Номер 7, страница 14, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 17. Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля - номер 7, страница 14.

Условие.

7. Объясните, почему при уменьшении объёма сосуда давление газа увеличивается.

Решение.

Давление газа в сосуде создается непрерывными ударами его молекул о стенки этого сосуда. Если уменьшить объем сосуда, при этом сохраняя количество газа (массу) и его температуру постоянными, то произойдут следующие изменения.

Во-первых, концентрация молекул газа (то есть их количество в единице объема) увеличится, так как то же число молекул теперь занимает меньшее пространство. Это означает, что молекулы будут находиться ближе друг к другу и к стенкам сосуда.

Во-вторых, из-за уменьшения доступного пространства молекулы будут чаще сталкиваться со стенками сосуда. Увеличение частоты столкновений означает, что за одно и то же время на стенки будет действовать большая суммарная сила со стороны молекул.

Давление определяется как сила, действующая перпендикулярно поверхности, отнесенная к площади этой поверхности ($p = F/S$). Поскольку общая сила воздействия на стенки увеличивается, давление газа также возрастает.

Этот физический принцип математически описывается законом Бойля-Мариотта для изотермического процесса (процесса при постоянной температуре). Закон гласит, что для данной массы газа произведение его давления на объем является постоянной величиной:

$p \cdot V = \text{const}$

Из этой формулы следует, что давление $\text{p}$ обратно пропорционально объему $\text{V}$. Таким образом, при уменьшении объема давление должно увеличиваться, чтобы их произведение оставалось неизменным.

Ответ: При уменьшении объема сосуда концентрация молекул газа увеличивается. В результате молекулы чаще ударяются о стенки сосуда, что приводит к увеличению силы, действующей на стенки, и, следовательно, к росту давления.