Tamang gas, presyon ng gas. Presyon ng gas. Mga yunit ng presyon. Densidad ng gas. Ang konsepto ng temperatura, mga uri nito

Presyon ay ang ratio ng puwersa sa lugar kung saan kumikilos ang puwersa, N/m2.

Ang mga molekula ng gas ay patuloy na gumagalaw sa isang tuwid na linya, sa lahat ng posibleng direksyon. Kapag ang isang gas ay nakapaloob sa isang sisidlan, ang mga molekula ay patuloy na bumabangga sa mga dingding ng sisidlan, sa gayon ay lumilikha ng presyon. Kaya, ang presyon ay ang kabuuang puwersa ng banggaan ng mga molekula sa bawat yunit ng ibabaw na lugar ng sisidlan. Kapag pinainit, ang bilis ng paggalaw ng mga molekula ay tumataas, at kasama nito ang presyon ng gas sa sisidlan ay tumataas.

may mga:

Presyon sa pagpapatakbo- ito ang presyon sa sisidlan kung saan maaari itong patakbuhin sa aktwal na temperatura ng kapaligiran sa pagtatrabaho at ambient air.

Test presyon- ito ang presyon kung saan isinasagawa ang mga pagsusuri sa lakas ng haydroliko.

Ganap na presyon– ito ay sobrang pressure + atmospheric pressure.

Overpressure– kung ang pressure ay mas malaki kaysa sa atmospheric pressure, ito ay tinatawag na labis kung Vacuum pressure (vacuum pressure)– kapag ang presyon ay mas mababa kaysa sa atmospera.

Presyon ng atmospera- ang presyon ng atmospera sa lahat ng bagay sa loob nito at sa ibabaw ng daigdig. Ang atmospheric pressure ay nilikha ng gravitational attraction ng hangin patungo sa Earth. Ang presyon ng atmospera ay sinusukat ng isang barometer. Ang presyon ng atmospera ay katumbas ng presyon ng isang haligi ng mercury na 760 mm ang taas. sa temperatura na 0 °C ay tinatawag na normal na presyon ng atmospera.

Mga yunit ng presyon:

Ang presyon ng atmospera ay maaaring masukat hindi lamang sa taas ng haligi ng mercury. Halimbawa:

Isang pisikal na kapaligiran = 101325 Pa, o 1.01325 kgf/cm2, o 10.1325 m.v.st., atbp.

Ang teknikal na kapaligiran ay katumbas ng eksaktong 100,000 Pa, iyon ay, ang isang teknikal na kapaligiran ay humigit-kumulang katumbas ng isang pisikal na kapaligiran.

Ang mga yunit ng pagsukat ay nauugnay sa bawat isa:

1 teknikal na kapaligiran = 1 kgf/cm2 = 1 bar = 10 m.v. Art. = 10000 mm.in.st. = 760 mm. R. Art. = 0.1 MPa = 1000 mil bar = 100 kPa.

Densidad- ito ang ratio ng body mass sa volume nito, na sinusukat sa kg/m3.

Densidad ng mga gas sa estado ng singaw, sa ilalim ng normal na mga kondisyon (temperatura 0 °C at presyon 101.325 kPa):

Ang methane ay may 0.717 kg/m3;

Ang propane ay may 2.004 kg/m3;

Ang butane ay may 2.702 kg/m3;

Para sa mga liquefied hydrocarbon gas na nasa likidong estado, ayon sa pagkakabanggit:

Ang methane ay may 416 kg/m3 (0.4 kg/litro);

Ang propane ay may 528 kg/m3 (0.5 kg/litro);

Ang butane ay may 601 kg/m3 (0.6 kg/litro);

Kung ihahambing natin ito sa density ng tubig, katumbas ng 1000 kg/m3 o 1 kg/liter, lumalabas na ang mga gas sa likidong estado ay humigit-kumulang dalawang beses na mas magaan kaysa sa tubig.

Densidad ng mga gas sa estado ng singaw, sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon (temperatura +20 ° C at presyon 101.325 kPa):

Ang methane ay may 0.668 kg/m3;

Ang propane ay may 1.872 kg/m3;

Ang butane ay may 2.519 kg/m3;

Dahil dito, sa pagtaas ng temperatura, bumababa ang density ng mga gas!

Relatibong density ay ang density ng gas na nauugnay sa density ng hangin, na 1.293 kg/m3.

Para sa methane 0.717 / 1.293 = 0.554 kg/m3;

Ang propane ay may 2.004 / 1.293 = 1.554 kg/m3;

Ang butane ay may 2.702 / 1.293 = 2.090 kg/m3;

Dahil dito, ang methane ay humigit-kumulang dalawang beses na mas magaan kaysa sa hangin, at ang propane at butane ay humigit-kumulang dalawang beses na mas mabigat kaysa sa hangin!

Temperatura- ito ang antas ng pag-init ng katawan. Ang temperatura ng isang sangkap ay higit na tumutukoy sa mga katangian nito. Halimbawa, ang mga sangkap na likido sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay nagiging gas kapag pinainit, at solid kapag pinalamig.

Ganap na temperatura- ito ang temperatura kung saan huminto ang molecular motion, sa ibaba kung saan walang katawan ang maaaring palamig, at ito ay katumbas ng - 273.15 ° C.

Temperatura ng kumukulo- ang temperatura kung saan ang isang sangkap ay lumipat mula sa isang likido patungo sa isang estado ng singaw. Butane (-0.5 °C), propane (-42 °C), methane (-161 °C).

Temperatura ng pagkasunog- ang temperatura na nabubuo sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng gasolina. Ang propane at butane ay may humigit-kumulang (+ 2110 °C), methane (+2045 °C).

Temperatura ng auto-ignition- ang temperatura kung saan ang timpla ay dapat na pinainit upang ang karagdagang pagkasunog ay nangyayari nang walang pinagmumulan ng ignisyon. Para sa propane (500 - 590 °C), para sa butane (530 - 570 °C), para sa methane (550 - 800 °C).

Mga uri ng proteksyon ng mga pipeline ng bakal na gas mula sa kaagnasan. Ano ang dapat gawin kapag nagsasagawa ng trabaho gamit ang hinang, sa mga umiiral na pipeline ng gas, at bago magsagawa ng trabaho na may kaugnayan sa pagdiskonekta ng mga pipeline ng gas.

Ang lahat ng mga pipeline ng bakal na gas ay napapailalim sa kaagnasan. Ang kaagnasan ng mga panloob na ibabaw ng mga tubo ay nakasalalay sa mga katangian ng gas. Ang pagtaas ng nilalaman ng oxygen, kahalumigmigan, hydrogen sulfide at iba pang mga agresibong compound sa gas ay nag-aambag sa pagbuo ng kaagnasan. Ang paglaban sa panloob na kaagnasan ay bumababa sa paglilinis ng gas mismo.
Ang kaagnasan ng mga panlabas na ibabaw ng mga tubo na inilatag sa lupa ay nahahati sa tatlong uri - kemikal, electrochemical, elektrikal.

Ang kemikal at electrochemical corrosion ay nauugnay sa impluwensya ng lupa, ang electrical corrosion ay nauugnay sa impluwensya ng mga ligaw na alon sa lupa na dumadaloy mula sa mga riles ng electrified transport.
Ang kaagnasan ng kemikal ay tinutukoy ng antas ng kahalumigmigan ng lupa at ang pagkakaroon ng mga asing-gamot, acid, alkalis, at mga organikong sangkap sa lupa. Ang ganitong uri ng kaagnasan ay hindi sinamahan ng mga de-koryenteng proseso. Ang kapal ng tubo ay bumababa nang pantay-pantay sa haba nito, na nag-aalis ng panganib ng pinsala sa tubo. Upang maprotektahan ang mga tubo mula sa kaagnasan ng kemikal, ginagamit ang isang passive na paraan ng proteksyon. Ang pipeline ay insulated na may bitumen-rubber mastic o polymer tape. Sa aming rehiyon, ang isang napaka-reinforced na uri ng pagkakabukod ay ginagamit (primer, mastic, fiberglass, mastic, fiberglass, mastic, kraft paper). Maaari ding gamitin ang extruded polyethylene insulation.

Ang electrochemical corrosion ay resulta ng pakikipag-ugnayan ng metal, na gumaganap ng papel ng isang elektrod, na may mga agresibong solusyon sa lupa - mga electrolyte. Ang metal ay nagpapadala ng positibong sisingilin na mga ion (cations) sa lupa. Ang pagkawala ng mga cation, ang metal ay nawasak. Ang seksyon ng tubo ay nagiging negatibong sisingilin, habang ang lupa ay nagiging positibong sisingilin. Ang electrochemical corrosion ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga butas sa pipe. Upang maprotektahan ang pipeline ng gas mula sa electrochemical corrosion, ginagamit ang proteksyon ng cathodic (aktibo). Ang isang negatibong potensyal mula sa istasyon ng cathode ay inilalapat sa pipeline ng gas. Ang protektadong seksyon ng pipeline ng gas ay nagiging cathode zone. Ang mga electrodes ng sakripisyo ng magnesium na matatagpuan malapit sa pipeline ay ginagamit bilang isang anode. Ang anode, na nawawala ang mga cation na pumapasok sa lupa, ay nawasak. Ang mga cation ay pumapasok sa pipe at pagkatapos ay sa electrical circuit. Ang pagkasira ng tubo ay hindi nangyayari, dahil ang mga kasyon nito ay hindi umaalis dito. Pinoprotektahan ng isang istasyon ng cathode ang isang seksyon ng isang gas pipeline na 1-20 km ang haba. (depende sa bilang ng mga electrodes ng sakripisyo).

