Давление газа с точки зрения МКТ
Давление газа возникает из-за многочисленных ударов движущихся молекул о стенки сосуда. При каждом ударе молекула изменяет свой импульс и передаёт стенке силу; суммарная сила этих ударов, отнесённая к площади стенки, и есть давление.
Связь давления с движением молекул
Чем больше молекул находится в единице объёма, тем чаще происходят удары о стенки. Поэтому давление увеличивается с ростом концентрации молекул. Более быстрые молекулы передают стенке больший импульс, поэтому давление также зависит от средней величины квадрата их скорости.
Здесь \(p\) — давление газа, \(m_0\) — масса одной молекулы, \(n\) — концентрация молекул, а \(\overline{v^2}\) — среднее значение квадрата скорости молекул. Коэффициент \(\frac{1}{3}\) учитывает хаотичное движение частиц по трём взаимно перпендикулярным направлениям.
Если концентрация молекул не меняется, а средняя скорость молекул увеличивается, то \(\overline{v^2}\) возрастает и давление становится больше. В сосуде постоянного объёма это происходит при нагревании газа.
Давление — это не сила. Сила удара действует на участок стенки, а давление показывает, какая сила приходится на единицу площади: \(p=\frac{F}{S}\). Одинаковая сила на меньшей площади создаёт большее давление.
Как изменится давление газа при неизменной концентрации молекул, если средняя скорость их движения возрастёт?
Главное
- Давление газа создаётся ударами молекул о стенки сосуда.
- Основное уравнение МКТ: \(p=\frac{1}{3}m_0n\overline{v^2}\); давление растёт с концентрацией и средней кинетической энергией движения частиц.
- Давление равно силе, приходящейся на единицу площади, поэтому его нельзя отождествлять с силой.