Давление газа на стенки
Давление газа на стенки возникает из-за многочисленных ударов молекул о поверхность. При каждом ударе молекула передаёт стенке импульс, поэтому на стенку действует сила, распределённая по её площади.
Молекулы газа движутся хаотически. Стенка изменяет направление их скорости при столкновениях, а значит, получает от молекул импульс. Чем больше молекул ударяется о единицу площади за единицу времени и чем больше изменение их импульса, тем больше давление. На него также влияют температура и концентрация газа: при нагревании молекулы движутся быстрее и чаще передают стенке импульс.
Давление характеризует действие газа на единицу площади, а сила давления — действие на всю поверхность. Поэтому для однородного давления силу находят умножением давления на площадь.
Здесь \(F\) — сила давления, \(p\) — давление газа, \(S\) — площадь поверхности. Формула применима, если давление одинаково на всей рассматриваемой поверхности. Если давление меняется, поверхность мысленно делят на малые участки и складывают действия газа на них.
Газ действует на стенку площадью \(S=0{,}02\ \text{м}^2\) с давлением \(p=100\ \text{кПа}\). Тогда \(F=pS=100\,000\cdot0{,}02=2000\ \text{Н}\). Это сила, с которой газ действует на данный участок стенки.
Давление \(p\) и сила \(F\) — разные величины: давление измеряют в паскалях, а силу — в ньютонах. При одинаковом давлении на большей площади сила больше. Подробнее о самом понятии давления и о давлении в газе рассказывают отдельные страницы.
Как изменится сила действия газа на стенку, если её площадь увеличить в 3 раза при неизменном давлении?
Главное
- Давление газа создаётся ударами хаотически движущихся молекул о стенки.
- При равномерном давлении сила действия на поверхность определяется формулой \(F=pS\).
- Давление измеряют в паскалях, силу давления — в ньютонах.