Tekanan ialah kuantiti fizik yang dikira seperti berikut: bahagikan daya tekanan dengan kawasan di mana daya ini bertindak. Daya tekanan ditentukan oleh berat. Mana-mana objek fizikal memberikan tekanan kerana ia mempunyai sekurang-kurangnya sedikit berat. Artikel ini akan membincangkan secara terperinci tekanan dalam gas. Contoh akan menggambarkan perkara yang bergantung padanya dan bagaimana ia berubah.
Perbezaan dalam mekanisme tekanan bahan pepejal, cecair dan gas
Apakah perbezaan antara cecair, pepejal dan gas? Dua yang pertama mempunyai kelantangan. Badan pepejal mengekalkan bentuknya. Gas yang diletakkan di dalam kapal menempati semua ruangnya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa molekul gas secara praktikal tidak berinteraksi antara satu sama lain. Oleh itu, mekanisme tekanan gas adalah berbeza dengan ketara daripada mekanisme tekanan cecair dan pepejal.
Mari letakkan berat di atas meja. Di bawah pengaruh graviti, berat akan terus bergerak ke bawah melalui meja, tetapi ini tidak berlaku. kenapa? Kerana molekul jadual menghampiri molekul dariyang berat dibuat, jarak antara mereka berkurangan sehingga daya tolakan timbul antara zarah berat dan jadual. Dalam gas, keadaannya berbeza sama sekali.
Tekanan atmosfera
Sebelum mempertimbangkan tekanan bahan gas, mari kita perkenalkan konsep tanpa penjelasan lanjut adalah mustahil - tekanan atmosfera. Inilah kesan yang ada pada udara (atmosfera) di sekeliling kita. Udara nampaknya tidak berat bagi kita, sebenarnya ia mempunyai berat, dan untuk membuktikannya, mari kita jalankan percubaan.
Kami akan menimbang udara dalam bekas kaca. Ia masuk ke sana melalui tiub getah di leher. Keluarkan udara dengan pam vakum. Mari kita timbang kelalang tanpa udara, kemudian buka paip, dan apabila udara masuk, beratnya akan ditambah kepada berat kelalang.
Tekanan dalam bekas
Mari kita fikirkan bagaimana gas bertindak pada dinding kapal. Molekul gas secara praktikal tidak berinteraksi antara satu sama lain, tetapi mereka tidak berselerak antara satu sama lain. Ini bermakna bahawa mereka masih mencapai dinding kapal, dan kemudian kembali. Apabila molekul mengenai dinding, kesannya bertindak pada kapal dengan sedikit daya. Kuasa ini berumur pendek.
Contoh lain. Mari kita baling bola pada helaian kadbod, bola akan melantun, dan kadbod akan menyimpang sedikit. Mari kita gantikan bola dengan pasir. Kesannya akan menjadi kecil, kita tidak akan mendengarnya, tetapi kuasanya akan bertambah. Helaian akan sentiasa ditolak.
Sekarang mari kita ambil zarah terkecil, contohnya zarah udara yang ada di dalam paru-paru kita. Kami meniup pada kadbod, dan ia akan menyimpang. Kita paksamolekul udara terkena kadbod, akibatnya, daya bertindak ke atasnya. Apakah kuasa ini? Ini adalah kuasa tekanan.
Mari kita simpulkan: tekanan gas disebabkan oleh kesan molekul gas pada dinding kapal. Daya mikroskopik yang bertindak pada dinding bertambah, dan kita mendapat apa yang dipanggil daya tekanan. Hasil pembahagian daya dengan luas ialah tekanan.
Persoalannya timbul: mengapa, jika anda mengambil sekeping kadbod di tangan anda, ia tidak menyimpang? Lagipun, ia berada dalam gas, iaitu, di udara. Kerana kesan molekul udara pada satu dan sisi lain lembaran mengimbangi satu sama lain. Bagaimana untuk memeriksa sama ada molekul udara benar-benar mengenai dinding? Ini boleh dilakukan dengan membuang kesan molekul pada satu bahagian, contohnya, dengan mengepam keluar udara.
Eksperimen
Terdapat peranti khas - pam vakum. Ini adalah balang kaca pada plat vakum. Ia mempunyai gasket getah supaya tiada jurang antara penutup dan plat supaya ia sesuai dengan satu sama lain. Manometer dipasang pada unit vakum, yang mengukur perbezaan tekanan udara di luar dan di bawah hud. Faucet membolehkan hos yang menuju ke pam disambungkan ke ruang di bawah hud.
