Механические явления
Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Давление газа

Пёрышкин «Физика 7», §35
1

У газа механизм давления совсем другой

Твёрдое тело давит силами отталкивания молекул, прижатых друг к другу. Газ давит ударами молекул о стенку.
Почему так вышло3

У жидкостей и твёрдых тел есть свой объём, а газ занимает весь предоставленный ему сосуд — его молекулы почти не взаимодействуют друг с другом.

Но из сосуда они не улетают: долетают до стенки, ударяются и возвращаются. Каждый удар — кратковременная сила на стенку.

Ударов чудовищно много, они идут непрерывно и со всех сторон, поэтому мы ощущаем не отдельные толчки, а ровное постоянное давление.

⚗
Опыт в Физлабе
Идеальный газ (МКТ)
Видно сами удары молекул о стенки и то, как из них складывается давление.
Открыть опыт
2

Газ давит одинаково во все стороны

У твёрдого тела давление передаётся только в сторону приложенной силы. У газа — по всем направлениям сразу.
Откуда берётся это отличие2

В кристалле атомы стоят рядами. Прижали сверху — расстояния уменьшились по вертикали, а по горизонтали нет. Значит и силы отталкивания возникают только по вертикали: на дно сосуда давление есть, на боковые стенки нет.

Молекулы газа летят во всех направлениях, поэтому ударам всё равно, где стенка: дно, крышка или бок.

3

От чего зависит давление газа

Сжали газ — давление выросло. Нагрели — тоже выросло.
Разбор обоих случаев3

Сжатие. Объём меньше — та же порция молекул чаще добегает до стенки, ударов в секунду больше, давление выше.

Нагрев. Молекулы движутся быстрее: удары и чаще, и сильнее. Давление растёт при неизменном объёме.

Именно поэтому баллон нельзя бросать в костёр, а на шине летом давление выше, чем зимой.

Разобранные примеры
Почему газ давит на стенки сосуда во все стороны одинаково?разбор
  1. Молекулы газа движутся хаотично во всех направлениях.
  2. Ударов о каждую стенку в среднем одинаковое количество.
  3. Поэтому давление газа не зависит от направления — в отличие от давления столба жидкости.
Ответ: из-за хаотичного движения молекул
Газ в закрытом баллоне нагрели. Что произошло с давлением и почему?разбор
  1. При нагревании молекулы движутся быстрее.
  2. Удары о стенки становятся чаще и сильнее.
  3. Давление растёт, хотя объём и количество газа не изменились.
Ответ: давление выросло