Basınç, şu şekilde hesaplanan fiziksel bir niceliktir: basınç kuvvetini, bu kuvvetin etki ettiği alana bölün. Basınç kuvveti ağırlık tarafından belirlenir. Herhangi bir fiziksel nesne, en azından bir ağırlığı olduğu için basınç uygular. Makale, gazlardaki basıncı ayrıntılı olarak tartışacaktır. Örnekler, neye bağlı olduğunu ve nasıl değiştiğini gösterecektir.
Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin basınç mekanizmalarındaki fark
Sıvılar, katılar ve gazlar arasındaki fark nedir? İlk ikisinin hacmi var. Katı cisimler şekillerini korur. Bir kaba yerleştirilen bir gaz, tüm alanını kaplar. Bunun nedeni, gaz moleküllerinin pratik olarak birbirleriyle etkileşime girmemesidir. Bu nedenle, gaz basıncının mekanizması, sıvıların ve katıların basınç mekanizmasından önemli ölçüde farklıdır.
Haydi ağırlığı masaya koyalım. Yerçekiminin etkisi altında, ağırlık masa boyunca aşağı doğru hareket etmeye devam eder, ancak bu olmaz. Niye ya? Çünkü masanın molekülleri, moleküllere aşağıdan yaklaşıyorlar.hangi ağırlık yapılırsa, aralarındaki mesafe o kadar azalır ki ağırlığın tanecikleri ile masa arasında itici kuvvetler oluşur. Gazlarda durum tamamen farklıdır.
Atmosferik basınç
Gaz halindeki maddelerin basıncını dikkate almadan önce, onsuz daha fazla açıklamanın imkansız olduğu bir kavram sunalım - atmosferik basınç. Bu, etrafımızdaki havanın (atmosferin) sahip olduğu etkidir. Hava bize sadece ağırlıksız görünüyor, aslında ağırlığı var ve bunu kanıtlamak için bir deney yapalım.
Havayı cam bir kapta tartacağız. Boyundaki lastik bir borudan oraya girer. Bir vakum pompasıyla havayı çıkarın. Balonu havasız olarak tartalım, ardından musluğu açalım ve hava girdiğinde ağırlığı balonun ağırlığına eklenecektir.
Kabın içindeki basınç
Gazların gemilerin duvarlarına nasıl etki ettiğini bulalım. Gaz molekülleri pratik olarak birbirleriyle etkileşmezler, ancak birbirlerinden dağılmazlar. Bu, hala geminin duvarlarına ulaştıklarını ve sonra geri döndüklerini gösterir. Bir molekül duvara çarptığında, etkisi damar üzerinde bir miktar kuvvetle etki eder. Bu güç kısa ömürlüdür.
Başka bir örnek. Bir karton kağıda bir top atalım, top sekecek ve karton biraz sapacak. Topu kumla değiştirelim. Etkiler çok küçük olacak, onları duymayacağız bile ama güçleri artacak. Sayfa sürekli reddedilecek.
Şimdi en küçük parçacıkları alalım, örneğin ciğerlerimizde bulunan hava parçacıkları. Karton üzerine üfliyoruz ve sapacak. zorluyoruzhava molekülleri kartona çarpar ve bunun sonucunda üzerine bir kuvvet etki eder. Bu güç nedir? Bu baskının gücüdür.
Sonuç olarak: gaz basıncı, gaz moleküllerinin kabın duvarları üzerindeki etkilerinden kaynaklanır. Duvarlara etki eden mikroskobik kuvvetler toplanır ve basınç kuvveti denen şeyi elde ederiz. Kuvveti alana bölmenin sonucu basınçtır.
Soru ortaya çıkıyor: Elinize bir karton levha alırsanız neden sapmıyor? Sonuçta, gazda, yani havada. Çünkü hava moleküllerinin tabakanın bir ve diğer tarafına yaptığı etkiler birbirini dengeler. Hava moleküllerinin gerçekten duvara çarpıp çarpmadığı nasıl kontrol edilir? Bu, örneğin havayı dışarı pompalayarak bir taraftaki moleküllerin etkilerini ortadan kaldırarak yapılabilir.
Deneme
Özel bir cihaz var - bir vakum pompası. Bu, bir vakum plakası üzerinde bir cam kavanoz. Kapak ile plaka arasında boşluk kalmaması ve birbirine sıkıca oturması için kauçuk contaya sahiptir. Vakum ünitesine, kaputun dışındaki ve altındaki hava basıncı farkını ölçen bir manometre takılıdır. Musluk, pompaya giden hortumun kaputun altındaki boşluğa bağlanmasını sağlar.
