Одним из важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается в том, что молекулы при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
|
Рис. 1. Демонстрация давления газа
|
Слева на рисунке — так называемая тарелка воздушного насоса. На ней лежит завязанный воздушный шарик с небольшим количеством воздуха (рис. а). Накроем его стеклянным «колоколом» и откачаем из-под него воздух. Мы увидим, что шарик «раздулся», будто в него накачали дополнительную порцию воздуха (рис. б). Однако воздуха в шарике не прибавилось, и его масса осталась прежней. В чем же разгадка противоречия? Как объяснить опыт?
Воздух в шарике постоянно давит на его оболочку изнутри. Но и воздух вокруг шарика давит на его оболочку — снаружи (см. рисунок). Откачивая воздух из-под колокола, мы уменьшаем наружнее давление. В результате внутреннее давление начинает превосходить наружнее и тем самым раздувает оболочку сильнее.
Простейшей моделью молекулярно-кинетической теории является модель идеального газа. В кинетической модели идеального газа молекулы рассматриваются как идеально упругие шарики, взаимодействующие между собой и со стенками только во время упругих столкновений. Суммарный объем всех молекул предполагается малым по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ. В результате каждого столкновения между молекулами и молекул со стенкой скорости молекул могут изменяться по модулю и по направлению; на интервалах между последовательными столкновениями молекулы движутся равномерно и прямолинейно. В модели идеального газа предполагается, что все столкновения происходят по законам упругого удара, т. е. подчиняются законам механики Ньютона.
|