Молекулы газа держатся на расстоянии друг от друга и находятся в постоянном движении. Они продолжают двигаться в одном направлении, пока не соприкоснутся с предметом. Газ расширяется при помещении в закрытый контейнер. Молекулы продолжают двигаться, заполняя контейнер. Они ударяются о стенки контейнера, и каждый удар создает давление. На давление закрытого контейнера влияют три фактора.
Основы давления
Давление газа в закрытом контейнере возникает в результате попадания молекул газа внутрь контейнера. Молекулы перемещаются и пытаются покинуть контейнер. Когда они не могут убежать, они ударяются о внутреннюю стену, а затем подпрыгивают. Чем больше молекул ударяется о внутреннюю стенку контейнера, тем больше давление. Эта концепция представляет собой кинетическую теорию газов.
Поднимая жару
Изменение температуры влияет на давление в закрытой емкости. Поднимите температуру, и давление возрастет. Это происходит из-за повышенного движения молекул газа. Удвойте температуру, и вы удвоите давление. Это объясняет, почему на аэрозольных баллончиках есть предупреждения о воздействии тепла. Бросьте аэрозольный баллончик в огонь, и он взорвется в точке, когда его стенки больше не смогут выдерживать повышенное давление его содержимого. Два французских ученых, Жак Шарль и Жозеф Луи Гей-Люссак, первыми продемонстрировали этот принцип; закон, объясняющий это, носит их имена.
Больше давления, меньший объем
Объем газа и его давление обратно пропорциональны. Уменьшите громкость, и давление возрастет. Это соотношение называется законом Бойля в честь Роберта Бойля, который первым заметил, что повышенное давление снижает объем. По мере того, как объем, занимаемый газом, уменьшается, молекулы газа прижимаются ближе друг к другу, но их движение продолжается. Им нужно преодолеть меньшее расстояние, чтобы удариться о стенки контейнера, поэтому они ударяют чаще, создавая большее давление. Этот фактор лежит в основе автомобильного поршня. Он уплотняет топливно-воздушную смесь в цилиндре, тем самым увеличивая давление в цилиндре.
Плотность газа
Увеличьте количество частиц в контейнере, и давление системы внутри контейнера возрастет. Чем больше молекул, тем больше ударов о стенки контейнера. Увеличение количества частиц означает, что вы увеличили плотность газа. Этот третий фактор является частью закона идеального газа, который объясняет, как эти три фактора - температура, объем и плотность - взаимодействуют друг с другом.