Co powoduje ciśnienie gazu?

Ciśnienie wywierane przez gaz pochodzi z ruchu jego cząsteczek. Cząsteczki gazu poruszają się swobodnie, odbijając się od ścian pojemnika i od siebie. Kiedy cząsteczki odbijają się od przeszkody, przenoszą niewielką siłę. Zmiana kierunku spowodowana przeszkodą powoduje zmianę pędu, który popycha przeszkodę.

Kiedy wiele cząsteczek zmienia pęd na ścianę pojemnika, ciśnienie może być znaczne. Pęd jest proporcjonalny do prędkości, a prędkość, z jaką poruszają się cząsteczki, zależy od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury gazu cząsteczki poruszają się szybciej, a wywierane przez nie ciśnienie wzrasta. Fakt, że gazy wywierają ciśnienie i że ciśnienie zależy od temperatury gazu, można wykorzystać na wiele ciekawych sposobów do wykonywania użytecznej pracy.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Ciśnienie gazu jest powodowane przez cząsteczki gazu odbijające się od ścian pojemnika i od siebie. Za każdym razem, gdy cząsteczka zmienia kierunek, ponieważ uderza w ścianę, zmiana pędu powoduje niewielkie pchnięcie. Ze względu na dużą liczbę zaangażowanych molekuł, naciski sumują się do zauważalnego ciśnienia, które można wykorzystać do uruchamiania maszyn i narzędzi.

Kiedy cząsteczki gazu odbijają się od ścianek pojemnika, wywierają siłę. Ciśnienie gazu definiuje się jako siłę na jednostkę powierzchni wytworzoną przez gaz. W zależności od celu pomiaru powszechnie stosuje się różne jednostki. W systemie angielskim jednostką ciśnienia są funty na cal kwadratowy. W systemie metrycznym jest to niuton na metr kwadratowy, zwany pascalem. W meteorologii atmosfera wynosi 14,7 funtów na cal kwadratowy, czyli 101,325 kilopaskali.

Gazy są płynami, co oznacza, że ​​przepływają z objętości o wysokim ciśnieniu do objętości o niskim ciśnieniu. Objętości zawierające więcej gazu lub gazu w wyższej temperaturze mają wyższe ciśnienie niż te, które zawierają mniej gazu lub są chłodniejsze. Oznacza to, że gaz może przepływać z jednego pojemnika do drugiego poprzez zwiększenie ciśnienia w pierwszym pojemniku, albo przez dodanie większej ilości gazu, albo przez podgrzanie pojemnika. Ta właściwość ciśnienia gazu jest podstawą wielu silników i maszyn stosowanych w fabrykach i transporcie.

Przykładem aplikacji wykorzystującej ciśnienie gazu do transportu jest silnik samochodu. Benzyna lub olej napędowy jest dodawany do powietrza i sprężany w silniku. Paliwo spala się, podgrzewając gaz i wytwarzając ciśnienie, które naciska na tłoki silnika. W takim przypadku ciepło ze spalanego paliwa wytwarza ciśnienie gazu potrzebne do pracy silnika samochodu.

W przypadku narzędzi pneumatycznych maszyny zasilane jest dodatkowym powietrzem, a nie ciepłem. Sprężarka dodaje powietrze do zbiornika powietrza, który dostarcza powietrze pod ciśnieniem do różnych narzędzi. Narzędzia wykorzystują ciśnienie powietrza do skręcania śrub, dziurkowania lub gwoździ. Powietrze przepływa ze zbiornika wysokociśnieniowego przez narzędzia do niskiego ciśnienia atmosfery. Wypływające powietrze napędza narzędzia.

Inne przykłady działania ciśnienia gazu można znaleźć w puszkach po napojach, oponach samochodowych i rowerowych, puszkach z aerozolem i gaśnicach. Każda z molekuł, które powodują ciśnienie gazu, wnosi niewielką siłę, która może się sumować, aby wykonać użyteczną pracę w skali obiektów fizycznych.