Номер 6, страница 135 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 32. Связь между параметрами состояния газа. Задание 31 - номер 6, страница 135.

Условие.

6. Приведите примеры, доказывающие, что давление газа зависит от температуры.

Решение.

Зависимость давления газа от температуры является фундаментальным свойством газов и объясняется молекулярно-кинетической теорией. Согласно этой теории, температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул газа. Давление газа на стенки сосуда создается многочисленными ударами этих молекул.

При увеличении температуры средняя скорость движения молекул газа возрастает. Это приводит к двум последствиям: во-первых, молекулы чаще ударяются о стенки сосуда, и во-вторых, каждый удар становится более сильным, так как молекулы передают стенке больший импульс.

Оба эти фактора ведут к увеличению давления, оказываемого газом на стенки сосуда, при условии, что объем сосуда и количество газа остаются неизменными. Эта зависимость описывается законом Шарля, который гласит, что для данной массы газа при постоянном объеме давление прямо пропорционально его абсолютной температуре:

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

где $\text{P}$ – давление, а $\text{T}$ – абсолютная температура в кельвинах.

Ниже приведены примеры из жизни, доказывающие эту зависимость.

1. Давление в автомобильных шинах. Летом, в жаркую погоду, или после длительной поездки (когда шины нагреваются от трения о дорогу) давление воздуха в шинах увеличивается. Производители автомобилей рекомендуют измерять давление в "холодных" шинах, так как нагрев значительно изменяет показания. И наоборот, зимой, при понижении температуры, давление в шинах падает, и их приходится подкачивать.

2. Аэрозольные баллончики. На любом аэрозольном баллончике (дезодорант, освежитель воздуха, краска) есть предупреждение о том, что его нельзя нагревать и оставлять под прямыми солнечными лучами. Нагрев газа (пропеллента) внутри герметичного металлического баллона приводит к значительному росту давления. Если давление превысит предел прочности баллона, он может взорваться.

3. Надувной мяч на морозе. Если вынести надутый мяч из теплого помещения на мороз, он станет менее упругим. Это происходит потому, что воздух внутри охлаждается, скорость движения его молекул уменьшается, и, следовательно, давление на стенки мяча падает. Если занести мяч обратно в тепло, он снова станет упругим, так как воздух нагреется и давление возрастет.

4. Эксперимент с колбой и воздушным шариком. Простой демонстрационный опыт: на горлышко пустой стеклянной бутылки надевают воздушный шарик. Если опустить бутылку в сосуд с горячей водой, воздух внутри нагреется, его давление увеличится, и шарик начнет надуваться. Если затем переставить бутылку в холодную воду, воздух остынет, давление упадет, и шарик сдуется.

Ответ: Давление газа напрямую зависит от его температуры: при увеличении температуры давление возрастает, а при уменьшении — падает (при постоянном объеме). Это подтверждается такими примерами, как изменение давления в шинах автомобиля в зависимости от погоды, опасность нагрева аэрозольных баллонов, изменение упругости мяча при переносе с холода в тепло, а также простыми физическими экспериментами с нагреванием и охлаждением воздуха в закрытых сосудах.