Давление газа. Свойства и давление газов

Давление - это показатель, характеризующий отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно ей, к площади этой поверхности.

Отличительным свойством газа является его способность заполнять всю емкость или сосуд в пределах ограниченного пространства. То есть сосуд заполняется газом равномерно. По мере заполнения газ давит на стенки емкости. Если не вдаваться в структурный анализ газа, то можно сказать, что давление газов уравновешено по всему сосуду. Но, учитывая газа, нельзя говорить о его спокойном состоянии. Молекулы всегда находятся в движении и ударяются о стенки, сталкиваясь друг с другом. В одном месте эти удары могут быть интенсивнее, а в другом - отсутствовать вовсе. Такое передвижение молекул хаотично.

Сталкиваясь с препятствием, молекула воздействует на него с силой, равной произведению на ее скорость. Отталкиваясь от стенки, молекула удваивает данный показатель. Это результат необходимо умножить на количество ударов в секунду, приходящихся на один квадратный сантиметр. Полученный показатель согласно равен силе, которая воздействует на этот участок, помноженной на время действия. Полученное значение и есть давление газовой смеси.

Какие факторы определяют давление газов?
Самым главным является показатель сжатия газов. Иначе говоря, это количество молекул, которые находятся в данном сосуде. Примером может служить процесс накачивания автомобильных шин.

Второй показатель - это температура газовой смеси. Давление может меняться под воздействием двух факторов одновременно: при изменении температуры или изменении объема. Но каждый из этих показателей оказывает незначительное воздействие на параметры другого фактора. Оптимальное давление газа, то есть его равновесие, происходит при уравновешенных значениях температуры и механического воздействия.

Когда давление газов во всей емкости становится равномерным, наступает механическое равновесие. В этот момент прекращается передвижение в разных частях газовой смеси. наблюдается в момент, когда температура становится одинаковой для разных участков емкости и не происходит теплообмен между частями газа.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что давление газов определяется передвижением молекул и ударами их о стенки сосуда. Если уменьшить количество газа в сосуде, то давление увеличится. И, наоборот, при увеличении количества газа в емкости давление уменьшится. Это правило действенно при неизменных показателях температуры и массы газа.

При повышении температуры наблюдается увеличение давления газов. Это происходит только при неизменных показателях массы газа.

Измерение давления газов происходит и без применения формулы. Это необходимо при проведении практических занятий и опытов. Для измерения требуется только показатель атмосферного давления. Чтобы измерить давление газов в герметичной емкости, требуются некоторые вспомогательные приборы: барометр, термометр, весы, манометр.

Воздух тоже является смесью газов. Для воздуха можно использовать обыкновенный барометр-анероид. На его шкале используют такие единицы измерения, как атмосфера или миллиметры ртутного столба. Можно использовать и ртутный барометр, который менее удобен, но более точен.

Чтобы измерить давление в закрытой емкости, как правило, используют манометр. Для более точных измерений применяют на котором можно настроить диапазон измерения.

Если известны основные характеристики газа, то можно воспользоваться формулой для расчета его давления.

Сопротивление полупроводников: 1) возрастает с повышением температуры; 2) уменьшается при повышении температуры; 3) возрастает под

действием света;

4) уменьшается под действием света;

5) уменьшается как при повышении температуры, так и под действием света.

Два сосуда с объёмами V1=40л и V2=20 л содержат газ при одинаковой температуре,но разных давлениях.После соединения сосудов в них установилось давление 1

МПА.Каково было начальное давление газа p1 в большом сосуде,если в меньшем оно было равно p2=600кПа?Температура газа считать постоянной.Решите пожалуйстаа)

Здравствуйте, друзья! Не понимаю, как решать задачи. Будьте добры, объясните пожалуйста, как решать. Энергия теплового давления газа от

концетрации молекул и температуры. Скорости молекулы газа.

При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 6,21 * 10⁻²¹Дж?

Определить среднюю кинетическую энергию молекул одноатомного газа и концетрацию молекул при температуре 290К и давлении 0,8Па

Большое спасибо!

е давление газа было равно 10 в 5 степени Па

1)Записать формулу для расчета ускорения при прямолинейном движении.Уметь определять модуль скорости и ускорения.

