Давление в газе
Давление в газе возникает из-за многочисленных ударов быстро движущихся молекул о стенки сосуда. Чем чаще и сильнее молекулы ударяются о единицу площади, тем больше давление.
В отличие от твёрдого тела, газ не действует на стенку в одной точке. Молекулы беспорядочно движутся во всех направлениях и передают стенке импульс при каждом ударе. Поэтому действие газа распределено по всей внутренней поверхности сосуда и направлено перпендикулярно ей. При неизменном объёме нагревание газа обычно увеличивает скорость молекул и давление.
Связь давления и силы
Давление связано с силой так же, как в общей теме давление: сила действия газа на выбранный участок стенки равна произведению давления на площадь этого участка. Для равномерного давления используйте формулу:
Здесь \(F\) — сила давления, \(p\) — давление, а \(S\) — площадь участка стенки. Единица давления в СИ — паскаль: \(1\ \text{Па}=1\ \text{Н}/\text{м}^2\). Если давление распределено неравномерно, такую формулу применяют к небольшому участку или используют среднее давление.
Газ давит на участок стенки площадью \(S=0{,}02\ \text{м}^2\) с давлением \(p=50\ 000\ \text{Па}\). Сила действия газа равна \(F=pS=50\ 000\cdot0{,}02=1\ 000\ \text{Н}\). Направление силы — перпендикулярно стенке.
Давление газа на стенки — это давление как величина, а сила давления — результат действия газа на конкретный участок известной площади. При одинаковом давлении сила зависит от площади: чем она больше, тем больше сила.
Как изменится сила давления газа на стенку, если площадь участка увеличить в 3 раза, а давление оставить прежним?
Главное
- Давление газа создаётся ударами молекул о стенки сосуда.
- Сила действия газа на участок стенки определяется формулой \(F=pS\).
- Сила направлена перпендикулярно поверхности, а единица давления — паскаль.