Pressão é uma grandeza física que é calculada da seguinte forma: divida a força de pressão pela área sobre a qual essa força atua. A força de pressão é determinada pelo peso. Qualquer objeto físico exerce pressão porque tem pelo menos algum peso. O artigo discutirá em detalhes a pressão nos gases. Exemplos ilustrarão do que ela depende e como ela muda.
A diferença nos mecanismos de pressão de substâncias sólidas, líquidas e gasosas
Qual é a diferença entre líquidos, sólidos e gases? Os dois primeiros têm volume. Corpos sólidos mantêm sua forma. Um gás colocado em um recipiente ocupa todo o seu espaço. Isso se deve ao fato de que as moléculas de gás praticamente não interagem umas com as outras. Portanto, o mecanismo de pressão de gás é significativamente diferente do mecanismo de pressão de líquidos e sólidos.
Vamos colocar o peso na mesa. Sob a influência da gravidade, o peso continuaria a descer pela mesa, mas isso não acontece. Por quê? Como as moléculas da mesa estão se aproximando das moléculas dequal o peso é feito, a distância entre eles diminui tanto que forças repulsivas surgem entre as partículas do peso e a mesa. Nos gases, a situação é completamente diferente.
Pressão atmosférica
Antes de considerar a pressão das substâncias gasosas, vamos introduzir um conceito sem o qual mais explicações são impossíveis - a pressão atmosférica. Este é o efeito que o ar (atmosfera) ao nosso redor tem. O ar só nos parece sem peso, na verdade ele tem peso, e para provar isso, vamos fazer um experimento.
Pesaremos o ar em um recipiente de vidro. Entra ali através de um tubo de borracha no pescoço. Remova o ar com uma bomba de vácuo. Vamos pesar o frasco sem ar, depois abrir a torneira, e quando o ar entrar, seu peso será somado ao peso do frasco.
Pressão no vaso
Vamos descobrir como os gases agem nas paredes dos vasos. As moléculas de gás praticamente não interagem entre si, mas não se espalham. Isso significa que eles ainda atingem as paredes do vaso e depois retornam. Quando uma molécula atinge a parede, seu impacto atua no vaso com alguma força. Este poder é de curta duração.
Outro exemplo. Vamos jogar uma bola em uma folha de papelão, a bola vai quicar e o papelão vai se desviar um pouco. Vamos substituir a bola por areia. Os impactos serão minúsculos, nem os ouviremos, mas seu poder aumentará. A folha será constantemente rejeitada.
Agora vamos pegar as menores partículas, por exemplo, partículas de ar que temos em nossos pulmões. Nós sopramos no papelão e ele se desviará. Nós forçamosmoléculas de ar atingem o papelão, como resultado, uma força atua sobre ele. O que é esse poder? Esta é a força da pressão.
Vamos concluir: a pressão do gás é causada pelos impactos das moléculas do gás nas paredes do vaso. As forças microscópicas que atuam nas paredes se somam e obtemos o que é chamado de força de pressão. O resultado da divisão da força pela área é a pressão.
Surge a pergunta: por que, se você pegar uma folha de papelão na mão, ela não se desvia? Afinal, está no gás, ou seja, no ar. Porque os impactos das moléculas de ar em um e no outro lado da folha se equilibram. Como verificar se as moléculas de ar realmente atingem a parede? Isso pode ser feito removendo os impactos das moléculas de um lado, por exemplo, bombeando ar.
Experiência
Existe um dispositivo especial - uma bomba de vácuo. Este é um frasco de vidro em uma placa de vácuo. Possui uma junta de borracha para que não haja folga entre a tampa e a placa para que se encaixem firmemente uma na outra. Um manômetro é conectado à unidade de vácuo, que mede a diferença na pressão do ar fora e sob o capô. A torneira permite que a mangueira que leva à bomba seja conectada ao espaço sob o capô.
Coloque um balão levemente inflado sob a tampa. Por ser levemente inflado, os impactos das moléculas dentro e fora da bola são compensados. Cobrimos a bola com uma tampa, ligamos a bomba de vácuo, abrimos a torneira. No manômetro, veremos que a diferença entre o ar interno e externo está crescendo. Que tal um balão? Aumenta de tamanho. Pressão, ou seja, impactos de moléculasfora da bola, ficando menor. As partículas de ar dentro da bola permanecem, a compensação de choques de fora e de dentro é violada. O volume da bola cresce devido ao fato de que a força de pressão das moléculas de ar do lado de fora é parcialmente assumida pela força elástica da borracha.
Agora feche a torneira, desligue a bomba, abra a torneira novamente, desconecte a mangueira para deixar ar sob a tampa. A bola começará a diminuir de tamanho. Quando a diferença de pressão fora e sob a tampa for zero, ela terá o mesmo tamanho de antes do início do experimento. Essa experiência prova que você pode ver a pressão com seus próprios olhos se ela for maior de um lado do que do outro, ou seja, se o gás for retirado de um lado e deixado no outro.
A conclusão é esta: a pressão é uma quantidade que é determinada pelos impactos das moléculas, mas os impactos podem ser mais numerosos e menos numerosos. Quanto mais batidas nas paredes do vaso, maior a pressão. Além disso, quanto maior a velocidade das moléculas atingindo as paredes do recipiente, maior a pressão produzida por este gás.
Dependência da pressão do volume
Digamos que temos uma certa massa do olho, ou seja, um certo número de moléculas. No decorrer dos experimentos que consideraremos, essa quantidade não muda. O gás está em um cilindro com um pistão. O pistão pode ser movido para cima e para baixo. A parte superior do cilindro está aberta, colocaremos um filme de borracha elástica nela. As partículas de gás atingem as paredes do recipiente e o filme. Quando a pressão do ar dentro e fora é a mesma, o filme é plano.
Se você mover o pistão para cima,o número de moléculas permanecerá o mesmo, mas a distância entre elas diminuirá. Eles se moverão na mesma velocidade, sua massa não mudará. No entanto, o número de acertos aumentará porque a molécula precisa percorrer uma distância menor para atingir a parede. Como resultado, a pressão deve aumentar e o filme deve dobrar para fora. Portanto, com a diminuição do volume, a pressão de um gás aumenta, mas desde que a massa do gás e a temperatura permaneçam in alteradas.
Se você mover o pistão para baixo, a distância entre as moléculas aumentará, o que significa que o tempo que elas levarão para atingir as paredes do cilindro e o filme também aumentará. Os hits se tornarão mais raros. O gás do lado de fora tem uma pressão maior do que o do interior do cilindro. Portanto, o filme irá dobrar para dentro. Conclusão: a pressão é uma quantidade que depende do volume.
Dependência da pressão da temperatura
Suponha que temos um recipiente com um gás em baixa temperatura e um recipiente com o mesmo gás na mesma quantidade em alta temperatura. A qualquer temperatura, a pressão de um gás é devida aos impactos das moléculas. O número de moléculas de gás em ambos os vasos é o mesmo. O volume é o mesmo, então a distância entre as moléculas permanece a mesma.
À medida que a temperatura aumenta, as partículas começam a se mover mais rapidamente. Consequentemente, o número e a força de seus impactos nas paredes da embarcação aumentam.
O experimento a seguir ajuda a verificar a exatidão da afirmação de que à medida que a temperatura de um gás aumenta, sua pressão aumenta.
Tomegarrafa, cujo gargalo é fechado com um balão. Coloque-o em um recipiente com água quente. Veremos que o balão está inflado. Se você mudar a água do recipiente para fria e colocar uma garrafa lá, o balão vai esvaziar e até ser puxado para dentro.
