинка на шляху своєї траєкторії стикається як з іншими частинками газу, так і зі стінками судини, в якій знаходиться газ.

Удар молекул об стінки судини породжує зміну імпульсу частинки. З другого закону Ньютона відомо, що зміна імпульсу матеріальної точки за деякий проміжок часу еквівалентна дії деякої сили, що викликає цю зміну або породжена зміною імпульсу. Визначення ж величини тиску передбачає ставлення сили, що діє на деяку поверхню, до величини площі даної поверхні.

Таким чином, саме удари молекул об стінки судини призводять до появи тиску як макроскопічного явища. Звідси випливає і можливість зміни тиску газу.

Залежність тиску від температури

Нагрів або охолодження речовини газу, в першу чергу, призводить до збільшення або зменшення швидкості руху його частинок, бо в цьому полягає суть величини температури тіла. Зміна швидкості призводить до змін у перепадах імпульсу при ударах молекул об стінки судини, що породжує зміну тиску газу. Однак варто зауважити, що тиск в даному випадку зміниться лише в тому випадку, якщо стінки, що обмежують посудину, нерухомі. Якщо ж обсяг посудини може змінюватися залежно від зовнішніх умов, то коливання температури не призведуть до змін у тиску газу.

Залежність від об "єму

Оскільки макроскопічний тиск газу викликається сумарним числом ударів об стінки судини, то, змінюючи кількість ударів, можна змінити і величину тиску. Такий ефект виявляється при зміні обсягу судини, що містить в собі газ. Чим менше розмір судини, тим менше довжина вільного пробігу частинок речовини, що призводить до більш частих їх зіткнень як один з одним, так і зі стінками судини. Власне кажучи, крайнім випадком зменшення тиску за рахунок збільшення обсягу судини є мислений експеримент з видалення стінок ємності з газом на нескінченні відстані. У цьому випадку тиск газу прагне до нуля.

Залежність від концентрації

Концентрація частинок речовини визначається за їх кількістю, яка припадає на одиничний обсяг. Тобто збільшити концентрацію можна, збільшивши загальне число частинок газу при постійній величині обсягу судини. Збільшення кількості атомів газу знову призводить до частіших зіткнень і, як наслідок, до збільшення тиску. Тому більш розріджені гази мають менший тиск і вагу.