От чего зависит давление идеального газа?

Давление идеального газа (идеализированной модели газа в физике, где пренебрегается взаимодействием молекул газа между собой и их размерами) можно представить разными эквивалентными формулами, например:

$p=nkT$,

где

$p$ — давление газа;
$n=\frac{N}{V}$ — концентрация молекул (атомов) газа;
$k$ — постоянная Больцмана;
$T$ — абсолютная температура (та, которая выражается в градусах Кельвина).

Давление газа характеризирует свойство частиц газа ударять об стенки сосуда с некоторой силой. Из приведенной выше формулы следует, что давление газа тем больше, чем больше концентрация этих частиц. Это количество $N$ молекул (атомов) в единице объёма $V$. Понятно, что чем больше концентрация, тем больше частиц газа ударяют об стенку сосуда за единицу времени. И также давление зависит от температуры. Это объясняется тем, что при повышении температуры увеличивается кинетическая энергия молекул газа (их скорость) вследствие чего эти частицы ударяются об стенки с большей силой.

Давление газа можно выразить уравнением Менделеева — Клапейрона

$p=\frac{\nu RT}{V}$,

где

$\nu$ — количество вещества;
$R$ — универсальная газовая постоянная, равная произведению постоянной Больцмана на число Авогадро;
$V$ — объём, занимаемый газом;
$T$ — абсолютная температура.

Видно, что чем меньше объём газа, тем больше его давление. Это подтверждается тем фактом из повседневного опыта, что сжимая газ можно добиться очень высоких давлений.

Обе эти формулы называют также уравнением состояния идеального газа потому что в них входят три макроскопические термодинамические величины: давление $p$, объём $V$ и температура $T$. Обе формулы являются разными записями одного и того же.

Теги: термодинамика, идеальный газ, уравнение состояния, давление идеального газа, уравнение Менделеева — Клапейрона