2)Дать определение системе координат в которой движется предмет.
3)Расстояние между 2-х шаров равно 1 метру,масса каждого 1 кг.Определить силу тяготения между ними.
ОТВЕТЫ:А)1Н; Б)0,001Н; В)7*10^(-5)Н; Г)7*10^(-11)Н.
4)Дать определение и формулу импульса тела.
5)Как определить силу трения предмета,который движется по поверхности.
6)Записать формулу для периода и частоты маятника и определить резонанс.
7)Записать формулу коэффициента полезного действия (КПД)
8)Искусственный спутник Земли обращается по круговой орбите на высоте 600 км со скоростью 3,4 км\ч,радиус планеты равен 3400 км.Чему равно ускорение свободного падения на данной планете.
ОТВЕТЫ:А)3,0 км\с^2 Б)4,0 м\с^2 В)9,8м\с^2 Г)9,8 км\с^2
9)На гладком льду сани массой 200кг запрыгивает человек массой 50 кг,скорость саней с человеком после прыжка составляет 0,8 м\с.Чему равно скорость человека момент касания саней.
ОТВЕТЫ:А)1 м\с Б)8 м\с В)6 \с Г)4 м\с
10)Чем отличается кристаллическое вещество от аморфного?
11)Чем отличается плавление кристаллического вещества от аморфного.
12)Чем отличается насыщенный водяной пар от ненасыщенного?
13)Что такое абсолютный ноль температур,чему равен по цельсия и по шкале кельвина.
14)Дать хар-ку в газовым состояниям при температуре констат при объеме постоянном,при давлении постоянном.
15)Определить как изменяется объем газа при повышении температуры.
16)Определить как изменяется давление при понижении температуры.
17)Записать взаимодействие двух точных зарядов используя закон Кулона.
18)2 точечных заряда действуют друг на друга с силой 12 мкН. Определить силу взаимодействия между ними если уменьшить величину в 2 раза не изменяя расстояния.
ОТВЕТЫ:А)3мкН Б)6мкН В)24мкН Г)48)мкН
19)Сила тока текущая по проводнику равна 2 ампера.Какой заряд пройдет по проводнику за 10 сек.
ОТВЕТЫ:А)0,2 Кулон Б)5 Кулон В)20 Кулон Г)2 Кулона.
20)Как рассчитать силу тока сопротивления при параллельном и последовательном соединении.
21)Дать определение и записать формулы силы Ампера,силы Лоренца и уметь определять направление электрического тока и проводника в магнитном поле.

Исследования зависимости давления газа от температуры при условии неизменного объема определенной массы газа впервые были произведены в 1787 г. Жаком Александром Сезаром Шарлем (1746 – 1823). Можно воспроизвести эти опыты в упрощенном виде, нагревая газ в большой колбе, соединенной с ртутным манометром М в виде узкой изогнутой трубки (рис. 6).

Пренебрежем ничтожным увеличением объема колбы при нагревании и незначительным изменением объема при смещении ртути в узкой манометрической трубке. Таким образом, можно считать объем газа неизменным. Подогревая воду в сосуде, окружающем колбу, будем отмечать температуру газа по термометру Т , а соответствующее давление – по манометру М . Наполнив сосуд тающим льдом, измерим давление p 0 , соответствующее температуре 0 °C.

Опыты подобного рода показали следующее.

1. Приращение давления некоторой массы составляет определенную часть α того давления, которая имела данная масса газа при температуре 0 °C. Если давление при 0 °C обозначить через p 0 , то приращение давления газа при нагревании на 1 °C есть p 0 +αp 0 .

При нагревании на τ приращение давления будет в τ раз больше, т.е. приращение давления пропорционально приращению температуры .

2. Величина α, показывающая, на какую часть давления при 0 °C увеличивается давление газа при нагревании на 1 °C, имеет одно и то же значение (точнее, почти одно и тоже) для всех газов, а именно 1/273 °C -1 . Величину α называют температурным коэффициентом давления. Таким образом, температурный коэффициент давления для всех газов имеет одно и то же значение, равное 1/273 °C -1 .

Давление некоторой массы газа при нагревании на 1 °C при неизменном объеме увеличивается на 1/273 часть давления, которое эта масса газа имела при 0 °C (закон Шарля ).

Следует, однако, иметь в виду, что температурным коэффициентом давления газа, полученный при измерении температуры по ртутному манометру, не в точности одинаков для разных температур: закон Шарля выполняется только приближенно, хотя и с очень большой степенью точности.

Формула, выражающая закон Шарля. Закон Шарля позволяет рассчитывать давление газа при любой температуре, если известно его давление при температуре
0 °C. Пусть давление данной массы газа при 0 °C в данном объеме есть p 0 , а давление того же газа при температуре t есть p . Приращение температуры есть t , следовательно, приращение давления равно αp 0 t и искомое давление

Этой формулой можно пользоваться также и в том случае, если газ охлажден ниже 0 °C; при этом t будет иметь отрицательные значения. При очень низких температурах, когда газ приближается к состоянию сжижения, а также в случае сильно сжатых газов закон Шарля неприменим и формула (2) перестает быть годной.

