Paine kaasuissa [korvaa oppitunnin "Paine kaasuissa"]

Lina! Katso kuinka jättimäinen ilmapalloni on! Kuinka paljon isommaksi uskoisit sen voivan kasvaa? Minusta se ei ole hyvä… … idea. Miksi Leonin ilmapallo räjähti?

Kun Leon puhaltaa ilmapalloon, hän täyttää sen ilmalla. Ilma koostuu pienistä hiukkasista, jotka liikkuvat kaikkiin suuntiin - aivan kuten mikä tahansa muukin kaasu! Kun hiukkaset liikkuvat, ne törmäävät toisiinsa ja osuvat ilmapallon sisäpintaan. Kun ilmahiukkaset osuvat ilmapallon sisäpintaan, ne kohdistavat siihen voimaa. Tämä luo paineen.

Paineen määrä riippuu voimasta jolla hiukkaset osuvat ilmapallon pintaan. Mitä enemmän hiukkasia on ilmapallon sisällä ja mitä nopeammin ne liikkuvat, sitä enemmän voimaa he kohdistavat, ja mitä korkeammaksi paine nousee. Jossain vaiheessa ilmapallon seinämät eivät enää kestä painetta ja ne repeävät - ilmapallo räjähtää! Voit saada ilmapallon räjähtämään lisäämällä painetta muillakin tavoilla. Mitä tapahtuu, jos puristat ilmapalloa todella lujasti?

Kun puristat sitä, pienennät tilaa, jossa ilmapallon sisällä olevat hiukkaset voivat liikkua. Hiukkaset törmäävät ja osuvat ilmapallon seinämiin useammin. Tämä lisää painetta ilmapallon sisällä ja saa ilmapallon poksahtamaan. Ilmapallon lämmittämisellä voi olla samanlainen vaikutus. Tämä johtuu siitä, että lämpö saa ilmapallon sisällä olevat ilmahiukkaset liikkumaan nopeammin.

Ja mitä nopeammin ne liikkuvat, sitä enemmän ne osuvat ilmapallon sisäpintaan, ja sitä enemmän painetta ne luovat. Joten, jos jätät ilmapallon, joka on täynnä ilmaa, liian pitkään kuumaan aurinkoon, se räjähtää. Nostatpa painetta lisäämällä ilmaa, pienentämällä tilaa, tai nostamalla lämpötilaa, lopulta paine saavuttaa pisteen jossa ilmapallo ei kestä sitä enää. Ilmapallo räjähtää! Heti kun ilmapallo räjähtää, ilmahiukkaset syöksyvät ulos puhjenneen reiän läpi ja leviävät.

Kaasuilla ei ole tiettyä muotoa, joten ne leviävät tasaisesti täyttämään tilan, jossa ne ovat. Mutta ulkoilmaa ei rajoita mikään, aiheuttaako se silti paineen? Kyllä! Vaikka ilmalla ei ole seinämiä, joihin kohdistaa painetta, Maan ilmakehän hiukkasilla on massa ja Maan vetovoima niitä vetää. On arvioitu, että kaikki ilma ilmakehässä painaa yhteensä noin 5 tuhatta biljoonaa tonnia!

Tämä ilmamassa on jakautunut koko planeettamme pinnalle, mutta se aiheuttaa silti merkittävän paineen. Tämä ilmakehän ilmamassan aiheuttama paine maan pinnalla on nimeltään ilmanpaine. Kaasunpaine, mukaan lukien ilmanpaine, vaikuttaa tasaisesti kaikkiin suuntiin. Mutta... ilmanpaine merenpinnan tasolla on paljon korkeampi kuin ilmanpaine Mount Everestillä.

Miksi? Paineen määrä riippuu korkeudesta. Ilma on korkealla ohuempaa, joten hiukkasia ei törmää niin paljon. Ilmakerroksia on myös vähemmän painamassa alaspäin. Joten mitä korkeammalle menet, sitä pienempi paine on.

Kaasun paine on kaasun kohdistaman voiman määrä esineen pinnalle. Mitä enemmän kaasuhiukkasia on ja mitä nopeammin ne liikkuvat, sitä suuremman paineen ne kohdistavat. Tämä pätee suljetussa tilassa, kuten ilmapallossa, tai ulkona, missä ilmamolekyylit ilmakehässä, vetovoiman vetämä, kohdistavat ilmakehän painetta Maahan. Ilmanpaine laskee korkeuden kasvaessa.