Давление газа. Зависимость давления газа от объёма, температуры.

Давление газа. Зависимость давления газа от объёма, температуры. г. Москва, Восточный округ. АНО ОО "Русская Международная Школа" (Ловцова Анжелика Фёдоровна-учитель физики и астрономии).

Киты, окружающие рыбу с помощью пузырьков воздуха⁠⁠ https://vgif.ru/gifs/166/vgif-ru-40056.gif

Кит пускает пузырьки, чтобы загнать рыбу в ловушку Кормление при помощи ловушек из пузырей воздуха – сложная стадная техника, используемая горбатыми китами. Животные окружают свою добычу – обычно лосося, сельдь или криль и начинают пускать пузыри воздуха, которые загоняют рыбу в плотный круг. Изначально выдыхает под водой один из китов, затем к нему присоединяются остальные киты. Животные окружают рыбу своеобразной спиралью из пузырьков, из которой она уже не в состоянии выбраться. Диаметр подобной сети может доходить до 30 м.

https://pikabu.ru/story/vozdushnyie_sharyi_6949518#comments

Давление газа

• Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находятся. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Хотя сила удара одной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создаёт давление газа.

Давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Давление газа на стенки сосуда создается ударами молекул газа.

Вывод:

• Давление создается ударами беспорядочно движущихся молекул.

Газ давит на стенки по всем направлениям одинаково.

Разбор опыта №1

• В опыте №1 молекулы газа движутся и постоянно ударяются о стенки шарика и внутри и снаружи. Если откачать воздух число молекул вокруг оболочки шарика уменьшиться, но внутри шарика их количество не изменилось. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки становиться меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка принимает форму шара. Это значит, что газ давит на её стенки по всем направлениям одинаково.

При уменьшении объема газа его давление увеличивается, т.к. плотность увеличивается и чаще удары.

При увеличении объема давление уменьшается, т.к. плотность уменьшается и удары реже, если масса и температура газа остаются неизменными.

Опыт №2.

На рисунке а) изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень.

• При вдвигании поршня объём воздуха в трубке уменьшается, т.е. газ сжимается (Число молекул в каждом кубическом сантиметре увеличивается, от этого увеличивается число ударов о стенки сосуда - давление газа станет больше). Резиновая трубка при этом выгибается наружу, что указывает на то, что давление в трубке увеличилось (рисунок б)).
• При вытягивании поршня из трубки (рисунок в)) объём воздуха в трубке увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается, от этого уменьшается число ударов о стенки сосуда - давление газа станет меньше.

Рис

Как создаётся давление газа?

Вывод 1:

• Газ оказывает по всем направлениям одинаковое давление.

Шар Паскаля

Поршень давит на воду в трубке.

Давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар.

Если нагреть газ при постоянном объеме, не меняя плотности газа,то скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается .

Двигаясь быстрее , молекулы будут чаще и сильнее ударяться о стенки сосуда.

Значит, чем выше температура, тем больше давление газа в закрытом сосуде.

Закон Паскаля: Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково по всем направлениям.

Газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Паскаль Блез

1623-1662

К. р.№3,зад. 6

Рис.94, стр.86

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется , что давление, производимое на них, передаётся не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа.

От чего зависит давление газа?

Опыт №2 . Объём сосуда уменьшили. Как изменилось давление? Поясните.

При увеличении объёма газа расстояние между молекулами увеличивается, число с ударов о стенки сосуда уменьшается и давление газа становиться меньше .

При уменьшении объёма газа количество его молекул остаётся прежним, но расстояние между ними уменьшится, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки сосуда возрастает и тогда возрастает давление газа.

Опыт №3 . Как зависит давление газа от его температуры?

Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее молекулы газа будут ударятся о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар о стенку сосуда станет сильнее. Поэтому стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объём не изменяются.

Опыт №2. Вывод:

• При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

Опыт №3. Вывод:

• При увеличении температуры газа его давление увеличивается при условии, что масса и объем газа остаются неизменными.

Общий вывод:

• 1. Давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда .

• 2. Газ оказывает по всем направлениям

одинаковое давление.

Вывод:

• Чем больше молекул, тем больше давление газа.
• Чем больше масса газа, тем больше давление при неизменяющихся объеме и температуре.

Вывод:

• Чем больше молекул, тем больше давление газа.
• Чем больше масса газа, тем больше давление при неизменяющихся объеме и температуре.

Качественные задачи:

• 1. Почему мяч, вынесенный из комнаты на улицу зимой, становится слабо надутым?
• 2. Почему при проколе камеры велосипедного колеса давление воздуха в ней уменьшается?

Летчики говорят:

Воздух – это то, что дает опору нашим крыльям. Без воздуха не могли

бы летать

самолеты.

Врачи говорят:

Воздух – это то, чем мы дышим.

Без воздуха жить нельзя!

Космонавты говорят:

Воздух затрудняет посадку модуля ракеты.

Очень уж он

раскаляется

от трения

о воздух.

Астрономы говорят:

Воздух - это то, что мешает нам наблюдать звезды. Он движется, звезды из-за этого мерцают и расплываются.

А инженеры говорят:

Воздух – это прекрасный работник, если его собрать, запереть в подходящей посуде да хорошенько сжать,

он многое может сделать.

В шинах велосипеда, мотоцикла и автомобиля сжатый воздух смягчает все толчки и удары на неровностях пути.

Сжатый воздух может занимать значительно меньше места, чем при обычных условиях. Поэтому при хранении и перевозке газ сжимают.

На применении сжатого воздуха основано действие различных пневматических устройств (от латинского слова "пневматикос" - воздушный).

