Объясните сущность закона Бойля-Мариотта, пользуясь молекулярно-кинетической теорией.

Закон Бойля–Мариотта утверждает: для данной массы газа при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объему. То есть при уменьшении объема в несколько раз давление во столько же раз увеличивается, и наоборот:

pV = const.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории это объясняется движением молекул газа. Молекулы непрерывно и хаотически движутся и сталкиваются со стенками сосуда. Именно эти удары молекул о стенки создают давление газа.

Если температуру газа не изменять, то средняя кинетическая энергия молекул, а значит, и средняя скорость их движения остаются постоянными. При уменьшении объема сосуда то же количество молекул оказывается в меньшем пространстве. Расстояния между стенками уменьшаются, поэтому молекулы чаще ударяются о стенки сосуда. В результате число ударов за единицу времени на единицу площади увеличивается, и давление возрастает.

Если, например, объем газа уменьшить в 2 раза при неизменной температуре, концентрация молекул увеличится в 2 раза. Скорость молекул при этом не изменится, но их столкновения со стенками будут происходить примерно в 2 раза чаще. Поэтому давление увеличится в 2 раза.

При увеличении объема происходит обратное: концентрация молекул уменьшается, удары о стенки становятся реже и давление газа падает.

Таким образом, закон Бойля–Мариотта является следствием того, что при постоянной температуре скорость теплового движения молекул не меняется, а изменение объема приводит к изменению концентрации молекул и частоты их столкновений со стенками сосуда.