Давление газа на стенки сосуда. Закон Дальтона

Давление газа на стенки сосуда

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Давление в сосуде с газом создается ударами молекул о его стенку.

Вследствие теплового движения частицы газа время от времени ударяются о стенки сосуда (рис.1,а). При каждом ударе молекулы действуют на стенку сосуда с некоторой силой. Складываясь друг другом, силы ударов отдельных частиц, образуют некоторую силу давления, постоянно действующую на стенку сосуда. Молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда (рис.1,б).

Рис.1. Давление газа на стенку сосуда: а) возникновение давления вследствие ударов о стенку хаотически движущихся частиц; б) сила давления как результат упругого удара частиц.

На практике чаще всего имеют дело не с чистым газом, а со смесью газов. Например, атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, углекислого газа, водорода и других газов. Каждый из газов, входящих в состав смеси, вносит свой вклад в суммарное давление, которое оказывает смесь газов на стенки сосуда.

Закон Дальтона для газовой смеси

Для газовой смеси справедлив закон Дальтона:

давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений каждого компонента смеси:

$p=p_1+p_2+\dots +p_n\$

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Парциальное давление — давление, которое бы занимал газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси при данной температуре (рис.2).

Рис.2. Закон Дальтона для газовой смеси

С точки зрения молекулярно-кинетической теории закон Дальтона выполняется потому, что взаимодействие между молекулами идеального газа пренебрежимо мало. Поэтому каждый газ оказывает на стенку сосуда давление, как если бы остальных газов в сосуде не было.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Идеальный газ, находящийся в закрытом сосуде, оказывает давление на его стенки. Это объясняется тем что:

1) молекулы прилипают к стенкам сосуда;

2) идеальный газ имеет большую плотность;

3) молекулы газа передают стенкам энергию;

4) молекулы газа передают стенкам импульс.

Ответ

Идеальный газ оказывает давление на стенки сосуда потому, что молекулы газа. ударяясь о стенку сосуда, передают ей свой импульс. Правильный ответ 4).

ПРИМЕР 2

Задание

В закрытом сосуде находится смесь 1 моля кислорода $O_2$ и 2 молей водорода $H_2$ . Сравните парциальные давления обоих газов $p_1$ (давление кислорода) и $p_2$ (давление водорода):

${p_1}/{p_2=0,5;}$
${p_1}/{p_2=1;}$
${p_1}/{p_2=2;}$
${p_1}/{p_2=8.}$

Ответ

Давление газа обусловлено ударами молекул о стенки сосуда, оно не зависит от вида газа. В условиях теплового равновесия температура газов, входящих в состав газовой смеси, в данном случае кислорода и водорода, одинакова. Это значит, что парциальные давления газов зависят от количества молекул соответствующего газа. В одном моле любого вещества содержится $N_A$ молекул. Таким образом, имеется $N_A$ молекул кислорода ( $\nu =1$ моль) и $2N_A$ молекул водорода ( $\nu=1$ моля). А это означает, что парциальное давление водорода в 2 раза больше, чем парциальное давление кислорода, т.е. ${p_1}/{p_2=0,5}$ . Правильный ответ 1).

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Советуем прочитать:

Давление газа на стенки сосуда. Закон Дальтона