Отбойный молоток

Сжатый воздух открывает и закрывает двери в автобусах, в троллейбусах и поездах.

Сделайте вывод по итогам урока

• 1.Газ создаёт давление ударами молекул
• 2. Давление газа прямо пропорционально температуре
• 3. Давление газа обратно пропорционально объёму

Какие правила хранения газа в баллоне можете предложить?

Почему баллоны с газом нельзя оставлять на солнце, держать возле огня?

Почему газовые баллоны хранят крепко закрытыми?

Автомобиль с газовым двигателем

Домашнее задание

Учебник. Перышкин. Физика 7 класс. § 36 Давление газа. Конспект сделать и выучить. Презентация. Письменно ответить на вопросы:

1 . Какие свойства газов отличают их от твердых тел и жидкостей?

2. Как на основе учения молекулярно - кинетической теории объяснить давление газов?

3. Как доказать, 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?

Закрепление материала.

1. Какие свойства газов отличают их от твердых тел и жидкостей?

Закрепление материала.

4. Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?

Закрепление материала.

5. В каком состоянии газ производит большее давление: в холодном или нагретом? Почему?

Закрепление материала.

6. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?

Решение задач.

469. В сосудах, изображенных на рисунке 114, кран К открыт. Чему равно давление газа в правом сосуде?

Ответ: Объем газа по всему объему одинаковый. Таким образом, давление газа в правом сосуде также составляет 0,016 Па.

Решение задач.

470. Из баллона медленно выпустили половину газа. Как изменилось давление газа в баллоне? Объясните почему.

Ответ: Так как молекул стало в 2 раза меньше, значит и число ударов о стенки сосуда стало в 2 раза меньше. Таким образом, давление газа уменьшится в 2 раза.

Решение задач.

472. Массы одного и того же газа в двух одинаковых закрытых сосудах одинаковы. Один из этих сосудов находится в теплом помещении, а другой – в холодном. В каком из сосудов давление газа больше? Почему?

Ответ: При прочих равных условиях давление газа определяется скоростью движения его молекул. Температура газа в баллоне, находящемся в теплом помещении, выше. Поэтому и давление газа в этом сосуде выше.

Решение задач.

474. У костра можно видеть, как от горящих поленьев с треском разлетаются искры. Почему?

Ответ: Воздух и пары жидкости, содержащиеся в дереве, при нагревании расширяются и разрушают древесные волокна.

Домашнее задание:

Прочитать материал параграфа № 36,ответить на вопросы устно после параграфа. Задание №25 на стр. №119 под номером 2 выполнить письменно в тетрадях.

Интересный факт!

Большой взрыв произошел более 15 миллиардов лет назад.

Из плотных  облаков пыли и газа возникли звезды. Звезда - это огромный шар из яркого раскаленного газа. Шар растет, частички спрессовываются, и давление внутри шара увеличивается. В конце концов давление становится таким большим, что увеличивает температуру газа, и он начинает светиться.

Когда давление и температура внутри шара становятся очень высокими, начинают происходить термоядерные реакции. Такой звездой является Солнце.

Вычислить силу, действующую на парус яхты площадью 60 м 2 , если давление ветра 80 Па.

Вычислить силу, действующую на парус яхты площадью 60 м 2 , если давление ветра 80 Па.

Дано:

Решение :

S= 60

p = 80 Па

F -?

F=p · S=80

Ответ: F = 4,8 кН

Какое давление оказывает на грунт гранитовая колонна объемом 6 м 3 , если площадь основания ее 1,5 м 2 .

Плотность гранита 2600 кг/м 3 .

Задача 2.

Какое давление оказывает на грунт гранитовая колонна объемом 6 м 3 , если площадь основания ее 1,5 м 2 . Плотность гранита 2600 кг/м 3 .

Решение:

Дано:

S= 1,5 м 2

= 2600

V= 6 м 3

F = P = mg = 15 600 кг∙10 =156000 Н

Ответ: p = 104 кПа

Чему равно давление на рельсы четырехосного вагона массой 60 т, если площадь соприкосновения одного колеса с рельсами 10 см 2 ?

Чему равно давление на рельсы четырехосного вагона массой 60 т, если площадь соприкосновения одного колеса с рельсами 10 см 2 ?

Дано: СИ

Решение :

m = 60 т = 60 000 кг

S 1 = 10 = 0,001

N=8

N- число колес

S=8 · S 1 = 8 ·0, 001 =0 ,008

-площадь 8 колес

p -?

F = P =mg = 60 000 кг∙10

= 600 000 Н

Ответ: 75 000 кПа

Вариант 1

Вариант 2

3 гПа=…Па; 0,2 кПа=…Па

4 гПа=….Па; 0,3 кПа=…Па.

5 000 Па=…кПа; 6400 Па=…кПа

Трактор массой 11200 кг имеет ширину гусеницы 39 см, длину 4,2 м . Определите давление этого трактора на почву.

8 000Па=…кПа; 4 200 Па=…кПа

Трактор массой 9500 кг имеет ширину гусеницы 42 см, длину 4,5 м . Определите давление этого трактора на почву.

Мальчик массой 47,6 кг стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,7 м, ширина 8 см. Какое давление оказывает мальчик на снег?

Мальчик массой 45,6 кг стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,9 м, ширина 8 см. Какое давление оказывает мальчик на снег?

Используемые источники

• Фиика.7 класс. Пёрышкин, Иванов 2023.
• Физика.Задачник.7-9 кл.Лукашик.
• https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&text= давление%20газа

Спасибо за внимание.