Biraz şişirilmiş bir balonu kapağın altına yerleştirin. Hafifçe şişirilmiş olması nedeniyle topun içindeki ve dışındaki moleküllerin darbeleri dengelenir. Topu bir kapakla kapatıyoruz, vakum pompasını açıyoruz, musluğu açıyoruz. Manometrede, içerideki ve dışarıdaki hava arasındaki farkın büyüdüğünü göreceğiz. Bir balona ne dersin? Boyut olarak artar. Basınç, yani moleküllerin etkileritopun dışında, küçülüyor. Topun içindeki hava parçacıkları kalır, dışarıdan ve içeriden gelen şokların telafisi bozulur. Topun hacmi, hava moleküllerinin dışarıdan gelen basınç kuvvetinin kısmen kauçuğun elastik kuvveti tarafından devralınmasından dolayı büyür.
Şimdi musluğu kapatın, pompayı kapatın, musluğu tekrar açın, kapağın altında hava olması için hortumu ayırın. Topun boyutu küçülmeye başlayacaktır. Kapağın dışındaki ve altındaki basınç farkı sıfır olduğunda, deney başlamadan öncekiyle aynı boyutta olacaktır. Bu deneyim, bir tarafta diğer taraftan daha büyükse, yani gaz bir taraftan alınıp diğer tarafa bırakılırsa, basıncı kendi gözlerinizle görebileceğinizi kanıtlıyor.
Sonuç şudur: basınç, moleküllerin etkileri tarafından belirlenen bir miktardır, ancak etkiler daha çok ve daha az sayıda olabilir. Kabın duvarlarına ne kadar çok vurursa, basınç o kadar büyük olur. Ayrıca, moleküllerin kabın duvarlarına çarpma hızı ne kadar yüksek olursa, bu gazın ürettiği basınç da o kadar büyük olur.
Basıncın hacme bağımlılığı
Diyelim ki belirli bir göz kütlesine, yani belirli sayıda moleküle sahibiz. İnceleyeceğimiz deneyler sırasında bu miktar değişmez. Gaz, pistonlu bir silindirdedir. Piston yukarı ve aşağı hareket ettirilebilir. Silindirin üst kısmı açık, üzerine elastik kauçuk film koyacağız. Gaz parçacıkları kabın ve filmin duvarlarına çarptı. İçerideki ve dışarıdaki hava basıncı aynı olduğunda film düzdür.
Pistonu yukarı hareket ettirirseniz,molekül sayısı aynı kalacak, ancak aralarındaki mesafe azalacaktır. Aynı hızla hareket edecekler, kütleleri değişmeyecek. Bununla birlikte, molekülün duvara ulaşmak için daha kısa bir mesafe kat etmesi gerektiğinden, isabet sayısı artacaktır. Sonuç olarak, basınç artmalı ve film dışa doğru bükülmelidir. Bu nedenle, hacim azaldıkça bir gazın basıncı artar, ancak bu, gazın kütlesinin ve sıcaklığın değişmeden kalması sağlanır.
Pistonu aşağı doğru hareket ettirirseniz moleküller arasındaki mesafe artacaktır, bu da onların silindirin ve filmin duvarlarına ulaşmaları için gereken sürenin artacağı anlamına gelir. Hit daha nadir hale gelecektir. Dışarıdaki gaz, silindirin içindekinden daha yüksek bir basınca sahiptir. Bu nedenle, film içe doğru bükülecektir. Sonuç: basınç, hacme bağlı bir miktardır.
Basıncın sıcaklığa bağımlılığı
Düşük sıcaklıkta gaz içeren bir kabımız ve aynı miktarda aynı miktarda gaz içeren yüksek sıcaklıkta bir kabımız olduğunu varsayalım. Herhangi bir sıcaklıkta, bir gazın basıncı, moleküllerin etkilerinden kaynaklanır. Her iki kaptaki gaz moleküllerinin sayısı aynıdır. Hacim aynıdır, dolayısıyla moleküller arasındaki mesafe aynı kalır.
Sıcaklık arttıkça parçacıklar daha hızlı hareket etmeye başlar. Sonuç olarak, geminin duvarlarına etkilerinin sayısı ve gücü artar.
Aşağıdaki deney, bir gazın sıcaklığı arttıkça basıncının arttığı ifadesinin doğruluğunu doğrulamaya yardımcı olur.
Alboynu balonla kapatılmış şişe. Sıcak su dolu bir kaba koyun. Balonun şiştiğini göreceğiz. Kaptaki suyu soğuk olarak değiştirir ve oraya bir şişe koyarsanız balon söner ve hatta içeri çekilir.