Закон Шарля с точки зрения молекулярной теории. Что происходит в микромире молекул, когда температура газа меняется, например, когда температура газа повышается и давление его увеличивается? С точки зрения молекулярной теории возможны две причины увеличения давления данного газа: во-первых, могло увеличиться число ударов молекул за единицу времени на единицу площади, во-вторых, мог увеличиться импульс, передаваемый при ударе в стенку одной молекулой. И та, и другая причина требуют увеличения скорости молекул (напоминаем, что объем данной массы газа остается неизменным). Отсюда становится ясным, что повышение температуры газа (в макромире) есть увеличение средней скорости беспорядочного движения молекул (в микромире).

Некоторые типы электрических ламп накаливания наполняют смесью азота и аргона. При работе лампы газ в ней нагревается примерно до 100 °C. Какое должно быть давление смеси газов при 20 °C, если желательно, чтобы при работе лампы давление газа в ней не превышало атмосферного? (ответ: 0,78 кгс/см 2)

На манометрах ставится красная черта, указывающая предел, свыше которого увеличение газа опасно. При температуре 0 °C манометр показывает, что избыток давления газа над давлением наружного воздуха равен 120 кгс/см 2 . Будет ли достигнута красная черта при повышении температуры до 50 °C, если красная черта стоит на 135 кгс/см 2 ? Давление наружного воздуха принять равным 1 кгс/см 2 (ответ: стрелка манометра перейдет за красную черту)

Попробуйте растянуть воздушный шарик руками. В длину, в ширину. Прикиньте на глазок или замерьте расстояние, на которое вам удалось его растянуть. А теперь надуйте шарик.

И сравните длину и ширину надутого шарика с тем расстоянием, на которое вам удавалось его растянуть. Практически в ста процентах случаев оказывается, что воздух, самый обыкновенный воздух, которым вы дышите, справился значительно лучше ваших мышц. Поразительно, не правда ли? Точно так же мы накачиваем камеры машин и велосипедов, мячи для спортивных игр, и после качественной накачки мы абсолютно не в состоянии сжать руками воздух внутри камеры или мяча. Отчего так происходит? Почему воздух оказывается намного сильнее нас, не имея ни мускулов, ни приспособлений для этого? Это явление носит название давление газа и проходится в седьмом классе на уроках физики.

Давление газа в физике

Абсолютно все вещества состоят из мельчайших, не видимых глазу частиц - молекул. Эти молекулы находятся в беспрерывном хаотичном движении. И если в твердых телах это лишь небольшое колебание на одном месте, то в жидкостях и газах это движение происходит в любых направлениях, молекулы сталкиваются друг с другом, летят в новом направлении, вновь сталкиваются и так далее, рисуя немыслимые траектории и пересекая неисчислимое расстояние. Удар при столкновении одной молекулы очень и очень мал, но, как известно, молекул невероятное множество, двигаются они очень быстро, а потому действие всех молекул - это довольно значительная величина. То есть, многочисленные удары беспорядочно движущихся молекул и создают давление газа на стенки сосуда или на помещенное в газ тело.

Именно потому, когда мы надували воздушный шарик, мы наполняли его все новыми и новыми порциями воздуха, то есть газа, и, будучи накачиваемым все в большем количестве, он создавал все большее давление на стенки шарика, растягивая его. А так как из-за хаотического движения молекулы равномерно распределяются по всему объему, создавая равномерное давление газа на стенки сосуда, то и шарик равномерно раздувался во все стороны.

Зависимость давления газа от температуры

Если же мы уменьшаем объем сосуда при постоянной массе и температуре газа, то его давление на стенки уменьшается. Это и понятно, так как при увеличении объема расстояние между молекулами становится больше и количество соударений уменьшается. Существует также зависимость давления газа от температуры. Чем выше температура, тем выше скорость молекул газа и, соответственно, количество соударений и их сила увеличивается. Поэтому категорически нельзя нагревать баллоны со сжиженным газом, так как от увеличения давления внутри они могут не выдержать и взорваться. Для измерения давления газа существуют специальные приборы, самый известный из которых - это барометр, который позволяет нам узнать величину атмосферного давления и, исходя их этих данных, одеваться на улицу соответственно.