May proteksiyon na proteksyon laban sa electrochemical corrosion. Ang pagkakaiba sa pagitan ng ganitong uri ng proteksyon at cathodic na proteksyon ay ang isang seksyon ng gas pipeline ay nagiging isang katod na walang istasyon ng cathode. Ang isang metal rod na inilagay sa lupa sa tabi ng gas pipeline ay ginagamit bilang isang anode - tagapagtanggol. Ang de-koryenteng circuit ay kapareho ng sa proteksyon ng cathodic. Ang metal ng anode - protector - ay zinc, magnesium at aluminum alloys, na may mas malaking negatibong potensyal kaysa sa ferrous metal. Ang proteksiyon na zone ng isang pag-install ng tagapagtanggol ay hanggang 70 metro.

Ang elektrikal na kaagnasan, tulad ng nabanggit na, ay nauugnay sa mga ligaw na alon na dumadaloy mula sa mga riles ng nakuryenteng transportasyon papunta sa lupa. Ang paglipat sa negatibong poste ng substation ng traksyon, ang mga ligaw na alon ay pumapasok sa pipeline ng gas sa mga lugar kung saan nasira ang pagkakabukod. Malapit sa traction substation, ang mga ligaw na alon ay lumabas sa gas pipeline papunta sa lupa sa anyo ng mga cation, na humahantong sa pagkasira ng metal. Ang electric corrosion ay mas mapanganib kaysa electrochemical corrosion. Ginagamit ang electric polarized drainage upang maprotektahan laban sa electrical corrosion.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay ang kasalukuyang pumapasok sa gas pipeline ay inililihis pabalik sa pinagmumulan ng stray current.
Upang maprotektahan ang mga pipeline ng gas sa itaas ng lupa mula sa kaagnasan, ang mga pintura at barnis na patong ay inilapat sa kanila (dalawang patong ng panimulang aklat at dalawang patong ng pintura).

Kapag nagsasagawa ng trabaho na kinasasangkutan ng paggamit ng hinang at mainit na trabaho (hindi tumagos sa pipeline ng gas - hinang, pagpapalit ng mga gasket ng mga koneksyon sa flange, atbp.), Ang presyon ng gas ay dapat mabawasan sa 40 - 200 mm. v.st. Kung ang presyon ng gas ay lumihis mula sa tinukoy na mga parameter, dapat na masuspinde ang trabaho hanggang sa matukoy at maalis ang mga sanhi.

Kapag nagsasagawa ng trabaho na may kaugnayan sa pagdiskonekta ng mga pipeline ng gas, kinakailangan na huwag paganahin ang aktibong proteksyon (kung mayroon man) at mag-install ng isang de-koryenteng jumper.

Saanman matatagpuan ang gas: sa isang lobo, gulong ng kotse, o metal na silindro, pinupuno nito ang buong volume ng sisidlan kung saan ito matatagpuan.

Ang presyon ng gas ay lumitaw para sa isang ganap na naiibang dahilan kaysa sa solidong presyon. Ito ay nabuo bilang isang resulta ng mga banggaan ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan.

Ang presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan

Magulo ang paggalaw sa kalawakan, ang mga molekula ng gas ay nagbabanggaan sa isa't isa at sa mga dingding ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang puwersa ng epekto ng isang molekula ay maliit. Ngunit dahil maraming mga molekula, at nagbanggaan sila ng mataas na dalas, kung gayon, kumikilos nang magkasama sa mga dingding ng sisidlan, lumikha sila ng makabuluhang presyon. Kung ang isang solidong katawan ay inilagay sa isang gas, napapailalim din ito sa mga epekto mula sa mga molekula ng gas.

Gumawa tayo ng isang simpleng eksperimento. Maglagay ng nakatali na lobo, hindi ganap na puno ng hangin, sa ilalim ng kampanilya ng air pump. Dahil maliit ang hangin sa loob nito, ang bola ay may hindi regular na hugis. Kapag nagsimula kaming mag-pump out ng hangin mula sa ilalim ng kampanilya, ang bola ay magsisimulang pumutok. Pagkaraan ng ilang oras, ito ay magkakaroon ng hugis ng isang regular na bola.

Anong nangyari sa bola natin? Pagkatapos ng lahat, ito ay nakatali, samakatuwid, ang dami ng hangin sa loob nito ay nanatiling pareho.

Ang lahat ay ipinaliwanag nang simple. Sa panahon ng paggalaw, ang mga molekula ng gas ay bumabangga sa shell ng bola sa labas at loob nito. Kung ang hangin ay pumped out sa kampana, mayroong mas kaunting mga molekula. Bumababa ang density, at samakatuwid ang dalas ng mga epekto ng mga molekula sa panlabas na shell ay bumababa din. Dahil dito, bumababa ang presyon sa labas ng shell. At dahil ang bilang ng mga molekula sa loob ng shell ay nananatiling pareho, ang panloob na presyon ay lumampas sa panlabas. Ang gas ay pumipindot mula sa loob papunta sa shell. At sa kadahilanang ito, unti-unti itong bumubulusok at nagiging hugis bola.

Batas ni Pascal para sa mga gas

Ang mga molekula ng gas ay napaka-mobile. Salamat dito, nagpapadala sila ng presyon hindi lamang sa direksyon ng puwersa na nagdudulot ng presyur na ito, kundi pati na rin sa pantay-pantay sa lahat ng direksyon. Ang batas sa paglipat ng presyon ay binuo ng Pranses na siyentipiko na si Blaise Pascal: " Ang presyon na ibinibigay sa isang gas o likido ay ipinapadala nang hindi nagbabago sa anumang punto sa lahat ng direksyon" Ang batas na ito ay tinatawag na pangunahing batas ng hydrostatics - ang agham ng mga likido at gas sa isang estado ng ekwilibriyo.

Ang batas ni Pascal ay kinumpirma ng karanasan sa isang device na tinatawag bola ni Pascal . Ang aparatong ito ay isang bola ng solidong materyal na may maliliit na butas na ginawa sa loob nito, na konektado sa isang silindro kung saan gumagalaw ang isang piston. Napuno ng usok ang bola. Kapag na-compress ng piston, ang usok ay itinutulak palabas sa mga butas ng bola sa pantay na daloy.

Ang presyon ng gas ay kinakalkula gamit ang formula:

saan e lin - average na kinetic energy ng translational motion ng mga molecule ng gas;

n - konsentrasyon ng mga molekula

Bahagyang presyon. Batas ni Dalton

Sa pagsasagawa, madalas na nakatagpo tayo ng hindi mga purong gas, ngunit ang kanilang mga pinaghalong. Kami ay humihinga ng hangin, na isang halo ng mga gas. Ang mga tambutso ng kotse ay isang halo din. Ang purong carbon dioxide ay hindi ginagamit sa hinang sa mahabang panahon. Ang mga pinaghalong gas ay ginagamit din sa halip.

Ang pinaghalong gas ay isang halo ng mga gas na hindi pumapasok sa mga reaksiyong kemikal sa bawat isa.

Ang presyon ng isang indibidwal na bahagi ng isang halo ng gas ay tinatawag bahagyang presyon .

Kung ipagpalagay natin na ang lahat ng mga gas sa pinaghalong mga perpektong gas, kung gayon ang presyon ng pinaghalong ay tinutukoy ng batas ni Dalton: "Ang presyon ng isang halo ng mga ideal na gas na hindi nakikipag-ugnayan sa kemikal ay katumbas ng kabuuan ng mga bahagyang presyon. ”

Ang halaga nito ay tinutukoy ng formula:

Ang bawat gas sa halo ay lumilikha ng bahagyang presyon. Ang temperatura nito ay katumbas ng temperatura ng pinaghalong.

Ang presyon ng isang gas ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagbabago ng density nito. Ang mas maraming gas ay pumped sa isang metal na lalagyan, mas maraming mga molecule na ito ay tumama sa mga pader, at mas mataas ang presyon nito ay magiging. Alinsunod dito, sa pamamagitan ng pumping out ang gas, bihira namin ito, at ang presyon ay bumababa.

Ngunit ang presyon ng isang gas ay maaari ding baguhin sa pamamagitan ng pagbabago ng dami o temperatura nito, iyon ay, sa pamamagitan ng pag-compress ng gas. Ang compression ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglalapat ng puwersa sa isang gaseous body. Bilang resulta ng epektong ito, bumababa ang volume na sinasakop nito, pagtaas ng presyon at temperatura.

Ang gas ay naka-compress sa engine cylinder habang gumagalaw ang piston. Sa produksyon, ang mataas na presyon ng gas ay nilikha sa pamamagitan ng pag-compress nito gamit ang mga kumplikadong aparato - mga compressor, na may kakayahang lumikha ng presyon ng hanggang sa ilang libong mga atmospheres.

Isang lalaking may ski at walang ski.

