Номер 3, страница 125 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

3. Как меняется давление газа при его нагревании, почему?

3. При нагревании газа, находящегося в замкнутом сосуде (то есть при постоянном объеме), его давление увеличивается. Это явление объясняется как на микроскопическом уровне (поведение молекул), так и на макроскопическом (газовые законы).

Почему давление увеличивается?

С точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ):

1. Газ представляет собой совокупность огромного количества молекул, которые находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении.

2. Температура является мерой средней кинетической энергии движения этих молекул. Когда мы нагреваем газ, мы передаем ему энергию, что приводит к увеличению его температуры.

3. Увеличение температуры означает, что средняя кинетическая энергия молекул газа возрастает. Так как масса молекул остается неизменной, возрастает их средняя скорость движения.

4. Давление газа на стенки сосуда создается за счет многочисленных ударов молекул об эти стенки. Когда молекулы начинают двигаться быстрее, происходят два эффекта:

- Молекулы ударяются о стенки чаще, так как им требуется меньше времени, чтобы преодолеть расстояние между стенками.

- Каждый удар становится сильнее, так как молекула обладает большим импульсом, и при столкновении со стенкой передает ей больший импульс.

5. Совокупное действие этих двух факторов — увеличение частоты и силы ударов — приводит к росту общей силы, действующей на внутреннюю поверхность сосуда, а следовательно, к увеличению давления (давление — это сила, приходящаяся на единицу площади).

С точки зрения газовых законов:

Этот процесс описывается законом Шарля (для изохорного процесса, то есть процесса при постоянном объеме $V = \text{const}$). Закон гласит, что для данной массы газа давление прямо пропорционально абсолютной температуре ($T$, измеряемой в кельвинах).

Математически это записывается как:

$\frac{P}{T} = \text{const}$

Из этой формулы следует, что при увеличении температуры $T$ давление $P$ также должно увеличиваться, чтобы их отношение оставалось постоянным. Например, если абсолютная температура газа увеличится в 2 раза, то и его давление в замкнутом сосуде также увеличится в 2 раза.

Ответ: При нагревании газа в замкнутом объеме его давление увеличивается. Это происходит потому, что с ростом температуры молекулы газа начинают двигаться быстрее, в результате чего они чаще и с большей силой ударяются о стенки сосуда.