Номер 3, страница 64 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 17. Давление и средняя кинетическая энергия молекул. Вопросы - номер 3, страница 64.

Условие.

3. По рис. 46 поясните зависимость давления газа от концентрации молекул при изменении его объёма.

Рис. 46

Решение.

3. По рис. 46 поясните зависимость давления газа от концентрации молекул при изменении его объёма.

На рисунке 46 изображена механическая модель, иллюстрирующая природу давления газа. Поток маленьких шариков (модель молекул газа), падающих с желоба 2 на площадку 1, создает постоянную силу давления, которая измеряется с помощью весов. Чем больше шариков падает на площадку в единицу времени, тем большую силу они создают.

Давление газа обусловлено ударами его молекул о стенки сосуда. Концентрация молекул $\text{n}$ определяется как отношение числа молекул $\text{N}$ к объёму $\text{V}$, который они занимают: $n = \frac{N}{V}$.

При изменении объёма газа (при неизменной массе газа, т.е. $N = \text{const}$, и постоянной температуре) изменяется его концентрация:

1. Уменьшение объёма. Если уменьшить объём сосуда $\text{V}$, то молекулы будут находиться в более тесном пространстве. Расстояние между ними сократится, и число молекул в единице объёма, то есть концентрация $\text{n}$, увеличится. В результате молекулы будут чаще ударяться о стенки сосуда. Увеличение числа ударов в единицу времени приводит к увеличению силы, действующей на стенки, и, следовательно, к росту давления $\text{p}$.

2. Увеличение объёма. Если увеличить объём сосуда $\text{V}$, то концентрация молекул $\text{n}$ уменьшится. Молекулы будут реже сталкиваться со стенками, что приведет к уменьшению давления $\text{p}$.

Таким образом, существует прямая пропорциональная зависимость между давлением газа и концентрацией его молекул (при постоянной температуре). Эта зависимость выражается основным уравнением молекулярно-кинетической теории газов: $p = nkT$, где $\text{k}$ - постоянная Больцмана, а $\text{T}$ - абсолютная температура. Из формулы видно, что при $T = \text{const}$, давление $\text{p}$ прямо пропорционально концентрации $\text{n}$.

Ответ: При уменьшении объёма газа его концентрация растет, что приводит к увеличению частоты ударов молекул о стенки сосуда и, как следствие, к увеличению давления. При увеличении объёма концентрация молекул уменьшается, что ведет к снижению давления. Следовательно, давление газа прямо пропорционально концентрации его молекул.