Trykk er en fysisk størrelse som beregnes som følger: del trykkkraften med arealet som denne kraften virker på. Trykkkraften bestemmes av vekten. Enhver fysisk gjenstand utøver press fordi den i det minste har en viss vekt. Artikkelen vil diskutere i detalj trykket i gasser. Eksempler vil illustrere hva det avhenger av og hvordan det endrer seg.
Forskjellen i trykkmekanismer for faste, flytende og gassformige stoffer
Hva er forskjellen mellom væsker, faste stoffer og gasser? De to første har volum. Solide kropper beholder formen. En gass plassert i et fartøy opptar all plass. Dette skyldes det faktum at gassmolekyler praktisk t alt ikke samhandler med hverandre. Derfor er mekanismen for gasstrykk betydelig forskjellig fra mekanismen for trykk for væsker og faste stoffer.
La oss legge vekten ned på bordet. Under påvirkning av tyngdekraften ville vekten fortsette å bevege seg ned gjennom bordet, men dette skjer ikke. Hvorfor? Fordi molekylene i tabellen nærmer seg molekylene frasom loddet er laget, reduseres avstanden mellom dem så mye at det oppstår frastøtende krefter mellom loddets partikler og bordet. I gasser er situasjonen en helt annen.
Atmosfærisk trykk
Før vi vurderer trykket til gassformige stoffer, la oss introdusere et konsept uten hvilket ytterligere forklaringer er umulige - atmosfærisk trykk. Dette er effekten luften (atmosfæren) rundt oss har. Luft virker bare vektløs for oss, faktisk har den vekt, og for å bevise dette, la oss gjennomføre et eksperiment.
Vi skal veie luften i et glasskar. Den kommer inn der gjennom et gummirør i nakken. Fjern luft med en vakuumpumpe. La oss veie kolben uten luft, åpne kranen, og når luften kommer inn, vil vekten legges til vekten av kolben.
trykk i fartøy
La oss finne ut hvordan gasser virker på veggene til fartøyer. Gassmolekyler samhandler praktisk t alt ikke med hverandre, men de sprer seg ikke fra hverandre. Dette betyr at de fortsatt når fartøyets vegger, for så å returnere. Når et molekyl treffer veggen, virker innvirkningen på karet med en viss kraft. Denne kraften er kortvarig.
Et annet eksempel. La oss kaste en ball på et ark med papp, ballen vil sprette, og pappen vil avvike litt. La oss erstatte ballen med sand. Påvirkningene vil være små, vi vil ikke engang høre dem, men kraften deres vil bygge seg opp. Arket vil hele tiden bli avvist.
La oss nå ta de minste partiklene, for eksempel luftpartikler som vi har i lungene. Vi blåser på pappen, og den vil avvike. Vi tvingerluftmolekyler treffer pappen, som et resultat virker en kraft på den. Hva er denne kraften? Dette er pressens kraft.
La oss konkludere: gasstrykk er forårsaket av innvirkning av gassmolekyler på veggene til fartøyet. De mikroskopiske kreftene som virker på veggene summerer seg, og vi får det som kalles trykkkraften. Resultatet av å dele kraft etter område er trykk.
Spørsmålet oppstår: hvorfor, hvis du tar et pappark i hånden, avviker det ikke? Det er tross alt i gassen, det vil si i luften. Fordi påvirkningene av luftmolekyler på den ene og den andre siden av arket balanserer hverandre. Hvordan sjekke om luftmolekyler virkelig treffer veggen? Dette kan gjøres ved å fjerne innvirkningen av molekyler på den ene siden, for eksempel ved å pumpe ut luft.
Eksperiment
Det er en spesiell enhet - en vakuumpumpe. Dette er en glasskrukke på en vakuumplate. Den har en gummipakning slik at det ikke er mellomrom mellom hetten og platen slik at de passer tett til hverandre. Et manometer er festet til vakuumenheten, som måler forskjellen i lufttrykk utenfor og under panseret. Kranen gjør at slangen som fører til pumpen kan kobles til rommet under panseret.
