Ciśnienie w gazach

Na pewno próbowaliście już tak kiedyś robić. Nie jest to tylko dziecinna zabawa. To dobry sposób na eksperymentowanie z ciśnieniem i gazami. Działa to tak. Powietrze, które nas otacza to gaz, który jest mieszanką głównie azotu i tlenu.

Gaz ma swoją masę a grawitacja przyciąga go w dół. Nad głowami mamy kolumnę powietrza, która ciągnie się ponad 100 kilometrów w górę. Kolumna powietrza wywiera na nas nacisk zarówno z góry jak i z boku, a także od dołu. Wywiera nacisk także od wewnątrz, ponieważ oddychając wdychamy powietrze. Podobnie jak ciśnienie w cieczach, ciśnienie w gazach działa na wszystkie strony, nawet w górę.

Ciśnienie powietrza na poziomie morza wynosi około 100 000 Pa (paskali) lub 760 (mmHg) milimetrów słupa rtęci lub jedną atmosferę. Cząsteczki gazu są w ciągłym, chaotycznym ruchu. Jeśli gaz zamkniemy w naczyniu, cząsteczki będą się zderzały ze ściankami naczynia. Ciśnienie będzie zależało od liczby cząsteczek, które zderzą się z danym fragmentem ścianki oraz od siły z jaką cząsteczki uderzą w ścianki naczynia. Jeśli ściśniemy naczynie, cząsteczki będą miały mniej miejsca do poruszania się.

W konsekwencji ilość zderzeń ze ścianką naczynia będzie większa i ciśnienie wzrośnie. Natomiast jeśli podgrzejemy pojemnik, cząsteczki będą poruszały się szybciej i będą uderzały w ścianki z większą częstotliwością, przy wyższym ciśnieniu. Dętka w kole od roweru jest wypełniona powietrzem. Ciśnienie w dętce jest wyższe od ciśnienia na zewnątrz. Powietrze w dętce jest sprężone tak więc cząsteczki powietrza wywierają większy nacisk od środka, Nacisk wywierany przez powietrze i masę ciała rowerzysty na koło z zewnątrz jest mniejszy.

Aby napełnić dętkę powietrzem, którego ciśnienie będzie wyższe od ciśnienia powietrza na zewnątrz, potrzebna jest pompka. Gdy pompujemy koło, cząsteczki powietrza w pompce zbliżają się do siebie - kumulują, a to powoduje sprężenie powietrza w pompce. Jeśli powietrze w pompce będzie bardziej sprężone, niż powietrze w dętce koła, otworzy się zawór i cząsteczki powietrza powędrują do dętki. Ciśnienie rozprzestrzenia się. Jeśli cząsteczki są ściśnięte w jednym miejscu, będą próbowały się rozproszyć i przenieść tam, gdzie miejsca jest więcej.

Będzie się tak działo aż do momentu, gdy cząsteczki rozłożą się równomiernie, zachowując to samo ciśnienie. Pod tym względem ciśnienie działa podobnie w gazach i w cieczach. Ciśnienie rozprzestrzenia się aż do momentu, gdy równomiernie rozłoży się w naczyniu. Gdy mamy do czynienia z ciśnieniem, często bardziej interesują nas różnice ciśnienia, niż samo ciśnienie jako takie. Ciśnienie w tym pojemniku jest wyższe od ciśnienia powietrza na zewnątrz pojemnika.

Gdy mamy do czynienia z ciśnieniem określanym w stosunku do innego, sąsiadującego z nim ciśnienia, nazywamy to nadciśnieniem. Teraz nie ma już nadciśnienia, ciśnienie wyrównało się. W tym pojemniku ciśnienie jest niższe niż w powietrzu poza pojemnikiem. Nazywamy to podciśnieniem lub ciśnieniem ujemnym. Jeśli usuniemy resztę powietrza z pojemnika, tak aby nie było już tam prawie żadnych cząsteczek powietrza, uzyskamy próżnię.

Teraz ciśnienie atmosferyczne wywiera duży nacisk na pojemnik, bo w środku nie ma nic, co mogłoby wywierać nacisk na powietrze. Jeśli pojemnik jest miękki, zostanie zgnieciony. Tak, właśnie tak działa podciśnienie. Dziękuję bardzo. Wystarczy.