Мы уже знаем, что газы в отличие от твердых тел и жидкостей заполняют весь объем сосуда, в котором они находятся, например стальной баллон для хранения газов, камеру автомобильной шины или волейбольного мяча. При этом газ оказывает давление на стенки баллона, камеры или любого другого тела, с которым он соприкасается.
Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса помещают завязанный резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха (рис. 82, а) и имеет неправильную форму. Затем насосом откачивают воздух из-под колокола. Оболочка Шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму шара (рис. 82, 6).
Как объяснить этот опыт? Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся с большими скоростями. При своем движении они сталкиваются с другими молекулами, а также со стенками сосуда, в котором находится Газ (рис. 83). Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Подсчитано, что в обычном, не сжатом газе число ударов молекул, приходящихся на 1 см2 стенки сосуда в 1 с, выражается двадцатитрехзначным числом.
Хотя удар отдельной молекулы и слаб, но действие такого числа ударов всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и представляет собой давление газа.
Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно бомбардируют стенки шарика внутри и снаружи, При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри завязанного шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внутренние стенки оболочки становится больше числа ударов о внешние стенки, и шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Шаровая форма, которую принимает раздутая оболочка шарика, показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково, иначе говоря, число ударов, молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.
Очевидно, что давление газа на стенку сосуда тем больше, чем чаще молекулы ударяют о стенку.
Если объем газа уменьшить, но так, чтобы масса его осталась неизменной, то в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки сосуда возрастет, т. е. возрастет давление газа. Эго можно подтвердить опытом.
На рисунке 84, а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается (рис. 84, б). Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.
Наоборот, при увеличении объема данной массы газа число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшится, От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда — давление газа уменьшится. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха в ней увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда (рис. 84, б), указывая на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился любой другой газ.
Итак, при уменьшении объема данной массы газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается.
А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Мы знаем, что скорость движения молекул газа при нагревании его увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку сосуда станет сильнее. Вследствие этого стенки сосуда будут испытывать большее давление.
Следовательно, давление одной и той же массы газа в данном объеме тем больше, чем выше температура газа.
Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают, от этого давление их возрастает, газы приходится заключать в специальные, очень прочные стальные баллоны (рис. 85). В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов, и многие другие газы.
Вопросы. 1. Как можно на опыте показать, что газ производит давлений на стенки сосуда, в котором он находится? 2. Как объясняют давление газ на основе учения о движении молекул? 3. Из чего можно заключить, что газ производит одинаковое давление по всем направлениям? 4. Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении? 5. В каком состоянии газ производит большее давление: в холодном или нагретом? Объясните почему. 6. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах? 7. Как изменится давление газа, если баллон, в котором он находится, соединить с таким же пустым баллоном?
Если основа оригинала (карты пли плана) прозрачна, то копию можно снять при помощи стола со…
Определение координат точки. Пусть точка А (рис. 32) находится в квадрате, абсциссы и ординаты вершин…
Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности земли. В зависимости от характера рельефа местность делят…
Для обозначения на планах и картах различных предметов местности, применяются специально разработанные условные знаки. Для обличения…
В инженерной геодезии чаще всего пользуются топографическими картами. Их составляют в масштабах 1:10000, 1:25000, 1:50000…