Plasser en litt oppblåst ballong under hetten. På grunn av det faktum at den er litt oppblåst, kompenseres virkningene av molekylene inne i ballen og utenfor den. Vi dekker ballen med en hette, slår på vakuumpumpen, åpner kranen. På trykkmåleren vil vi se at forskjellen mellom luften inne og ute vokser. Hva med en ballong? Den øker i størrelse. Trykk, det vil si påvirkning av molekylerutenfor ballen, blir mindre. Luftpartikler inne i ballen forblir, kompensasjonen for støt fra utsiden og fra innsiden brytes. Ballens volum vokser på grunn av at trykkkraften til luftmolekylene fra utsiden delvis overtas av gummiens elastiske kraft.
Nå lukker du kranen, slår av pumpen, åpner kranen igjen, kobler fra slangen for å slippe luft under lokket. Ballen vil begynne å krympe i størrelse. Når trykkforskjellen utenfor og under hetten er null, vil den ha samme størrelse som før forsøksstart. Denne erfaringen viser at du kan se trykket med egne øyne hvis det er større på den ene siden enn på den andre, det vil si hvis gassen fjernes fra den ene siden og etterlates på den andre.
Konklusjonen er denne: trykk er en mengde som bestemmes av påvirkningene fra molekyler, men påvirkningene kan være flere og mindre tallrike. Jo flere treff på karets vegger, jo større blir trykket. I tillegg, jo større hastighet molekylene treffer veggene i fartøyet, jo større trykk produseres av denne gassen.
Avhengighet av trykk på volum
La oss si at vi har en viss masse av øyet, det vil si et visst antall molekyler. I løpet av eksperimentene som vi skal vurdere, endres ikke denne mengden. Gassen er i en sylinder med et stempel. Stempelet kan beveges opp og ned. Den øvre delen av sylinderen er åpen, vi legger en elastisk gummifilm på den. Gasspartiklene treffer veggene i karet og filmen. Når lufttrykket innvendig og utvendig er det samme, er filmen flat.
Hvis du flytter stempelet opp,antall molekyler vil forbli det samme, men avstanden mellom dem vil avta. De vil bevege seg med samme hastighet, massen deres vil ikke endre seg. Antall treff vil imidlertid øke fordi molekylet må reise en kortere avstand for å nå veggen. Som et resultat bør trykket øke, og filmen skal bøye seg utover. Derfor, med en reduksjon i volum, øker trykket til en gass, men dette forutsetter at massen til gassen og temperaturen forblir uendret.
Hvis du flytter stempelet ned, vil avstanden mellom molekylene øke, noe som betyr at tiden det vil ta dem å nå veggene i sylinderen og filmen også vil øke. Treff vil bli sjeldnere. Gassen utenfor har et høyere trykk enn den inne i sylinderen. Derfor vil filmen bøye seg innover. Konklusjon: trykk er en mengde som avhenger av volum.
Trykkavhengighet av temperatur
Anta at vi har et kar med en gass ved lav temperatur og et kar med samme gass i samme mengde ved høy temperatur. Ved enhver temperatur skyldes trykket til en gass påvirkningene fra molekyler. Antallet gassmolekyler i begge karene er det samme. Volumet er det samme, så avstanden mellom molekylene forblir den samme.
Når temperaturen stiger, begynner partiklene å bevege seg raskere. Følgelig øker antallet og styrken av deres støt på veggene til fartøyet.
Følgende eksperiment hjelper til med å bekrefte riktigheten av påstanden om at når temperaturen til en gass øker, øker trykket.
Takeflaske, hvis hals er lukket med en ballong. Legg den i en beholder med varmt vann. Vi vil se at ballongen er blåst opp. Hvis du endrer vannet i beholderen til kaldt og plasserer en flaske der, vil ballongen tømmes og til og med trekkes inn.
