Номер 4, страница 136 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

4. Почему давление газа увеличивается при его сжатии и уменьшается при расширении?

4. Давление газа, согласно молекулярно-кинетической теории, создается ударами его молекул о стенки сосуда. Величина давления зависит от того, как часто и с какой силой молекулы ударяются о поверхность. Рассмотрим два процесса: сжатие и расширение, предполагая, что температура газа не меняется (или не рассматривая ее изменение как основной фактор).

При сжатии газа:

Когда мы сжимаем газ, мы уменьшаем объем ($V$), в котором он находится. При этом количество молекул газа ($N$) в этом объеме остается прежним (если сосуд герметичен). В результате концентрация молекул, то есть их число в единице объема ($n = N/V$), увеличивается. Так как молекулы находятся в меньшем пространстве, они начинают сталкиваться со стенками сосуда значительно чаще. Увеличение частоты ударов молекул на единицу площади стенки и приводит к увеличению давления.

Для идеального газа при постоянной температуре этот процесс описывается законом Бойля-Мариотта: $p \cdot V = \text{const}$ Из этой формулы следует, что давление ($p$) обратно пропорционально объему ($V$). Следовательно, при уменьшении объема давление возрастает.

При расширении газа:

При расширении газа происходит обратный процесс. Объем ($V$), занимаемый газом, увеличивается. Концентрация молекул ($n = N/V$) уменьшается. Молекулам приходится преодолевать большие расстояния, чтобы долететь от одной стенки до другой. В результате число ударов молекул о стенки сосуда в единицу времени уменьшается. Уменьшение частоты ударов приводит к снижению давления газа.

Закон Бойля-Мариотта ($p \cdot V = \text{const}$) также подтверждает это: при увеличении объема ($V$) давление ($p$) должно уменьшаться, чтобы их произведение оставалось постоянной величиной.

Ответ: Давление газа увеличивается при сжатии, потому что уменьшение объема приводит к росту концентрации молекул и, как следствие, к увеличению частоты их ударов о стенки сосуда. При расширении, наоборот, объем увеличивается, концентрация молекул и частота их ударов о стенки уменьшаются, что приводит к снижению давления.