Ang isang tao ay naglalakad sa maluwag na niyebe nang napakahirap, lumulubog nang malalim sa bawat hakbang. Ngunit, na nakasuot ng ski, maaari siyang maglakad nang hindi halos mahulog dito. Bakit? Mayroon man o walang ski, ang isang tao ay kumikilos sa niyebe na may parehong puwersa na katumbas ng kanyang timbang. Gayunpaman, ang epekto ng puwersang ito ay naiiba sa parehong mga kaso, dahil ang ibabaw na lugar kung saan ang isang tao ay pinindot ay iba, may skis at walang skis. Ang ibabaw na lugar ng skis ay halos 20 beses na mas malaki kaysa sa nag-iisang lugar. Samakatuwid, kapag nakatayo sa skis, ang isang tao ay kumikilos sa bawat parisukat na sentimetro ng ibabaw ng niyebe na may puwersa na 20 beses na mas mababa kaysa kapag nakatayo sa niyebe nang walang skis.

Ang isang mag-aaral, na naglalagay ng isang pahayagan sa pisara na may mga pindutan, ay kumikilos sa bawat pindutan na may pantay na puwersa. Gayunpaman, ang isang pindutan na may mas matalas na dulo ay mas madaling mapupunta sa kahoy.

Nangangahulugan ito na ang resulta ng puwersa ay nakasalalay hindi lamang sa modulus, direksyon at punto ng aplikasyon nito, kundi pati na rin sa lugar ng ibabaw kung saan ito inilalapat (patayo kung saan ito kumikilos).

Ang konklusyong ito ay kinumpirma ng mga pisikal na eksperimento.

Karanasan. Ang resulta ng pagkilos ng isang ibinigay na puwersa ay depende sa kung anong puwersa ang kumikilos sa isang unit surface area.

Kailangan mong magmaneho ng mga pako sa mga sulok ng isang maliit na board. Una, ilagay ang mga pako na hinihimok sa pisara sa buhangin nang nakataas ang mga punto nito at maglagay ng timbang sa pisara. Sa kasong ito, ang mga ulo ng kuko ay bahagyang pinindot lamang sa buhangin. Pagkatapos ay iikot namin ang board at ilagay ang mga kuko sa gilid. Sa kasong ito, ang lugar ng suporta ay mas maliit, at sa ilalim ng parehong puwersa ang mga kuko ay lumalalim nang mas malalim sa buhangin.

Karanasan. Pangalawang paglalarawan.

Ang resulta ng pagkilos ng puwersang ito ay nakasalalay sa kung anong puwersa ang kumikilos sa bawat yunit ng surface area.

Sa mga halimbawang isinasaalang-alang, ang mga puwersa ay kumilos nang patayo sa ibabaw ng katawan. Ang bigat ng lalaki ay patayo sa ibabaw ng niyebe; ang puwersang kumikilos sa button ay patayo sa ibabaw ng board.

Ang dami na katumbas ng ratio ng puwersa na kumikilos patayo sa ibabaw sa lugar ng ibabaw na ito ay tinatawag na presyon.

Upang matukoy ang presyon, ang puwersa na kumikilos patayo sa ibabaw ay dapat na hatiin sa ibabaw na lugar:

presyon = puwersa / lugar.

Tukuyin natin ang mga dami na kasama sa expression na ito: presyon - p, ang puwersang kumikilos sa ibabaw ay F at lugar sa ibabaw - S.

Pagkatapos ay makuha namin ang formula:

p = F/S

Malinaw na ang mas malaking puwersa na kumikilos sa parehong lugar ay magbubunga ng mas malaking presyon.

Ang isang yunit ng presyon ay itinuturing na presyon na ginawa ng isang puwersa ng 1 N na kumikilos sa isang ibabaw na may sukat na 1 m2 patayo sa ibabaw na ito..

Yunit ng presyon - newton bawat metro kuwadrado(1 N/m2). Sa karangalan ng Pranses na siyentipiko Blaise Pascal ito ay tinatawag na pascal ( Pa). kaya,

1 Pa = 1 N/m2.

Ang iba pang mga yunit ng presyon ay ginagamit din: hectopascal (hPa) At kilopascal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0.001 kPa;

1 Pa = 0.01 hPa.

Isulat natin ang mga kondisyon ng problema at lutasin ito.

Ibinigay : m = 45 kg, S = 300 cm 2 ; p = ?

Sa mga yunit ng SI: S = 0.03 m2

Solusyon:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9.8 N · 45 kg ≈ 450 N,

p= 450/0.03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

"Sagot": p = 15000 Pa = 15 kPa

Mga paraan upang bawasan at pataasin ang presyon.

Ang isang mabigat na crawler tractor ay gumagawa ng presyon sa lupa na katumbas ng 40 - 50 kPa, ibig sabihin, 2 - 3 beses lamang na mas mataas kaysa sa presyon ng isang batang lalaki na tumitimbang ng 45 kg. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang bigat ng traktor ay ipinamamahagi sa isang mas malaking lugar dahil sa track drive. At itinatag namin iyon mas malaki ang lugar ng suporta, mas mababa ang presyon na ginawa ng parehong puwersa sa suportang ito .

Depende kung kailangan ang mababa o mataas na presyon, tataas o bababa ang lugar ng suporta. Halimbawa, upang ang lupa ay makatiis sa presyon ng gusali na itinatayo, ang lugar ng ibabang bahagi ng pundasyon ay nadagdagan.

Ang mga gulong ng trak at tsasis ng eroplano ay ginawang mas malawak kaysa sa mga gulong ng pasahero. Ang mga gulong ng mga kotse na idinisenyo para sa pagmamaneho sa mga disyerto ay ginawa lalo na malawak.

Ang mga mabibigat na sasakyan, tulad ng isang traktor, tangke o isang swamp na sasakyan, na may malaking suportang lugar ng mga riles, ay dumadaan sa mga latian na lugar na hindi madaanan ng isang tao.

Sa kabilang banda, na may maliit na lugar sa ibabaw, ang isang malaking halaga ng presyon ay maaaring mabuo sa isang maliit na puwersa. Halimbawa, kapag pinindot ang isang pindutan sa isang board, kumikilos kami dito nang may lakas na halos 50 N. Dahil ang lugar ng dulo ng pindutan ay humigit-kumulang 1 mm 2, ang presyon na ginawa nito ay katumbas ng:

p = 50 N / 0.000 001 m 2 = 50,000,000 Pa = 50,000 kPa.

Para sa paghahambing, ang presyur na ito ay 1000 beses na mas malaki kaysa sa presyon na ibinibigay ng isang crawler tractor sa lupa. Makakahanap ka ng marami pang tulad na mga halimbawa.

Ang mga talim ng mga instrumento sa paggupit at ang mga punto ng mga instrumento sa pagbubutas (kutsilyo, gunting, pamutol, lagari, karayom, atbp.) ay espesyal na pinatalas. Ang matalas na gilid ng isang matalim na talim ay may maliit na lugar, kaya kahit na ang isang maliit na puwersa ay lumilikha ng maraming presyon, at ang tool na ito ay madaling gamitin.

Ang mga kagamitan sa paggupit at pagbubutas ay matatagpuan din sa buhay na kalikasan: ito ay mga ngipin, kuko, tuka, spike, atbp. - lahat sila ay gawa sa matigas na materyal, makinis at napakatulis.

Presyon

Ito ay kilala na ang mga molekula ng gas ay gumagalaw nang random.

Alam na natin na ang mga gas, hindi tulad ng mga solid at likido, ay pumupuno sa buong lalagyan kung saan sila matatagpuan. Halimbawa, isang silindro ng bakal para sa pag-iimbak ng mga gas, isang panloob na tubo ng gulong ng kotse o isang volleyball. Sa kasong ito, ang gas ay nagbibigay ng presyon sa mga dingding, ilalim at takip ng silindro, silid o anumang iba pang katawan kung saan ito matatagpuan. Ang presyon ng gas ay dahil sa mga dahilan maliban sa presyon ng isang solidong katawan sa suporta.

Ito ay kilala na ang mga molekula ng gas ay gumagalaw nang random. Habang gumagalaw sila, nagkakabanggaan sila, gayundin ang mga dingding ng lalagyan na naglalaman ng gas. Mayroong maraming mga molekula sa isang gas, at samakatuwid ang bilang ng kanilang mga epekto ay napakalaki. Halimbawa, ang bilang ng mga epekto ng mga molekula ng hangin sa isang silid sa isang ibabaw na may isang lugar na 1 cm 2 sa 1 s ay ipinahayag bilang isang dalawampu't tatlong digit na numero. Bagaman maliit ang puwersa ng epekto ng isang indibidwal na molekula, ang epekto ng lahat ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan ay makabuluhan - lumilikha ito ng presyon ng gas.

Kaya, ang presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan (at sa katawan na inilagay sa gas) ay sanhi ng mga epekto ng mga molekula ng gas .

Isaalang-alang ang sumusunod na eksperimento. Maglagay ng rubber ball sa ilalim ng air pump bell. Naglalaman ito ng kaunting hangin at may hindi regular na hugis. Pagkatapos ay i-pump out namin ang hangin mula sa ilalim ng kampana. Ang shell ng bola, sa paligid kung saan ang hangin ay nagiging mas bihira, ay unti-unting nagpapalaki at nagiging hugis ng isang regular na bola.

Paano ipaliwanag ang karanasang ito?

Ang mga espesyal na matibay na silindro ng bakal ay ginagamit para sa pag-iimbak at pagdadala ng naka-compress na gas.

