מה גורם ללחץ גז?

הלחץ שמפעיל גז נובע מתנועת המולקולות שלו. מולקולות גז מסתובבות בחופשיות, מקפצות מעל קירות המכולה וזה מזה. כאשר המולקולות קופצות מכשול, הן מעבירות כמות קטנה של כוח. שינוי הכיוון עקב המכשול מביא לשינוי מומנטום שדוחף את המכשול.

כאשר מולקולות רבות משנות מומנטום על קיר מיכל, הלחץ יכול להיות משמעותי. המומנטום הוא פרופורציונאלי למהירות, ומהירות המולקולות בהן תלויה בטמפרטורה. ככל שטמפרטורת הגז עולה, המולקולות נעות מהר יותר, והלחץ שהן מפעילות עולה. העובדות לפיהן גזים מפעילים לחץ וכי הלחץ תלוי בטמפרטורת הגז ניתנות לשימוש בדרכים מעניינות רבות לביצוע עבודה מועילה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

לחץ גז נגרם על ידי מולקולות גז שמקפצות מעל דפנות המכולות זו לזו. בכל פעם שמולקולה משנה כיוון מכיוון שהיא פוגעת בקיר, שינוי המומנטום גורם לדחיפה קטנה. בגלל המספר הרב של מולקולות המעורבות, הדחיפות מסתכמות בלחץ מורגש שניתן להשתמש בו להפעלת מכונות וכלים.

כאשר מולקולות הגז קופצות מקירות המכולה שלהן, הן מפעילות כוח. לחץ גז מוגדר ככוח ליחידת שטח המיוצר על ידי הגז. תלוי במטרת המדידה, משתמשים בדרך כלל ביחידות שונות. במערכת האנגלית, יחידת הלחץ היא פאונד לאינץ 'מרובע. במערכת המטרית מדובר בניוטונים למטר מרובע, הנקראים פסקל. במטאורולוגיה, האטמוספירה שווה 14.7 פאונד לאינץ 'מרובע או 101.325 קילופסקלים.

גזים הם נוזלים, כלומר הם זורמים מנפח בלחץ גבוה ללחץ נמוך. נפחים המכילים יותר גז או גז בטמפרטורה גבוהה יותר הם בעלי לחץ גבוה יותר מאלו המכילים פחות גז או שהם קרירים יותר. משמעות הדבר היא שניתן לגרום לגז לזרום ממיכל אחד למשנהו על ידי הגדלת הלחץ במיכל הראשון, על ידי הוספת גז נוסף או על ידי חימום המיכל. מאפיין זה של לחץ גז הוא הבסיס למנועים ומכונות רבות המשמשות במפעלים ותחבורה.

דוגמה ליישום המשתמש בלחץ גז לצורך הובלה הוא המנוע של מכונית. דלק או סולר מוסיפים לאוויר ודוחסים אותם במנוע. הדלק נשרף, מחמם את הגז ומייצר לחץ לדחיפת בוכנות המנוע. במקרה זה, חום מהדלק הבוער יוצר את לחץ הגז להפעלת מנוע הרכב.

עבור כלי אוויר דחוס, אוויר נוסף ולא חום מניע את המכונות. מדחס מוסיף אוויר למיכל אוויר שמעביר אוויר בלחץ לכלים השונים. הכלים משתמשים בלחץ האוויר כדי להבריג ברגים, לנקב חורים או חלקי ציפורניים יחד. האוויר זורם ממיכל הלחץ הגבוה דרך הכלים ללחץ הנמוך של האטמוספירה. כאשר האוויר זורם החוצה, הוא מניע את הכלים.

דוגמאות נוספות ללחץ גז בפעולה ניתן למצוא בפחי סודה, צמיגי רכב ואופניים, פחי ריסוס ומטפים. המולקולות הגורמות ללחץ גז תורמות כל אחת לכוח זעיר שיכול להצטבר לעבודה מועילה בסולם העצמים הפיזיים.