Gazy różnią się od cieczy i ciał stałych tym, że są ściśliwe. Ciecze i ciała stałe nie ulegają ściskaniu (kompresji) nawet pod dużym ciśnieniem.

Można to łatwo sprawdzić za pomocą następujących eksperymentów ¹⁾:

Podczas gdy strzykawkę wypełnioną powietrzem – dwa rysunki po lewej stronie na obrazku – można ścisnąć, nie da się tego zrobić w przypadku strzykawki wypełnionej wodą po prawej stronie.

Weź pustą cienką plastikową butelkę i zamknij ją. Zrób to samo z drugą butelką. Napełnij ją całkowicie wodą, a następnie zamknij.

Ścisnąć butelkę ręką.

Teraz zwiększyć ciśnienie zewnętrzne. Butelka wypełniona powietrzem zostanie ściśnięta, a butelka wypełniona wodą zachowa swój kształt.

Zwiększenie ciśnienia można osiągnąć na różne sposoby. Można zamknąć butelki przed opuszczeniem balonu lub na szczycie góry.

Można też zanurzyć butelki w basenie.

Różnica wysokości 5 metrów w wodzie powoduje taką samą różnicę ciśnienia, jak różnica wysokości w atmosferze od poziomu morza 0 m n.p.m. do 5500 m n.p.m.

• Zbiornik wypełniony gazem lub mieszaniną gazów, który nie wytrzymuje wewnętrznego nadciśnienia, pęknie, co spowoduje wybuchową dekompresję. Dlatego zbiorniki ciśnieniowe są napełniane wodą w celu sprawdzenia ciśnienia, a ponieważ woda nie jest ściśliwa, nadciśnienie podczas pęknięcia znika natychmiast, dzięki czemu nie dochodzi do fali uderzeniowej w otoczeniu.
• Butle z gazem płynnym muszą zawsze mieć poduszkę gazową nad ciekłym propanem, która może wyrównać rozszerzanie się ciekłego propanu w wyniku wzrostu temperatury, bez powodowania wzrostu ciśnienia w butli. Gdyby nie było tej poduszki gazowej, ciśnienie sprężania wzrosłoby bardzo szybko i otworzyłby się zawór nadmiarowy butli. Wprawdzie wzrost temperatury powoduje wzrost ciśnienia w butli, nawet jeśli znajduje się w niej poduszka gazowa, ale nie jest to ciśnienie sprężania, lecz ciśnienie pary, podobnie jak w szybkowarze. Nawiasem mówiąc, nie ma to nic wspólnego z lotami balonem, ale szybkowaru również nie napełnia się całkowicie wodą.
• Ponieważ gazy są ściśliwe, zwiększenie ciśnienia pozwala na przechowywanie większej ilości gazu lub mieszanki gazów w zbiorniku ciśnieniowym.

Ciśnienie pomnożone przez objętość jest stałe (P x V = stała)

Oznacza to, że podwajając ciśnienie, zmniejsza się objętość o połowę.

Wszędzie tam, gdzie gazy są przechowywane w postaci sprężonej, można obliczyć ich zawartość za pomocą ciśnienia pomnożonego przez objętość:

Jeśli zbiornik wodoru ma objętość 73 metrów sześciennych, a maksymalne ciśnienie wynosi 42 bary, to zawiera on 42 x 73 metry sześcienne = 3066 metrów sześciennych przy ciśnieniu 1 bar (odpowiadającym 1000 hPa).

Jeśli 5-litrowa butla z tlenem wskazuje 200 barów, to zawiera ona 200 x 5 litrów = 1000 litrów tlenu przy ciśnieniu 1 bar. To, czy jest to również ilość użytkowa, zależy od różnych czynników. Po pierwsze, od minimalnego ciśnienia, które musi pozostać w zbiorniku, aby nie mógł on zasysać powietrza z otoczenia, co może być szczególnie niebezpieczne w przypadku gazów palnych. Następnie zależy to oczywiście od aktualnego ciśnienia zewnętrznego, a także od adiabatycznego ochłodzenia podczas pobierania gazu.

Uwaga: Wcześniej stosowano oznaczenie ATÜ dla ciśnienia mierzonego od ciśnienia otaczającego powietrza. Również manometry na zbiornikach ciśnieniowych zazwyczaj nie wskazują ciśnienia bezwzględnego, ale nadciśnienie. Jeśli tak ustawiony manometr wskazuje ZERO, oznacza to, że w zbiorniku nie ma próżni, a ciśnienie resztkowe odpowiada ciśnieniu otoczenia.

Również w tym przypadku obowiązuje zasada, że jeśli napełnię oponę dwukrotnie większą ilością powietrza, to jego ciśnienie również się podwoi.

Również gaz nośny balonów gazowych i powietrze w powłoce balonów na ogrzane powietrze podlegają różnym ciśnieniom w zależności od wysokości, a tym samym ciśnienia otoczenia, w którym znajduje się balon. Na poniższym zdjęciu po lewej stronie balon gazowy wypełniony około 1000 metrów sześciennych wodoru, po prawej stronie po zejściu z wysokości około 5800 metrów, wypełniony jeszcze około 500 metrów sześciennych wodoru.

Efekt zmniejszającego się ciśnienia powietrza ilustruje również eksperyment z strzykawką jako mini komorą ciśnieniową.

Tłok strzykawki jest częściowo wysunięty. W wolnej przestrzeni strzykawki znajduje się balon. Wyjście strzykawki jest zamknięte, w filmie palcem, można również użyć kranu. Jeśli teraz tłok zostanie wyciągnięty dalej, ciśnienie powietrza w strzykawce spadnie, a balon się napełni. Odwrotnie, objętość zmniejsza się, gdy tłok jest wciskany do strzykawki, ponieważ wtedy ciśnienie powietrza wzrasta.

Gdy objętość wzrasta, a wraz z nią ciśnienie spada, zmniejsza się nie tylko ciśnienie, ale także gęstość gazu. Jest to czynnik, który odgrywa rolę w obliczaniu siły nośnej i nośności.

Zmiany ciśnienia w atmosferze mają również znaczenie dla pomiaru wysokości. Wysokościomierz mierzy ciśnienie, a następnie przypisuje mu wysokość. Ciśnienie odpowiadające określonej wysokości zostało określone przez Międzynarodową Organizację Lotnictwa Cywilnego (ICAO) w standardowej atmosferze.

Jaka jest różnica między gazami a cieczami, która odpowiada za zmiany ciśnienia w atmosferze?

Gęstość to masa na jednostkę objętości. Jak zachowuje się gęstość gazu, który jest sprężany?

Czy butla z wodorem pod ciśnieniem 200 barów jest lżejsza czy cięższa od tej samej butli, w której wodór znajduje się pod ciśnieniem 50 barów?

Answer form for gas theory - pressure