Sa aming eksperimento, ang mga gumagalaw na molekula ng gas ay patuloy na tumatama sa mga dingding ng bola sa loob at labas. Kapag ang hangin ay pumped out, ang bilang ng mga molecule sa kampanilya sa paligid ng shell ng bola ay bumababa. Ngunit sa loob ng bola ay hindi nagbabago ang kanilang numero. Samakatuwid, ang bilang ng mga epekto ng mga molekula sa mga panlabas na dingding ng shell ay nagiging mas mababa kaysa sa bilang ng mga epekto sa mga panloob na dingding. Ang bola ay napalaki hanggang ang nababanat na puwersa ng shell ng goma nito ay naging katumbas ng puwersa ng presyon ng gas. Ang shell ng bola ay tumatagal ng hugis ng isang bola. Ito ay nagpapakita na pantay-pantay ang pagpindot ng gas sa mga dingding nito sa lahat ng direksyon. Sa madaling salita, ang bilang ng mga epekto ng molekular sa bawat square centimeter ng surface area ay pareho sa lahat ng direksyon. Ang parehong presyon sa lahat ng direksyon ay katangian ng isang gas at ito ay bunga ng random na paggalaw ng isang malaking bilang ng mga molekula.

Subukan nating bawasan ang dami ng gas, ngunit upang ang masa nito ay mananatiling hindi nagbabago. Nangangahulugan ito na sa bawat kubiko sentimetro ng gas ay magkakaroon ng higit pang mga molekula, ang density ng gas ay tataas. Pagkatapos ay tataas ang bilang ng mga epekto ng mga molekula sa mga dingding, ibig sabihin, tataas ang presyon ng gas. Ito ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng karanasan.

Sa larawan A nagpapakita ng isang glass tube, ang isang dulo nito ay sarado na may manipis na goma na pelikula. Ang isang piston ay ipinasok sa tubo. Kapag ang piston ay gumagalaw, ang dami ng hangin sa tubo ay bumababa, ibig sabihin, ang gas ay naka-compress. Ang goma na pelikula ay yumuko palabas, na nagpapahiwatig na ang presyon ng hangin sa tubo ay tumaas.

Sa kabaligtaran, habang ang dami ng parehong masa ng gas ay tumataas, ang bilang ng mga molekula sa bawat cubic centimeter ay bumababa. Bawasan nito ang bilang ng mga epekto sa mga dingding ng sisidlan - bababa ang presyon ng gas. Sa katunayan, kapag ang piston ay nakuha mula sa tubo, ang dami ng hangin ay tumataas at ang pelikula ay yumuko sa loob ng sisidlan. Ito ay nagpapahiwatig ng pagbaba ng presyon ng hangin sa tubo. Ang parehong phenomena ay makikita kung sa halip na hangin ay mayroong anumang iba pang gas sa tubo.

Kaya, kapag bumaba ang volume ng gas, tumataas ang pressure nito, at kapag tumaas ang volume, bumababa ang pressure, sa kondisyon na ang masa at temperatura ng gas ay mananatiling hindi nagbabago..

Paano magbabago ang presyon ng isang gas kung ito ay pinainit sa isang pare-parehong dami? Ito ay kilala na ang bilis ng mga molekula ng gas ay tumataas kapag pinainit. Sa paglipat ng mas mabilis, ang mga molekula ay tatama sa mga dingding ng lalagyan nang mas madalas. Bilang karagdagan, ang bawat epekto ng molekula sa dingding ay magiging mas malakas. Bilang resulta, ang mga dingding ng sisidlan ay makakaranas ng mas malaking presyon.

Kaya naman, Kung mas mataas ang temperatura ng gas, mas malaki ang presyon ng gas sa isang saradong sisidlan, sa kondisyon na ang masa at dami ng gas ay hindi nagbabago.

Mula sa mga eksperimento na ito ay karaniwang mahihinuha na Ang presyon ng gas ay tumataas nang mas madalas at mas mahirap na tumama ang mga molekula sa mga dingding ng sisidlan .

Upang mag-imbak at maghatid ng mga gas, ang mga ito ay lubos na naka-compress. Kasabay nito, ang pagtaas ng kanilang presyon, ang mga gas ay dapat na nakapaloob sa mga espesyal, napakatibay na mga cylinder. Ang ganitong mga cylinder, halimbawa, ay naglalaman ng naka-compress na hangin sa mga submarino at oxygen na ginagamit sa mga welding na metal. Siyempre, dapat nating laging tandaan na ang mga silindro ng gas ay hindi maaaring painitin, lalo na kapag sila ay puno ng gas. Dahil, tulad ng naiintindihan na natin, ang isang pagsabog ay maaaring mangyari na may napaka hindi kasiya-siyang kahihinatnan.

Batas ni Pascal.

Ang presyon ay ipinapadala sa bawat punto sa likido o gas.

Ang presyon ng piston ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa bola.

Ngayon gas.

Hindi tulad ng mga solido, ang mga indibidwal na layer at maliliit na particle ng likido at gas ay maaaring malayang gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa sa lahat ng direksyon. Ito ay sapat na, halimbawa, na bahagyang pumutok sa ibabaw ng tubig sa isang baso upang maging sanhi ng paggalaw ng tubig. Sa isang ilog o lawa, ang pinakamaliit na simoy ng hangin ay nagiging sanhi ng paglitaw ng mga alon.

Ang kadaliang kumilos ng mga particle ng gas at likido ay nagpapaliwanag nito ang presyon na ibinibigay sa kanila ay ipinapadala hindi lamang sa direksyon ng puwersa, ngunit sa bawat punto. Isaalang-alang natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang mas detalyado.

Sa larawan, A inilalarawan ang isang sisidlan na naglalaman ng gas (o likido). Ang mga particle ay pantay na ipinamamahagi sa buong sisidlan. Ang sisidlan ay sarado ng isang piston na maaaring gumalaw pataas at pababa.

Sa pamamagitan ng paglalapat ng ilang puwersa, pipilitin namin ang piston na bahagyang lumipat papasok at i-compress ang gas (likido) na matatagpuan mismo sa ibaba nito. Pagkatapos ang mga particle (molekula) ay matatagpuan sa lugar na ito nang mas siksik kaysa sa dati (Fig, b). Dahil sa kadaliang kumilos, ang mga particle ng gas ay lilipat sa lahat ng direksyon. Bilang isang resulta, ang kanilang pag-aayos ay muling magiging pare-pareho, ngunit mas siksik kaysa dati (Larawan c). Samakatuwid, ang presyon ng gas ay tataas sa lahat ng dako. Nangangahulugan ito na ang karagdagang presyon ay ipinapadala sa lahat ng mga particle ng gas o likido. Kaya, kung ang presyon sa gas (likido) malapit sa piston mismo ay tumaas ng 1 Pa, pagkatapos ay sa lahat ng mga punto sa loob gas o likido, ang presyon ay magiging mas malaki kaysa dati sa parehong halaga. Ang presyon sa mga dingding ng sisidlan, sa ilalim, at sa piston ay tataas ng 1 Pa.

Ang presyon na ginawa sa isang likido o gas ay ipinapadala sa anumang punto nang pantay sa lahat ng direksyon .

Ang pahayag na ito ay tinatawag na Batas ni Pascal.

Batay sa batas ni Pascal, madaling ipaliwanag ang mga sumusunod na eksperimento.

Makikita sa larawan ang isang guwang na bola na may maliliit na butas sa iba't ibang lugar. Ang isang tubo ay nakakabit sa bola kung saan ipinasok ang isang piston. Kung pupunuin mo ang isang bola ng tubig at itulak ang isang piston sa tubo, dadaloy ang tubig mula sa lahat ng mga butas sa bola. Sa eksperimentong ito, pinipindot ng piston ang ibabaw ng tubig sa isang tubo. Ang mga particle ng tubig na matatagpuan sa ilalim ng piston, siksik, inililipat ang presyon nito sa iba pang mga layer na mas malalim. Kaya, ang presyon ng piston ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa bola. Bilang resulta, ang bahagi ng tubig ay itinulak palabas ng bola sa anyo ng magkaparehong mga sapa na umaagos mula sa lahat ng mga butas.

Kung ang bola ay puno ng usok, pagkatapos ay kapag ang piston ay itinulak sa tubo, ang pantay na daloy ng usok ay magsisimulang lumabas sa lahat ng mga butas sa bola. Ito ay nagpapatunay na Ang mga gas ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay sa kanila sa lahat ng direksyon nang pantay.

Presyon sa likido at gas.

Sa ilalim ng impluwensya ng bigat ng likido, ang ilalim ng goma sa tubo ay yumuko.

Ang mga likido, tulad ng lahat ng katawan sa Earth, ay apektado ng gravity. Samakatuwid, ang bawat layer ng likido na ibinuhos sa isang sisidlan ay lumilikha ng presyon na may timbang nito, na, ayon sa batas ni Pascal, ay ipinadala sa lahat ng direksyon. Samakatuwid, mayroong presyon sa loob ng likido. Maaari itong ma-verify sa pamamagitan ng karanasan.

Ibuhos ang tubig sa isang glass tube, ang ilalim na butas na kung saan ay sarado na may isang manipis na goma film. Sa ilalim ng impluwensya ng bigat ng likido, ang ilalim ng tubo ay yumuko.