Letakkan belon yang sedikit kembung di bawah penutup. Disebabkan oleh fakta bahawa ia sedikit melambung, impak molekul di dalam dan di luar bola mendapat pampasan. Kami menutup bola dengan topi, menghidupkan pam vakum, membuka paip. Pada tolok tekanan, kita akan melihat bahawa perbezaan antara udara di dalam dan di luar semakin meningkat. Bagaimana dengan belon? Ia bertambah dalam saiz. Tekanan, iaitu, kesan molekuldi luar bola, semakin kecil. Zarah udara di dalam bola kekal, pampasan kejutan dari luar dan dari dalam dilanggar. Isipadu bola bertambah disebabkan oleh fakta bahawa daya tekanan molekul udara dari luar diambil alih sebahagiannya oleh daya kenyal getah.
Sekarang tutup paip, matikan pam, buka paip semula, cabut hos untuk membiarkan udara di bawah penutup. Bola akan mula mengecil saiznya. Apabila perbezaan tekanan di luar dan di bawah penutup adalah sifar, ia akan menjadi saiz yang sama seperti sebelum permulaan eksperimen. Pengalaman ini membuktikan bahawa anda boleh melihat tekanan dengan mata anda sendiri jika tekanan itu lebih besar di satu pihak berbanding sebelah yang lain, iaitu jika gas dikeluarkan dari satu bahagian dan dibiarkan di sebelah yang lain.
Kesimpulannya ialah: tekanan ialah kuantiti yang ditentukan oleh kesan molekul, tetapi kesannya boleh menjadi lebih banyak dan kurang banyak. Lebih banyak pukulan pada dinding kapal, lebih besar tekanan. Di samping itu, semakin besar kelajuan molekul mengenai dinding kapal, semakin besar tekanan yang dihasilkan oleh gas ini.
Pergantungan tekanan pada isipadu
Katakan kita mempunyai jisim mata tertentu, iaitu bilangan molekul tertentu. Dalam perjalanan eksperimen yang akan kita pertimbangkan, kuantiti ini tidak berubah. Gas berada di dalam silinder dengan omboh. Omboh boleh digerakkan ke atas dan ke bawah. Bahagian atas silinder terbuka, kami akan meletakkan filem getah elastik di atasnya. Zarah gas mengenai dinding kapal dan filem. Apabila tekanan udara di dalam dan di luar adalah sama, filem itu rata.
Jika anda menggerakkan omboh ke atas,bilangan molekul akan tetap sama, tetapi jarak antara mereka akan berkurangan. Mereka akan bergerak pada kelajuan yang sama, jisim mereka tidak akan berubah. Walau bagaimanapun, bilangan pukulan akan meningkat kerana molekul perlu menempuh jarak yang lebih pendek untuk mencapai dinding. Akibatnya, tekanan harus meningkat, dan filem harus bengkok ke luar. Oleh itu, dengan pengurangan isipadu, tekanan gas meningkat, tetapi ini dengan syarat jisim gas dan suhu kekal tidak berubah.
Jika anda menggerakkan omboh ke bawah, jarak antara molekul akan meningkat, bermakna masa yang diperlukan untuk mencapai dinding silinder dan filem juga akan meningkat. Hit akan menjadi lebih jarang. Gas di luar mempunyai tekanan yang lebih tinggi daripada yang di dalam silinder. Oleh itu, filem itu akan membengkok ke dalam. Kesimpulan: tekanan ialah kuantiti yang bergantung pada isipadu.
Pergantungan tekanan pada suhu
Andaikan kita mempunyai bekas dengan gas pada suhu rendah dan bekas dengan gas yang sama dalam jumlah yang sama pada suhu tinggi. Pada sebarang suhu, tekanan gas adalah disebabkan oleh kesan molekul. Bilangan molekul gas dalam kedua-dua kapal adalah sama. Isipadu adalah sama, jadi jarak antara molekul kekal sama.
Apabila suhu meningkat, zarah mula bergerak lebih pantas. Akibatnya, bilangan dan kekuatan kesannya pada dinding kapal meningkat.
Percubaan berikut membantu mengesahkan ketepatan pernyataan bahawa apabila suhu gas meningkat, tekanannya meningkat.
Ambilbotol, lehernya ditutup dengan belon. Letakkannya dalam bekas air panas. Kita akan melihat bahawa belon itu dinaikkan. Jika anda menukar air di dalam bekas kepada sejuk dan meletakkan botol di sana, belon akan mengempis dan malah ditarik masuk.
