Из-за чего возникает давление газа?

Давление, производимое газом на стенки сосуда, достаточно просто объясняется на основе МКТ газов. Это давление возникает вследствие того, что молеку­лы газа, беспорядочно двигаясь, ударяются о стенки сосуда, передавая им при каждом соударении свой импульс. Суммарный импульс, переданный за еди­ницу времени единице площади, — это и есть давле­ние, производимое газом.

Идеальный газ состоит из молекул, которые об­ладают пренебрежимо малым объемом по сравнению с объемом сосуда; между молекулами не действуют силы притяжения; при соударении молекул друг с другом и со стенками сосуда действуют силы оттал­кивания. Идеального газа в природе не существует — это упрощенная модель реального га­за. Такое упрощение позволяет в ряде случаев гораз­до легче решать практические задачи. Реальный газ становится близким по свойствам к идеальному, когда он достаточно нагрет и разрежен.

Существует два основных подхода к изучению газов: с учетом их молекулярного строения и ис­пользованием микропараметров (масса и скорость молекул, их концентрация и т. д.) и без учета моле­кулярного строения, когда газы описывают макро­параметрами (давлением р, объемом V, температу­рой Т).

Между микро- и макропараметрами существует связь, которая выражается основным уравнением МКТ газов:

p=1/3m0nv2

Из этого уравнения видно, что давление газа увеличивается с ростом концентрации его молекул и скорости их движения.

Из основного уравнения МКТ газов также следу­ет, что давление газа пропорционально произведе­нию концентрации молекул на среднюю кинетиче­скую энергию движения молекулы:

 

p=1/3m0nv2=2/3n * m0v2/2= 2/3nEK

Состояние газа описывается уравнением Менделеева—Клапейрона: pV= m/M RT, где m — масса газа,

М — молярная масса газа, R = 8,31 ДжДмоль • К) — универсальная газовая постоянная.

Если масса газа m остается постоянной, то про­цесс изменения состояния газа можно описывать с помощью уравнения Клапейрона:

 

рV/T=const

Если при изменении состояния газа один из мак­ропараметров (р,V или Т) остается постоянным (та­кие процессы принято называть изопроцессами), то из уравнения Клапейрона получаются частные газо­вые законы:

pV — const при Т = const — закон Бойля—Мариотта;

V/T= const при  р =const — закон Гей-Люссака;

P/T=const при V —=const — закон Шарля.