Ipinapakita ng karanasan na kung mas mataas ang haligi ng tubig sa itaas ng goma na pelikula, mas baluktot ito. Ngunit sa bawat oras na pagkatapos yumuko ang ilalim ng goma, ang tubig sa tubo ay napupunta sa balanse (tumitigil), dahil, bilang karagdagan sa puwersa ng grabidad, ang nababanat na puwersa ng nakaunat na film na goma ay kumikilos sa tubig.

Ang mga puwersang kumikilos sa rubber film ay

ay pareho sa magkabilang panig.

Ilustrasyon.

Ang ilalim ay gumagalaw palayo sa silindro dahil sa presyon ng grabidad dito.

Ibaba natin ang tubo na may ilalim na goma, kung saan ibinubuhos ang tubig, sa isa pa, mas malawak na sisidlan na may tubig. Makikita natin na habang ibinababa ang tubo, unti-unting tumutuwid ang rubber film. Ang buong pagtuwid ng pelikula ay nagpapakita na ang mga puwersang kumikilos dito mula sa itaas at ibaba ay pantay. Ang kumpletong pagtuwid ng pelikula ay nangyayari kapag ang mga antas ng tubig sa tubo at sisidlan ay nag-tutugma.

Ang parehong eksperimento ay maaaring isagawa gamit ang isang tubo kung saan ang isang goma na pelikula ay sumasakop sa butas sa gilid, tulad ng ipinapakita sa figure a. Ilubog natin ang tubo na ito ng tubig sa isa pang sisidlan na may tubig, tulad ng ipinapakita sa figure, b. Mapapansin natin na ang pelikula ay ituwid muli sa sandaling ang mga antas ng tubig sa tubo at sisidlan ay pantay. Nangangahulugan ito na ang mga puwersa na kumikilos sa goma na pelikula ay pareho sa lahat ng panig.

Kumuha tayo ng sisidlan na ang ilalim ay maaaring mahulog. Ilagay natin ito sa isang banga ng tubig. Ang ilalim ay mahigpit na pinindot sa gilid ng sisidlan at hindi mahuhulog. Ito ay pinindot ng puwersa ng presyon ng tubig na nakadirekta mula sa ibaba hanggang sa itaas.

Maingat naming ibubuhos ang tubig sa sisidlan at panoorin ang ilalim nito. Sa sandaling ang antas ng tubig sa sisidlan ay tumutugma sa antas ng tubig sa garapon, ito ay mahuhulog mula sa sisidlan.

Sa sandali ng paghihiwalay, ang isang haligi ng likido sa sisidlan ay pumipindot mula sa itaas hanggang sa ibaba, at ang presyon mula sa isang haligi ng likido na may parehong taas, ngunit matatagpuan sa garapon, ay ipinadala mula sa ibaba hanggang sa ibaba. Ang parehong mga presyon ay pareho, ngunit ang ilalim ay lumalayo mula sa silindro dahil sa pagkilos ng sarili nitong gravity dito.

Ang mga eksperimento sa tubig ay inilarawan sa itaas, ngunit kung kukuha ka ng anumang iba pang likido sa halip na tubig, ang mga resulta ng eksperimento ay magiging pareho.

Kaya, ipinapakita iyon ng mga eksperimento Mayroong presyon sa loob ng likido, at sa parehong antas ito ay pantay sa lahat ng direksyon. Ang presyon ay tumataas nang may lalim.

Ang mga gas ay hindi naiiba sa mga likido sa bagay na ito, dahil mayroon din silang timbang. Ngunit dapat nating tandaan na ang density ng gas ay daan-daang beses na mas mababa kaysa sa density ng likido. Ang bigat ng gas sa sisidlan ay maliit, at ang "timbang" na presyon nito sa maraming mga kaso ay maaaring balewalain.

Pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim at mga dingding ng isang sisidlan.

Pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim at mga dingding ng isang sisidlan.

Isaalang-alang natin kung paano mo makalkula ang presyon ng isang likido sa ilalim at mga dingding ng isang sisidlan. Solusyonan muna natin ang problema para sa isang sisidlan na hugis parihabang parallelepiped.

Puwersa F, kung saan ang likido na ibinuhos sa sisidlang ito ay pumipindot sa ilalim nito, ay katumbas ng timbang P likido sa lalagyan. Ang bigat ng isang likido ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pag-alam sa masa nito m. Ang masa, tulad ng alam mo, ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: m = ρ·V. Ang dami ng likido na ibinuhos sa sisidlan na napili namin ay madaling kalkulahin. Kung ang taas ng likidong haligi sa isang sisidlan ay tinutukoy ng titik h, at ang lugar ng ilalim ng sisidlan S, Iyon V = S h.

Masa ng likido m = ρ·V, o m = ρ S h .

Ang bigat ng likidong ito P = g m, o P = g ρ S h.

Dahil ang bigat ng isang haligi ng likido ay katumbas ng puwersa kung saan ang likido ay pumipindot sa ilalim ng sisidlan, pagkatapos ay sa pamamagitan ng paghahati ng timbang P Sa parisukat S, nakukuha namin ang fluid pressure p:

p = P/S, o p = g·ρ·S·h/S,

Nakakuha kami ng isang formula para sa pagkalkula ng presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan. Mula sa formula na ito ay malinaw na ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay nakasalalay lamang sa density at taas ng haligi ng likido.

Samakatuwid, gamit ang formula na nagmula, maaari mong kalkulahin ang presyon ng likido na ibinuhos sa sisidlan anumang hugis(mahigpit na pagsasalita, ang aming pagkalkula ay angkop lamang para sa mga sisidlan na may hugis ng isang tuwid na prisma at isang silindro. Sa mga kurso sa pisika para sa instituto, napatunayan na ang pormula ay totoo rin para sa isang sisidlan ng arbitraryong hugis). Bilang karagdagan, maaari itong magamit upang kalkulahin ang presyon sa mga dingding ng sisidlan. Ang presyon sa loob ng likido, kabilang ang presyon mula sa ibaba hanggang sa itaas, ay kinakalkula din gamit ang formula na ito, dahil ang presyon sa parehong lalim ay pareho sa lahat ng direksyon.

Kapag kinakalkula ang presyon gamit ang formula p = gρh kailangan mo ng density ρ ipinahayag sa kilo bawat metro kubiko (kg/m3), at ang taas ng haligi ng likido h- sa metro (m), g= 9.8 N/kg, kung gayon ang presyon ay ipapahayag sa pascals (Pa).

Halimbawa. Tukuyin ang presyon ng langis sa ilalim ng tangke kung ang taas ng column ng langis ay 10 m at ang density nito ay 800 kg/m 3.

Isulat natin ang kalagayan ng problema at isulat ito.

Ibinigay :

ρ = 800 kg/m 3

Solusyon :

p = 9.8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80,000 Pa ≈ 80 kPa.

Sagot : p ≈ 80 kPa.

Mga sasakyang pangkomunikasyon.

Mga sasakyang pangkomunikasyon.

Ang figure ay nagpapakita ng dalawang sisidlan na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng isang goma na tubo. Ang ganitong mga sisidlan ay tinatawag pakikipag-usap. Ang isang watering can, isang teapot, isang coffee pot ay mga halimbawa ng pakikipag-usap sa mga sisidlan. Mula sa karanasan alam natin na ang tubig na ibinuhos, halimbawa, sa isang watering can ay palaging nasa parehong antas sa spout at sa loob.

Madalas tayong makatagpo ng mga sasakyang pangkomunikasyon. Halimbawa, maaaring ito ay isang teapot, watering can o coffee pot.

Ang mga ibabaw ng isang homogenous na likido ay naka-install sa parehong antas sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis.

Mga likido na may iba't ibang densidad.

Ang sumusunod na simpleng eksperimento ay maaaring gawin sa pakikipag-ugnayan ng mga sisidlan. Sa simula ng eksperimento, i-clamp namin ang goma na tubo sa gitna at ibuhos ang tubig sa isa sa mga tubo. Pagkatapos ay binuksan namin ang clamp, at ang tubig ay agad na dumadaloy sa kabilang tubo hanggang sa ang tubig sa parehong mga tubo ay nasa parehong antas. Maaari mong ikabit ang isa sa mga tubo sa isang tripod, at itaas, ibaba o ikiling ang isa sa iba't ibang direksyon. At sa kasong ito, sa sandaling huminahon ang likido, ang mga antas nito sa parehong mga tubo ay magiging katumbas.

Sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis at cross-section, ang mga ibabaw ng isang homogenous na likido ay nakatakda sa parehong antas(sa kondisyon na ang presyon ng hangin sa itaas ng likido ay pareho) (Larawan 109).

Ito ay maaaring bigyang-katwiran bilang mga sumusunod. Ang likido ay nakapahinga nang hindi lumilipat mula sa isang sisidlan patungo sa isa pa. Nangangahulugan ito na ang presyon sa parehong mga sisidlan sa anumang antas ay pareho. Ang likido sa parehong mga sisidlan ay pareho, ibig sabihin, mayroon itong parehong density. Samakatuwid, ang taas nito ay dapat na pareho. Kapag nag-angat tayo ng isang lalagyan o nagdaragdag ng likido dito, tataas ang presyon sa loob nito at ang likido ay gumagalaw sa isa pang lalagyan hanggang sa maging balanse ang mga presyon.

