04-г. Давление газа

§ 04-г. Давление газа

Давление может создаваться не только твёрдыми или жидкими телами, но и газами. Например, парусный корабль плывёт по морю именно потому, что на его паруса давит ветер — движущийся газ. Однако покоящиеся газы тоже могут создавать давление. Рассмотрим опыт, подтверждающий это.

Рис. 4.11. При откачивании воздуха из-под колокола завязанный воздушный шарик раздувается сильнее. Так происходит потому, что внутреннее давление в шарике начинает превосходить уменьшившееся давление воздуха вокруг шарика.

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 это не так: воздуха в шарике не прибавилось, ведь он завязан. В чем же разгадка противоречия?

Рис. 4.12. Воздух в шарике постоянно давит на его оболочку изнутри. Но и воздух вокруг шарика давит на его оболочку — снаружи. В зависимости от внешних условий эти давления могут проявляться или же быть незаметными.

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 наружное давление. В результате внутреннее давление начинает превосходить наружное и тем самым раздувает оболочку сильнее.

Рассмотренный опыт с тарелкой и колоколом воздушного насоса продемонстрировал нам, что покоящиеся газы постоянно оказывают давление на окружающие их тела. В зависимости от внешних условий это давление может проявляться или же быть незаметным.

Накачивая или откачивая газ в каком-либо сосуде (например, баллоне), мы увеличиваем или, наоборот, уменьшаем массу газа. Из-за этого изменяется плотность газа — увеличивается или уменьшается. Одновременно изменяется и давление газа — говорят, что оно «повышается» или «понижается» (иногда говорят, что давление «растёт» или «падает»).

Однако давление газа можно изменить не только изменением его плотности, но и другим путём — изменяя температуру газа. При нагревании газа его давление будет возрастать, а при охлаждении — уменьшаться. Рассмотрим пример.

Рис. 4.13. Котел нагревают на пламени горелки. При этом температура содержащегося в нем водяного пара возрастает. Это приводит к повышению давления пара, что и отмечает прибор манометр — его стрелка сдвигается правее.

На рисунке изображён котёл для воды с прочным корпусом и плотно прилегающей крышкой. На котле имеется манометр — прибор, отмечающий повышение или понижение давления пара. При нагревании котла давление пара возрастает, так как мы видим изменившееся положение стрелки манометра и многочисленные струи пара, вырывающиеся из щелей между корпусом и крышкой.

Опыты показывают, что не только водяной пар, но и вообще все газы при нагревании увеличивают свое давление на окружающие тела, а при охлаждении — уменьшают.

Рис. 4.14. Вращающаяся часть турбины называется ротором. На нем расположено огромное количество лопастей. Струя пара, воздействуя на них, приводит ротор в быстрое вращение — несколько тысяч оборотов в минуту.

Паровая турбина. Она применяется на тепловых электростанциях. Сгорающий природный газ или мазут нагревают воду, которая превращается в пар. Его подвергают дальнейшему сильному нагреванию. В результате давление пара значительно возрастает, и его направляют на лопасти ротора турбины (см. фото).

Чем выше давление пара, тем с большей скоростью будет вращаться ротор, тем больше электроэнергии может быть выработано. В современных турбинах давление пара составляет более 10 000 кПа при температуре 300–500 °С.

Читать по теме
Интересные статьи