Закон Паскаля для рідин та газів. Передача тиску рідинами і газами

Опубликованно 22.04.2019 17:50

Закон Паскаля для рідин та газів свідчить, що тиск, поширюючись в речовині, не змінює свою силу і передається в усі боки однаково. Рідкі і газоподібні субстанції ведуть себе під тиском з деякими відмінностями. Різниця обумовлена особливостями поведінки частинок і вагою газів і рідин. У статті ми будемо детально розглядати все це з допомогою наочних експериментів. Чи передається тиск рідини

Візьмемо посудину циліндричної форми, який зверху герметично закритий поршнем. Всередині знаходиться рідина, а на поршні варто гиря. Вона тисне з силою, що дорівнює її вазі. Цей тиск передається рідини. Її молекули, на відміну від частинок твердого тіла, можуть вільно переміщатися відносно один одного. В їх розташуванні немає строгого порядку, вони розкидані хаотично.

Знання про особливості руху частинок різних речовин у подальшому допоможе нам зрозуміти закон Паскаля для рідин та газів. Як будуть вести себе молекули рідини, якщо ми будемо діяти на них з силою тиску гирі? Відповісти на це питання нам допоможе досвід. Як веде себе рідину під тиском

Моделлю рідини будуть скляні кульки, а моделлю судини — коробочка без кришки. Кульки, так само як і частки рідкого речовини, вільно переміщаються в ємності. Візьмемо будь-який предмет, по ширині співпадає з шириною коробочки. Він буде імітувати поршень.

Натиснемо поршнем на рідину. Як поводяться її молекули? Ми бачимо, що вони тиснуть і на дно ємності, і на її стінки. Штовхають один одного і прагнуть випасти з коробочки. Якби це була справжня рідина, то вона прагнула б виплеснутися з посудини. Пізніше, вивчаючи закон Паскаля для рідин і газів, ми побачимо це на досвіді. Із-за того що молекули переміщаються вільно, тиск, який чиниться гірей, передається і в сторони і вниз. А що буде, якщо замінити рідину газом? Як веде себе повітря під тиском

Припустимо, у нас є циліндр з поршнем, заповнений повітрям. Зверху на поршень кладемо вантаж. Як передається тиск, вироблене на газ? Коли поршень рухається вниз, відстань між молекулами у верхній частині газу зменшується, але це ненадовго. Швидкість молекул газу становить сотні метрів в секунду. Відстань між ними набагато більше їх розмірів. Вони рухаються у випадкових напрямках і стикаються між собою.

Коли поршень опускається, частинки просто замикаються в меншому обсязі. В результаті вони частіше вдаряються об стінки посудини, і при зменшенні об'єму газу його тиск збільшується. Цей постулат потрібно запам'ятати, щоб потім легше було зрозуміти закон Паскаля для рідин та газів. Кількість ударів в секунду на кожен квадратний сантиметр практично одне і те ж. Це означає, що тиск, який виробляє поршень, передається в усіх напрямках без зміни. Передача тиску в різних напрямках

Закон Паскаля, передавання тиску рідинами і газами не можна зрозуміти, якщо не розібратися в одній дивацтва: як виходить, що ми тиснемо вниз, а тиск передається і вниз і в сторони? А що якщо до циліндра приєднати трубку, буде тиск передаватися по ній вгору? Проведемо дослід.

Візьмемо два шприци, наповнені водою, і з'єднаємо їх трубкою. Побачимо, як буде передаватися тиск рідиною, яка знаходиться у шприцах. Натиснемо на поршень одного шприца. Сила тиску на поршень, а значить, і на рідину, спрямована вниз. Однак ми бачимо, що поршень другого шприца піднімається вгору. Виходить, що тиск, передаючись через трубку, змінює напрям сили. Цікаво, що шприци можна розмістити не тільки вертикально, але й під прямим кутом один до одного. Результат буде тим же самим.

Виллємо воду, і в шприцах залишиться повітря. Повторимо досвід. В ході експерименту ми побачимо, що і газ передає тиск в усіх напрямках. Різниця з рідиною тільки одна. Якщо максимально опустити поршень одного шприца вниз і зафіксувати його пальцем, то при натисканні на поршень іншого шприца газ буде стискатися. Його обсяг зменшиться приблизно два рази, а поршень намагатиметься відскочити вгору. Цей газ, який прагне збільшити свій обсяг, змушує поршень рухатися вгору. З рідиною було б по-іншому, її б не вдалося так легко стиснути. Закон Паскаля

Передавання тиску рідинами і газами ми будемо вивчати з допомогою досвіду. Його придумав французький фізик Блез Паскаль. Візьмемо порожниста куля, до якого приєднана скляна трубка. У різних частинах кулі (зверху, збоку, знизу) є маленькі отвори. Всередині трубки розміщений поршень. Це спеціальний прилад для демонстрації закону Паскаля.

Наповнимо куля через трубку водою, щоб подивитися, як вона буде себе вести. Хоча сила тяжіння діє на кулю зверху вниз, цівки води випливають з отворів кулі під кутом, в бік і навіть вгору. Звичайно, вони трохи відхиляються від свого первісного напрямку, тому що на них діє сила тяжіння. Ми бачимо, що тиск, вироблене на воду, передається в усіх напрямках.

Якщо замість води взяти дим і виконати цей досвід, будемо спостерігати передачу тиску в газі на власні очі, адже дим — це газ, пофарбований дрібними частинками сажі або смоли. Із-за того що він дуже легкий, на нього не буде так сильно діяти сила тяжіння, він не буде так сильно, як цівки води, відхилятися від свого початкового положення. Можемо зробити такий висновок: тиск на рідину або газ, передається, не змінюючи силу, в будь-яку точку рідини і газу в усіх напрямках. Це і є закон Паскаля для рідин та газів. Формула: P = F/S, де P — тиск. Воно дорівнює відношенню сили F до площі S, на яку вона діє перпендикулярно.

Катерина

Категория: Новости