Kung ang isang likido ng isang density ay ibinuhos sa isa sa mga nakikipag-usap na mga sisidlan, at isang likido ng isa pang density ay ibinuhos sa pangalawa, kung gayon sa balanse ang mga antas ng mga likidong ito ay hindi magiging pareho. At ito ay naiintindihan. Alam namin na ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay direktang proporsyonal sa taas ng haligi at ang density ng likido. At sa kasong ito, ang mga densidad ng mga likido ay magkakaiba.

Kung ang mga presyon ay pantay, ang taas ng isang haligi ng likido na may mas mataas na density ay magiging mas mababa kaysa sa taas ng isang haligi ng likido na may mas mababang density (Fig.).

Karanasan. Paano matukoy ang masa ng hangin.

Timbang ng hangin. Presyon ng atmospera.

Ang pagkakaroon ng atmospheric pressure.

Ang presyon ng atmospera ay mas malaki kaysa sa presyon ng bihirang hangin sa sisidlan.

Ang hangin, tulad ng anumang katawan sa Earth, ay apektado ng gravity, at samakatuwid ang hangin ay may timbang. Ang bigat ng hangin ay madaling kalkulahin kung alam mo ang masa nito.

Ipapakita namin sa iyo nang eksperimental kung paano kalkulahin ang masa ng hangin. Upang gawin ito, kailangan mong kumuha ng isang matibay na bola ng salamin na may isang stopper at isang goma na tubo na may isang salansan. I-pump natin ang hangin mula dito, i-clamp ang tube gamit ang clamp at balansehin ito sa kaliskis. Pagkatapos, buksan ang clamp sa tubo ng goma, hayaan ang hangin dito. Ito ay masisira ang balanse ng mga kaliskis. Upang maibalik ito, kakailanganin mong maglagay ng mga timbang sa kabilang kawali ng timbangan, ang masa nito ay magiging katumbas ng masa ng hangin sa dami ng bola.

Natukoy ng mga eksperimento na sa temperatura na 0 °C at normal na presyon ng atmospera, ang masa ng hangin na may dami ng 1 m 3 ay katumbas ng 1.29 kg. Ang bigat ng hangin na ito ay madaling kalkulahin:

P = g m, P = 9.8 N/kg 1.29 kg ≈ 13 N.

Ang shell ng hangin na nakapalibot sa Earth ay tinatawag kapaligiran (mula sa Greek atmos- singaw, hangin, at globo- bola).

Ang kapaligiran, tulad ng ipinakita ng mga obserbasyon ng paglipad ng mga artipisyal na satellite ng Earth, ay umaabot sa isang altitude ng ilang libong kilometro.

Dahil sa gravity, ang mga itaas na layer ng atmospera, tulad ng tubig sa karagatan, ay pumipilit sa mas mababang mga layer. Ang layer ng hangin na katabi nang direkta sa Earth ay pinaka-compress at, ayon sa batas ni Pascal, ay nagpapadala ng presyon na ibinibigay dito sa lahat ng direksyon.

Bilang resulta nito, ang ibabaw ng lupa at ang mga katawan na matatagpuan dito ay nakakaranas ng presyon mula sa buong kapal ng hangin, o, gaya ng karaniwang sinasabi sa mga ganitong kaso, nakakaranas ng Presyon ng atmospera .

Ang pagkakaroon ng atmospheric pressure ay maaaring ipaliwanag ang maraming phenomena na ating nararanasan sa buhay. Tingnan natin ang ilan sa kanila.

Ang figure ay nagpapakita ng isang glass tube, sa loob kung saan mayroong isang piston na magkasya nang mahigpit sa mga dingding ng tubo. Ang dulo ng tubo ay ibinababa sa tubig. Kung itinaas mo ang piston, tataas ang tubig sa likod nito.

Ang phenomenon na ito ay ginagamit sa mga water pump at ilang iba pang device.

Ang figure ay nagpapakita ng isang cylindrical na sisidlan. Ito ay sarado na may takip kung saan ipinapasok ang isang tubo na may gripo. Ang hangin ay binubomba palabas ng sisidlan gamit ang bomba. Ang dulo ng tubo ay inilalagay sa tubig. Kung bubuksan mo ngayon ang gripo, ang tubig ay sasabog na parang fountain sa loob ng sisidlan. Ang tubig ay pumapasok sa sisidlan dahil ang atmospheric pressure ay mas malaki kaysa sa pressure ng rarefied air sa sisidlan.

Bakit umiiral ang air envelope ng Earth?

Tulad ng lahat ng mga katawan, ang mga molekula ng gas na bumubuo sa air envelope ng Earth ay naaakit sa Earth.

Ngunit bakit hindi nahuhulog ang lahat sa ibabaw ng Earth? Paano napapanatili ang air envelope ng Earth at ang atmospera nito? Upang maunawaan ito, dapat nating isaalang-alang na ang mga molekula ng gas ay nasa tuluy-tuloy at random na paggalaw. Ngunit pagkatapos ay lumitaw ang isa pang tanong: bakit hindi lumipad ang mga molekulang ito sa kalawakan, iyon ay, sa kalawakan.

Upang ganap na makaalis sa Earth, ang isang molekula, tulad ng isang sasakyang pangkalawakan o rocket, ay dapat na may napakataas na bilis (hindi bababa sa 11.2 km/s). Ito ang tinatawag na pangalawang bilis ng pagtakas. Ang bilis ng karamihan sa mga molecule sa air shell ng Earth ay makabuluhang mas mababa kaysa sa bilis ng pagtakas na ito. Samakatuwid, karamihan sa kanila ay nakatali sa Earth sa pamamagitan ng gravity, isang bale-wala lamang na bilang ng mga molekula ang lumilipad sa kabila ng Earth patungo sa kalawakan.

Ang random na paggalaw ng mga molekula at ang epekto ng gravity sa mga ito ay nagreresulta sa mga molekula ng gas na "nagpapasada" sa kalawakan malapit sa Earth, na bumubuo ng isang air envelope, o ang kapaligiran na kilala natin.

Ipinapakita ng mga sukat na mabilis na bumababa ang density ng hangin sa altitude. Kaya, sa isang altitude na 5.5 km sa itaas ng Earth, ang density ng hangin ay 2 beses na mas mababa kaysa sa density nito sa ibabaw ng Earth, sa isang altitude na 11 km - 4 na beses na mas mababa, atbp. Kung mas mataas ito, mas bihira. ang hangin. At sa wakas, sa pinakamataas na layer (daan-daan at libu-libong kilometro sa itaas ng Earth), ang atmospera ay unti-unting nagiging walang hangin na espasyo. Ang air envelope ng Earth ay walang malinaw na hangganan.

Sa mahigpit na pagsasalita, dahil sa pagkilos ng gravity, ang densidad ng gas sa anumang saradong sisidlan ay hindi pareho sa buong dami ng sisidlan. Sa ilalim ng sisidlan, ang density ng gas ay mas malaki kaysa sa mga itaas na bahagi nito, samakatuwid ang presyon sa sisidlan ay hindi pareho. Ito ay mas malaki sa ilalim ng sisidlan kaysa sa itaas. Gayunpaman, para sa isang gas na nakapaloob sa isang sisidlan, ang pagkakaibang ito sa density at presyon ay napakaliit na sa maraming mga kaso maaari itong ganap na balewalain, na kilala lamang tungkol dito. Ngunit para sa isang kapaligiran na umaabot sa ilang libong kilometro, ang pagkakaibang ito ay makabuluhan.

Pagsukat ng presyon ng atmospera. Ang karanasan ni Torricelli.

Imposibleng kalkulahin ang presyon ng atmospera gamit ang formula para sa pagkalkula ng presyon ng isang likidong haligi (§ 38). Para sa gayong pagkalkula, kailangan mong malaman ang taas ng atmospera at density ng hangin. Ngunit ang kapaligiran ay walang tiyak na hangganan, at ang densidad ng hangin sa iba't ibang altitude ay iba. Gayunpaman, ang presyon ng atmospera ay maaaring masukat gamit ang isang eksperimento na iminungkahi noong ika-17 siglo ng isang Italyano na siyentipiko. Evangelista Torricelli , estudyante ng Galileo.

Ang eksperimento ni Torricelli ay binubuo ng mga sumusunod: isang glass tube na halos 1 m ang haba, selyadong sa isang dulo, ay puno ng mercury. Pagkatapos, mahigpit na isinasara ang pangalawang dulo ng tubo, ito ay ibinabalik at ibinababa sa isang tasa ng mercury, kung saan ang dulo ng tubo ay nabuksan sa ilalim ng antas ng mercury. Tulad ng sa anumang eksperimento sa likido, ang bahagi ng mercury ay ibinubuhos sa tasa, at ang bahagi nito ay nananatili sa tubo. Ang taas ng haligi ng mercury na natitira sa tubo ay humigit-kumulang 760 mm. Walang hangin sa itaas ng mercury sa loob ng tubo, mayroong walang hangin na espasyo, kaya walang gas ang naglalabas ng presyon mula sa itaas sa haligi ng mercury sa loob ng tubo na ito at hindi nakakaapekto sa mga sukat.

