Η πίεση που ασκεί ένα αέριο προέρχεται από την κίνηση των μορίων του. Τα μόρια αερίου κινούνται ελεύθερα, αναπηδώντας από τους τοίχους των δοχείων και το ένα το άλλο. Όταν τα μόρια αναπηδούν από ένα εμπόδιο, μεταφέρουν μια μικρή ποσότητα δύναμης. Η αλλαγή κατεύθυνσης λόγω του εμποδίου οδηγεί σε αλλαγή της ορμής που ωθεί το εμπόδιο.
Όταν πολλά μόρια αλλάζουν ορμή σε ένα τοίχωμα δοχείου, η πίεση μπορεί να είναι σημαντική. Η ορμή είναι ανάλογη με την ταχύτητα και η ταχύτητα με την οποία κινούνται τα μόρια εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται, τα μόρια κινούνται γρηγορότερα και η πίεση που ασκούν αυξάνεται. Τα γεγονότα ότι τα αέρια ασκούν πίεση και ότι η πίεση εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αερίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολλούς ενδιαφέροντες τρόπους για την εκτέλεση χρήσιμων εργασιών.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Η πίεση του αερίου προκαλείται από μόρια αερίου που αναπηδούν από τα τοιχώματα του δοχείου και το ένα από το άλλο. Κάθε φορά που ένα μόριο αλλάζει κατεύθυνση επειδή χτυπά έναν τοίχο, η αλλαγή της ορμής οδηγεί σε μια μικρή ώθηση. Λόγω του μεγάλου αριθμού των μορίων που εμπλέκονται, οι πιέσεις προσθέτουν έως μια αισθητή πίεση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία μηχανών και εργαλείων.
Ορισμός της πίεσης αερίου
Όταν τα μόρια ενός αερίου αναπηδούν από τα τοιχώματα του δοχείου τους, ασκούν δύναμη. Η πίεση του αερίου ορίζεται ως η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας που παράγεται από το αέριο. Ανάλογα με το σκοπό της μέτρησης, χρησιμοποιούνται συνήθως διαφορετικές μονάδες. Στο αγγλικό σύστημα, η μονάδα πίεσης είναι λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα. Στο μετρικό σύστημα, είναι Newton ανά τετραγωνικό μέτρο, που ονομάζεται pascal. Στη μετεωρολογία, μια ατμόσφαιρα ισούται με 14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα ή 101,325 kilopascals.
Πώς λειτουργεί η πίεση του αερίου
Τα αέρια είναι υγρά, που σημαίνει ότι ρέουν από όγκο υψηλής πίεσης σε χαμηλής πίεσης. Οι όγκοι που περιέχουν περισσότερο αέριο ή αέριο σε υψηλότερη θερμοκρασία έχουν υψηλότερη πίεση από εκείνους που περιέχουν λιγότερο αέριο ή είναι πιο κρύοι. Αυτό σημαίνει ότι το αέριο μπορεί να κάνει να ρέει από το ένα δοχείο στο άλλο αυξάνοντας την πίεση στο πρώτο δοχείο, είτε προσθέτοντας περισσότερο αέριο είτε θερμαίνοντας το δοχείο. Αυτή η ιδιότητα της πίεσης αερίου είναι η βάση πολλών κινητήρων και μηχανών που χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια και μεταφορές.
Χρήση πίεσης αερίου για εργασία
Ένα παράδειγμα μιας εφαρμογής που χρησιμοποιεί πίεση αερίου για μεταφορά είναι ο κινητήρας ενός αυτοκινήτου. Το καύσιμο βενζίνης ή ντίζελ προστίθεται στον αέρα και συμπιέζεται στον κινητήρα. Το καύσιμο καίει, θερμαίνει το αέριο και παράγει πίεση για να πιέσει τα έμβολα του κινητήρα. Σε αυτήν την περίπτωση, η θερμότητα από το καύσιμο καύσης δημιουργεί πίεση αερίου για τη λειτουργία του κινητήρα του αυτοκινήτου.
Για εργαλεία πεπιεσμένου αέρα, ο αέρας παρά η θερμότητα τροφοδοτούν τις μηχανές. Ένας συμπιεστής προσθέτει αέρα σε μια δεξαμενή αέρα που μεταφέρει αέρα υπό πίεση στα διάφορα εργαλεία. Τα εργαλεία χρησιμοποιούν την πίεση του αέρα για να βιδώσουν τα μπουλόνια, τις τρύπες ή τα μέρη καρφιών μαζί. Ο αέρας ρέει από τη δεξαμενή υψηλής πίεσης μέσω των εργαλείων στη χαμηλή πίεση της ατμόσφαιρας. Καθώς ο αέρας ρέει, τροφοδοτεί τα εργαλεία.
Άλλα παραδείγματα πίεσης αερίου σε δράση μπορούν να βρεθούν σε δοχεία σόδας, ελαστικά αυτοκινήτων και ποδηλάτων, δοχεία ψεκασμού και πυροσβεστήρες. Τα μόρια που προκαλούν πίεση αερίου το καθένα συνεισφέρουν μια μικρή δύναμη που μπορεί να προσθέσει για να κάνει χρήσιμη εργασία στην κλίμακα των φυσικών αντικειμένων.