Однако, как было сказано в § 227, закон Бойля — Мариотта перестает оправдываться, если перейти к большим давлениям. И это обстоятельство может быть пояснено, как считал еще М. В. Ломоносов, на основании молекулярных представлений.
433
С одной стороны, в сильно сжатых газах размеры самих молекул являются сравнимыми с расстояниями между молекулами. Таким образом, свободное пространство, в котором движутся молекулы, меньше, чем полный объем газа. Это обстоятельство увеличивает число ударов молекул о стенку, так как благодаря ему сокращается расстояние, которое должна пролететь молекула, чтобы достигнуть стенки.
С другой стороны, в сильно сжатом и, следовательно, более плотном газе молекулы заметно притягиваются к другим молекулам гораздо большую часть времени, чем молекулы в разреженном газе. Это, наоборот, уменьшает число ударов молекул о стенку, так как при наличии притяжения к другим молекулам молекулы газа движутся по направлению к стенке с меньшей скоростью, чем при отсутствии притяжения. При не слишком больших давлениях более существенным является второе обстоятельство и произведение pV немного уменьшается. При очень высоких давлениях большую роль играет первое обстоятельство и произведение pV увеличивается.
Итак, и закон Бойля — Мариотта и отступления от него подтверждают молекулярную теорию.
§ 231. Изменение объема газа при изменении температуры.
Мы изучали, как зависит давление некоторой массы газа от температуры, если объем остается неизменным, и от объема, занимаемого газом, если температура остается неизменной. Теперь установим, как ведет себя газ, если меняются его температура и объем, а давление остается постоянным. Рассмотрим такой опыт. Коснемся ладонью сосуда, изображенного на рис. 384, в котором горизонтальный столбик
Рис. 384. Рука нагревает воздух в сосуде A, объем воздуха увеличивается, и ртутная капля К смещается вправо. Давление остается неизменным и равным давлению атмосферы далее