Si Torricelli, na nagmungkahi ng eksperimento na inilarawan sa itaas, ay nagbigay din ng paliwanag nito. Ang kapaligiran ay pumipindot sa ibabaw ng mercury sa tasa. Ang Mercury ay nasa ekwilibriyo. Nangangahulugan ito na ang presyon sa tubo ay nasa antas ahh 1 (tingnan ang figure) ay katumbas ng atmospheric pressure. Kapag nagbabago ang presyon ng atmospera, nagbabago rin ang taas ng haligi ng mercury sa tubo. Habang tumataas ang presyon, humahaba ang haligi. Habang bumababa ang presyon, binabawasan ng haligi ng mercury ang taas nito.

Ang presyon sa tubo sa antas aa1 ay nilikha ng bigat ng haligi ng mercury sa tubo, dahil walang hangin sa itaas ng mercury sa itaas na bahagi ng tubo. Sinusundan nito iyon Ang presyon ng atmospera ay katumbas ng presyon ng haligi ng mercury sa tubo , ibig sabihin.

p atm = p mercury

Kung mas mataas ang presyon ng atmospera, mas mataas ang haligi ng mercury sa eksperimento ni Torricelli. Samakatuwid, sa pagsasagawa, ang presyon ng atmospera ay maaaring masukat sa pamamagitan ng taas ng haligi ng mercury (sa millimeters o sentimetro). Kung, halimbawa, ang presyon ng atmospera ay 780 mm Hg. Art. (sinasabi nila na "milimetro ng mercury"), nangangahulugan ito na ang hangin ay gumagawa ng parehong presyon bilang isang patayong haligi ng mercury na 780 mm ang taas.

Samakatuwid, sa kasong ito, ang yunit ng pagsukat para sa presyon ng atmospera ay 1 milimetro ng mercury (1 mmHg). Hanapin natin ang kaugnayan sa pagitan ng unit na ito at ng unit na kilala natin - pascal(Pa).

Ang presyon ng isang haligi ng mercury ρ ng mercury na may taas na 1 mm ay katumbas ng:

p = g·ρ·h, p= 9.8 N/kg · 13,600 kg/m 3 · 0.001 m ≈ 133.3 Pa.

Kaya, 1 mmHg. Art. = 133.3 Pa.

Sa kasalukuyan, ang atmospheric pressure ay karaniwang sinusukat sa hectopascals (1 hPa = 100 Pa). Halimbawa, maaaring ipahayag ng mga ulat ng panahon na ang presyon ay 1013 hPa, na kapareho ng 760 mmHg. Art.

Ang pagmamasid sa taas ng haligi ng mercury sa tubo araw-araw, natuklasan ni Torricelli na nagbabago ang taas na ito, iyon ay, ang presyon ng atmospera ay hindi pare-pareho, maaari itong tumaas at bumaba. Nabanggit din ni Torricelli na ang presyon ng atmospera ay nauugnay sa mga pagbabago sa panahon.

Kung ikabit mo ang isang patayong sukat sa tubo ng mercury na ginamit sa eksperimento ni Torricelli, makukuha mo ang pinakasimpleng aparato - mercury barometer (mula sa Greek baros- bigat, metro- Sinusukat ko). Ito ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera.

Barometer - aneroid.

Sa pagsasagawa, ang isang metal barometer na tinatawag na isang metal barometer ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera. aneroid (isinalin mula sa Griyego - aneroid). Ito ang tinatawag na barometer dahil wala itong mercury.

Ang hitsura ng aneroid ay ipinapakita sa figure. Ang pangunahing bahagi nito ay isang metal box 1 na may kulot (corrugated) na ibabaw (tingnan ang ibang figure). Ang hangin ay ibinobomba palabas ng kahon na ito, at upang maiwasan ang pagdurog ng atmospheric pressure sa kahon, ang takip nito 2 ay hinihila pataas ng isang spring. Habang tumataas ang presyon ng atmospera, yumuyuko ang takip at hinihigpitan ang tagsibol. Habang bumababa ang presyon, itinutuwid ng tagsibol ang takip. Ang indicator arrow 4 ay nakakabit sa spring gamit ang transmission mechanism 3, na gumagalaw sa kanan o kaliwa kapag nagbago ang pressure. Sa ilalim ng arrow mayroong isang sukat, ang mga dibisyon nito ay minarkahan ayon sa mga pagbabasa ng mercury barometer. Kaya, ang bilang na 750, kung saan nakatayo ang aneroid needle (tingnan ang figure), ay nagpapakita na sa sandaling ito sa mercury barometer ang taas ng mercury column ay 750 mm.

Samakatuwid, ang presyon ng atmospera ay 750 mmHg. Art. o ≈ 1000 hPa.

Ang halaga ng atmospheric pressure ay napakahalaga para sa paghula ng panahon para sa mga darating na araw, dahil ang mga pagbabago sa atmospheric pressure ay nauugnay sa mga pagbabago sa panahon. Ang barometer ay isang kinakailangang instrumento para sa meteorological observation.

Presyon ng atmospera sa iba't ibang taas.

Sa isang likido, ang presyon, tulad ng alam natin, ay nakasalalay sa density ng likido at sa taas ng haligi nito. Dahil sa mababang compressibility, ang density ng likido sa iba't ibang lalim ay halos pareho. Samakatuwid, kapag kinakalkula ang presyon, isinasaalang-alang namin ang density nito na pare-pareho at isinasaalang-alang lamang ang pagbabago sa taas.

Ang sitwasyon sa mga gas ay mas kumplikado. Ang mga gas ay lubos na napipiga. At kung mas pinipiga ang isang gas, mas malaki ang density nito, at mas malaki ang presyur na nagagawa nito. Pagkatapos ng lahat, ang presyon ng gas ay nilikha sa pamamagitan ng mga epekto ng mga molekula nito sa ibabaw ng katawan.

Ang mga layer ng hangin sa ibabaw ng Earth ay pinipiga ng lahat ng nakapatong na mga layer ng hangin na matatagpuan sa itaas ng mga ito. Ngunit mas mataas ang layer ng hangin mula sa ibabaw, mas mahina ito ay naka-compress, mas mababa ang density nito. Samakatuwid, ang mas kaunting presyon na ginagawa nito. Kung, halimbawa, ang isang lobo ay tumataas sa ibabaw ng Earth, kung gayon ang presyon ng hangin sa lobo ay nagiging mas mababa. Nangyayari ito hindi lamang dahil ang taas ng haligi ng hangin sa itaas nito ay bumababa, ngunit din dahil ang density ng hangin ay bumababa. Ito ay mas maliit sa itaas kaysa sa ibaba. Samakatuwid, ang pag-asa ng presyon ng hangin sa altitude ay mas kumplikado kaysa sa mga likido.

Ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang presyon ng atmospera sa mga lugar sa antas ng dagat ay nasa average na 760 mm Hg. Art.

Ang presyon ng atmospera na katumbas ng presyon ng isang haligi ng mercury na 760 mm ang taas sa temperatura na 0 ° C ay tinatawag na normal na presyon ng atmospera.

Normal na presyon ng atmospera katumbas ng 101,300 Pa = 1013 hPa.

Kung mas mataas ang altitude sa ibabaw ng dagat, mas mababa ang presyon.

Sa mga maliliit na pag-akyat, sa karaniwan, sa bawat 12 m na pagtaas, ang presyon ay bumababa ng 1 mmHg. Art. (o sa pamamagitan ng 1.33 hPa).

Alam ang pag-asa ng presyon sa altitude, maaari mong matukoy ang altitude sa itaas ng antas ng dagat sa pamamagitan ng pagbabago ng mga pagbabasa ng barometer. Ang mga aneroid na may sukat kung saan direktang masukat ang taas sa ibabaw ng dagat ay tinatawag altimeter . Ginagamit ang mga ito sa aviation at mountain climbing.

Mga panukat ng presyon.

Alam na natin na ang mga barometer ay ginagamit upang sukatin ang presyon ng atmospera. Upang sukatin ang mga presyon na mas malaki o mas mababa kaysa sa presyon ng atmospera, ginagamit ito mga panukat ng presyon (mula sa Greek manos- bihira, maluwag, metro- Sinusukat ko). May mga pressure gauge likido At metal.

Tingnan muna natin ang device at pagkilos. bukas na panukat ng presyon ng likido. Binubuo ito ng isang dalawang-legged glass tube kung saan ibinuhos ang ilang likido. Ang likido ay naka-install sa parehong mga siko sa parehong antas, dahil tanging ang presyon ng atmospera ang kumikilos sa ibabaw nito sa mga siko ng sisidlan.

Upang maunawaan kung paano gumagana ang naturang pressure gauge, maaari itong ikonekta ng isang goma na tubo sa isang bilog na flat box, ang isang gilid nito ay natatakpan ng goma na pelikula. Kung pinindot mo ang iyong daliri sa pelikula, ang antas ng likido sa pressure gauge elbow na konektado sa kahon ay bababa, at sa kabilang elbow ito ay tataas. Ano ang nagpapaliwanag nito?

