Что такое давление газа?
Частицы газа непрерывно и быстро движутся и постоянно ударяются о стенки сосуда. Сила одного удара очень мала, но ударов огромное количество. Силу этих ударов, приходящуюся на единицу площади стенки, называют давлением. Единица давления — паскаль (Па). 1 атм примерно равна 101 кПа.
Давление газа в сосуде зависит от трёх величин: числа частиц, температуры и объёма. Этот симулятор показывает влияние объёма.
Что такое закон Бойля — Мариотта?
При постоянной температуре и постоянном количестве газа давление обратно пропорционально объёму. Произведение давления на объём не меняется:
P1 · V1 = P2 · V2
| Объём | Давление |
|---|---|
| уменьшился в 2 раза | выросло в 2 раза |
| уменьшился в 3 раза | выросло в 3 раза |
| вырос в 2 раза | уменьшилось в 2 раза |
Пример. 3 л газа при давлении 100 кПа сжали до 1 л, не меняя температуру. Каким стало давление? 100 · 3 = P2 · 1, значит P2 = 300 кПа.
Почему так происходит? Температура постоянна, поэтому скорость частиц не меняется. Но расстояние между стенками уменьшается, и каждая частица чаще ударяется о стенку.
Сожми поршень в приложении Nalukh chem
Меняй объём ползунком и смотри на значение давления. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Вначале поршень стоит у правого края сосуда, а давление равно 55.
- Перетащи ползунок Объём влево. Поршень сдвинется влево, и места для газа станет меньше.
- Смотри на значение давления под заголовком. Чем выше давление, тем краснее поршень.
- Если вернуть ползунок вправо, поршень отойдёт назад, и давление уменьшится.
Давление на экране — это число для сравнения, без единиц. Число частиц и их скорость не меняются, поэтому условие закона Бойля — Мариотта выполняется.
Задания для симулятора
- Передвинь ползунок в крайнее левое положение. Какое давление самое большое? Ответ: 157.
- Установи давление 110. Где находится поршень? Ответ: точно посередине сосуда. Объём уменьшился в 2 раза, и давление выросло с 55 в 2 раза.
- Посчитай по закону Бойля — Мариотта: какой процент начального объёма занимает газ при давлении 157? Ответ: 55 ÷ 157 ≈ 0.35, то есть 35%.
Где применяют закон Бойля — Мариотта?
- Насос. Когда нажимаешь на поршень, объём воздуха в цилиндре уменьшается, а давление растёт. Затем воздух поступает в шину.
- Шприц. Если закрыть кончик пальцем и нажать на поршень, сжатый воздух толкает поршень обратно.
- Дыхание. При вдохе грудная полость увеличивается, и давление в лёгких падает. Поэтому воздух входит в лёгкие.
Как меняется давление при нагревании газа, этот симулятор не показывает. По закону Шарля при постоянном объёме давление растёт с ростом температуры. Это можно посмотреть в симуляторе Газовые законы.
