La pressione esercitata da un gas deriva dal movimento delle sue molecole. Le molecole di gas si muovono liberamente, rimbalzando sulle pareti del contenitore e l'una sull'altra. Quando le molecole rimbalzano su un ostacolo, trasferiscono una piccola quantità di forza. Il cambio di direzione dovuto all'ostacolo determina un cambio di slancio che spinge sull'ostacolo.
Quando molte molecole cambiano momento contro una parete del contenitore, la pressione può essere notevole. La quantità di moto è proporzionale alla velocità e la velocità con cui le molecole si muovono dipende dalla temperatura. All'aumentare della temperatura del gas, le molecole si muovono più velocemente e la pressione che esercitano aumenta. I fatti che i gas esercitano una pressione e che la pressione dipende dalla temperatura del gas possono essere usati in molti modi interessanti per svolgere un lavoro utile.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La pressione del gas è causata dalle molecole di gas che rimbalzano sulle pareti del contenitore e l'una sull'altra. Ogni volta che una molecola cambia direzione perché colpisce un muro, il cambiamento di quantità di moto si traduce in una piccola spinta. A causa del gran numero di molecole coinvolte, le spinte si sommano a una notevole pressione che può essere utilizzata per far funzionare macchine e strumenti.
Definizione di pressione del gas
Quando le molecole di un gas rimbalzano sulle pareti del loro contenitore, esercitano una forza. La pressione del gas è definita come la forza per unità di superficie prodotta dal gas. A seconda dello scopo della misurazione, vengono comunemente utilizzate unità diverse. Nel sistema inglese, l'unità di misura della pressione è libbre per pollice quadrato. Nel sistema metrico, è newton per metro quadrato, chiamato pascal. In meteorologia, un'atmosfera equivale a 14,7 libbre per pollice quadrato o 101,325 kilopascal.
Come funziona la pressione del gas
I gas sono fluidi, il che significa che scorrono da un volume ad alta pressione a uno a bassa pressione. I volumi che contengono più gas o gas a una temperatura più elevata hanno una pressione maggiore rispetto a quelli che contengono meno gas o sono più freddi. Ciò significa che il gas può essere fatto fluire da un contenitore all'altro aumentando la pressione nel primo contenitore, aggiungendo altro gas o riscaldando il contenitore. Questa proprietà della pressione del gas è alla base di molti motori e macchine utilizzate nelle fabbriche e nei trasporti.
Utilizzo della pressione del gas per svolgere il lavoro
Un esempio di un'applicazione che utilizza la pressione del gas per il trasporto è il motore di un'auto. La benzina o il gasolio vengono aggiunti all'aria e compressi nel motore. Il carburante brucia, riscaldando il gas e producendo pressione per spingere sui pistoni del motore. In questo caso, il calore del carburante in combustione crea la pressione del gas per azionare il motore dell'auto.
Per gli utensili ad aria compressa, l'aria in più anziché il calore alimenta le macchine. Un compressore aggiunge aria a un serbatoio d'aria che fornisce aria sotto pressione ai vari strumenti. Gli strumenti utilizzano la pressione dell'aria per avvitare bulloni, praticare fori o inchiodare parti insieme. L'aria fluisce dal serbatoio ad alta pressione attraverso gli strumenti alla bassa pressione dell'atmosfera. Quando l'aria fuoriesce, alimenta gli strumenti.
Altri esempi di pressione del gas in azione possono essere trovati in lattine di soda, pneumatici per auto e biciclette, bombolette spray ed estintori. Le molecole che causano la pressione del gas contribuiscono ciascuna con una piccola forza che può sommarsi per svolgere un lavoro utile alla scala degli oggetti fisici.