Kapag pinindot ang pelikula, tumataas ang presyon ng hangin sa kahon. Ayon sa batas ni Pascal, ang pagtaas ng presyon na ito ay naililipat din sa likido sa pressure gauge elbow na konektado sa kahon. Samakatuwid, ang presyon sa likido sa siko na ito ay magiging mas malaki kaysa sa isa, kung saan ang presyon ng atmospera lamang ang kumikilos sa likido. Sa ilalim ng puwersa ng labis na presyon na ito, ang likido ay magsisimulang gumalaw. Sa siko na may naka-compress na hangin ang likido ay babagsak, sa kabilang banda ay tataas ito. Ang likido ay darating sa equilibrium (hihinto) kapag ang labis na presyon ng naka-compress na hangin ay balanse ng presyon na ginawa ng labis na haligi ng likido sa kabilang binti ng pressure gauge.

Kung mas pinipindot mo ang pelikula, mas mataas ang labis na haligi ng likido, mas malaki ang presyon nito. Kaya naman, ang pagbabago sa presyon ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng taas ng labis na column na ito.

Ipinapakita ng figure kung paano masusukat ng naturang pressure gauge ang presyon sa loob ng isang likido. Ang mas malalim na tubo ay nahuhulog sa likido, mas malaki ang pagkakaiba sa taas ng mga haligi ng likido sa mga siko ng pressure gauge., samakatuwid, at mas maraming presyon ang nalilikha ng likido.

Kung i-install mo ang kahon ng aparato sa ilang lalim sa loob ng likido at paikutin ito gamit ang pelikula pataas, patagilid at pababa, ang mga pagbabasa ng pressure gauge ay hindi magbabago. Ganyan dapat kasi sa parehong antas sa loob ng isang likido, ang presyon ay pantay sa lahat ng direksyon.

Ang ipinapakita ng larawan panukat ng presyon ng metal . Ang pangunahing bahagi ng naturang pressure gauge ay isang metal tube na nakabaluktot sa isang pipe 1 , ang isang dulo nito ay sarado. Ang kabilang dulo ng tubo gamit ang gripo 4 nakikipag-ugnayan sa sisidlan kung saan sinusukat ang presyon. Habang tumataas ang presyon, bumababa ang tubo. Ang paggalaw ng saradong dulo nito gamit ang isang pingga 5 at mga serrations 3 ipinadala sa arrow 2 , gumagalaw malapit sa sukat ng instrumento. Kapag bumababa ang presyon, ang tubo, dahil sa pagkalastiko nito, ay bumalik sa dati nitong posisyon, at ang arrow ay bumalik sa zero division ng scale.

Piston liquid pump.

Sa eksperimento na isinaalang-alang namin kanina (§ 40), itinatag na ang tubig sa glass tube, sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric pressure, ay tumaas paitaas sa likod ng piston. Ito ang batayan ng aksyon. piston mga bomba

Ang pump ay ipinapakita sa schematically sa figure. Binubuo ito ng isang silindro, sa loob kung saan ang isang piston ay gumagalaw pataas at pababa, mahigpit na katabi ng mga dingding ng sisidlan. 1 . Ang mga balbula ay naka-install sa ilalim ng silindro at sa piston mismo 2 , nagbubukas lamang pataas. Kapag ang piston ay gumagalaw paitaas, ang tubig sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric pressure ay pumapasok sa tubo, itinataas ang mas mababang balbula at gumagalaw sa likod ng piston.

Habang ang piston ay gumagalaw pababa, ang tubig sa ilalim ng piston ay pumipindot sa ibabang balbula at ito ay nagsasara. Kasabay nito, sa ilalim ng presyon ng tubig, isang balbula sa loob ng piston ay bubukas, at ang tubig ay dumadaloy sa espasyo sa itaas ng piston. Sa susunod na ang piston ay gumagalaw paitaas, ang tubig sa itaas nito ay tumataas din at bumubuhos sa outlet pipe. Kasabay nito, ang isang bagong bahagi ng tubig ay tumataas sa likod ng piston, na, kapag ang piston ay kasunod na ibinaba, ay lilitaw sa itaas nito, at ang buong pamamaraan na ito ay paulit-ulit na paulit-ulit habang tumatakbo ang bomba.

Hydraulic Press.

Ipinapaliwanag ng batas ni Pascal ang aksyon haydroliko na makina (mula sa Greek haydrolika- tubig). Ito ang mga makina na ang operasyon ay nakabatay sa mga batas ng paggalaw at ekwilibriyo ng mga likido.

Ang pangunahing bahagi ng isang hydraulic machine ay dalawang cylinders ng iba't ibang diameters, nilagyan ng mga piston at isang connecting tube. Ang puwang sa ilalim ng mga piston at ang tubo ay puno ng likido (karaniwan ay mineral na langis). Ang taas ng mga likidong haligi sa parehong mga cylinder ay pareho hangga't walang puwersa na kumikilos sa mga piston.

Ipagpalagay natin ngayon na ang mga pwersa F 1 at F 2 - mga puwersa na kumikilos sa mga piston, S 1 at S 2 - mga lugar ng piston. Ang presyon sa ilalim ng unang (maliit) piston ay katumbas ng p 1 = F 1 / S 1, at sa ilalim ng pangalawa (malaki) p 2 = F 2 / S 2. Ayon sa batas ni Pascal, ang presyon ay ipinapadala nang pantay sa lahat ng direksyon sa pamamagitan ng isang likido sa pamamahinga, i.e. p 1 = p 2 o F 1 / S 1 = F 2 / S 2, mula sa:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Samakatuwid, ang lakas F 2 kaya maraming beses na mas maraming kapangyarihan F 1 , Ilang beses mas malaki ang lugar ng malaking piston kaysa sa lugar ng maliit na piston?. Halimbawa, kung ang lugar ng malaking piston ay 500 cm2, at ang maliit ay 5 cm2, at ang puwersa ng 100 N ay kumikilos sa maliit na piston, kung gayon ang isang puwersa na 100 beses na mas malaki, iyon ay, 10,000 N, ay kumilos sa mas malaking piston.

Kaya, sa tulong ng isang haydroliko na makina, posible na balansehin ang isang mas malaking puwersa na may maliit na puwersa.

Saloobin F 1 / F 2 ay nagpapakita ng pagtaas sa lakas. Halimbawa, sa halimbawang ibinigay, ang nakuha sa lakas ay 10,000 N / 100 N = 100.

Ang isang hydraulic machine na ginagamit para sa pagpindot (pagpipiga) ay tinatawag haydroliko pindutin .

Ginagamit ang mga hydraulic press kung saan kailangan ang mas malaking puwersa. Halimbawa, para sa pagpiga ng langis mula sa mga buto sa mga gilingan ng langis, para sa pagpindot ng playwud, karton, dayami. Sa mga plantang metalurhiko, ang mga hydraulic press ay ginagamit upang gumawa ng mga steel machine shaft, mga gulong ng riles, at marami pang ibang produkto. Ang mga modernong hydraulic press ay maaaring bumuo ng mga puwersa ng sampu at daan-daang milyong mga newton.

Ang istraktura ng isang hydraulic press ay ipinapakita sa schematically sa figure. Ang pinindot na katawan 1 (A) ay inilalagay sa isang platform na konektado sa malaking piston 2 (B). Sa tulong ng isang maliit na piston 3 (D), nalikha ang mataas na presyon sa likido. Ang presyon na ito ay ipinapadala sa bawat punto ng likido na pumupuno sa mga silindro. Samakatuwid, ang parehong presyon ay kumikilos sa pangalawa, mas malaking piston. Ngunit dahil ang lugar ng 2nd (malaking) piston ay mas malaki kaysa sa lugar ng maliit, ang puwersa na kumikilos dito ay mas malaki kaysa sa puwersa na kumikilos sa piston 3 (D). Sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito, tataas ang piston 2 (B). Kapag tumaas ang piston 2 (B), ang katawan (A) ay nakasandal sa nakatigil na itaas na platform at na-compress. Ang pressure gauge 4 (M) ay sumusukat sa fluid pressure. Awtomatikong bubukas ang safety valve 5 (P) kapag ang fluid pressure ay lumampas sa pinahihintulutang halaga.

Mula sa maliit na silindro hanggang sa malaki, ang likido ay binomba ng paulit-ulit na paggalaw ng maliit na piston 3 (D). Ginagawa ito bilang mga sumusunod. Kapag tumaas ang maliit na piston (D), bubukas ang balbula 6 (K) at sinisipsip ang likido sa espasyo sa ilalim ng piston. Kapag ang maliit na piston ay ibinaba sa ilalim ng impluwensya ng likidong presyon, ang balbula 6 (K) ay nagsasara, at ang balbula 7 (K") ay bubukas, at ang likido ay dumadaloy sa malaking sisidlan.

Ang epekto ng tubig at gas sa isang katawan na nakalubog sa kanila.

Sa ilalim ng tubig ay madali nating maiangat ang isang bato na mahirap buhatin sa hangin. Kung maglalagay ka ng isang tapon sa ilalim ng tubig at bitawan ito mula sa iyong mga kamay, ito ay lulutang. Paano maipapaliwanag ang mga penomena na ito?

Alam natin (§ 38) na ang likido ay pumipindot sa ilalim at mga dingding ng sisidlan. At kung ang ilang solidong katawan ay inilagay sa loob ng likido, ito ay sasailalim din sa presyon, tulad ng mga dingding ng sisidlan.

Isaalang-alang natin ang mga puwersa na kumikilos mula sa likido sa isang katawan na nakalubog dito. Upang mas madaling mangatuwiran, pumili tayo ng isang katawan na may hugis ng parallelepiped na may mga base na kahanay sa ibabaw ng likido (Fig.). