De druk die een gas uitoefent, komt van de beweging van zijn moleculen. Gasmoleculen bewegen vrij rond en stuiteren tegen containerwanden en tegen elkaar. Wanneer de moleculen tegen een obstakel stuiteren, brengen ze een kleine hoeveelheid kracht over. De richtingsverandering als gevolg van het obstakel resulteert in een verandering in het momentum dat op het obstakel duwt.
Wanneer veel moleculen van momentum veranderen tegen een containerwand, kan de druk aanzienlijk zijn. Momentum is evenredig met de snelheid en de snelheid waarmee de moleculen bewegen hangt af van de temperatuur. Naarmate de temperatuur van het gas stijgt, bewegen de moleculen sneller en neemt de druk die ze uitoefenen toe. Het feit dat gassen druk uitoefenen en dat de druk afhangt van de gastemperatuur kan op veel interessante manieren worden gebruikt om nuttig werk te verrichten.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Gasdruk wordt veroorzaakt door gasmoleculen die tegen elkaar en tegen de wanden van containers botsen. Elke keer dat een molecuul van richting verandert omdat het een muur raakt, resulteert de verandering in momentum in een kleine duw. Vanwege het grote aantal betrokken moleculen, vormen de duwtjes een merkbare druk die kan worden gebruikt om machines en gereedschappen te laten werken.
Definitie van gasdruk
Wanneer de moleculen van een gas tegen de wanden van hun container stuiteren, oefenen ze een kracht uit. Gasdruk wordt gedefinieerd als de kracht per oppervlakte-eenheid die door het gas wordt geproduceerd. Afhankelijk van het doel van de meting worden vaak verschillende eenheden gebruikt. In het Engelse systeem is de eenheid van druk pond per vierkante inch. In het metrieke stelsel is dit newton per vierkante meter, een pascal genoemd. In de meteorologie is een atmosfeer gelijk aan 14,7 pond per vierkante inch of 101,325 kilopascal.
Hoe gasdruk werkt
Gassen zijn vloeistoffen, wat betekent dat ze van een hogedrukvolume naar een lagedrukvolume stromen. Volumes die meer gas bevatten of gas bij een hogere temperatuur hebben een hogere druk dan die die minder gas bevatten of koeler zijn. Dit betekent dat gas van de ene container naar de andere kan stromen door de druk in de eerste container te verhogen, hetzij door meer gas toe te voegen of door de container te verwarmen. Deze eigenschap van gasdruk is de basis van veel motoren en machines die worden gebruikt in fabrieken en transport.
Gasdruk gebruiken om werk te doen
Een voorbeeld van een toepassing die gasdruk gebruikt voor transport is de motor van een auto. Benzine of diesel wordt aan de lucht toegevoegd en in de motor gecomprimeerd. De brandstof verbrandt, verhit het gas en produceert druk om op de zuigers van de motor te drukken. In dit geval creëert warmte van de brandende brandstof de gasdruk om de automotor te laten werken.
Voor persluchtgereedschap drijft extra lucht in plaats van warmte de machines aan. Een compressor voegt lucht toe aan een luchttank die lucht onder druk aan de verschillende gereedschappen levert. De gereedschappen gebruiken de luchtdruk om bouten, gaten of spijkerdelen in elkaar te schroeven. De lucht stroomt vanuit de hogedruktank door de gereedschappen naar de lage druk van de atmosfeer. Terwijl de lucht naar buiten stroomt, drijft het de gereedschappen aan.
Andere voorbeelden van gasdruk in actie zijn te vinden in frisdrankblikjes, auto- en fietsbanden, spuitbussen en brandblussers. De moleculen die gasdruk veroorzaken, dragen elk een kleine kracht bij die kan oplopen om nuttig werk te doen op de schaal van fysieke objecten.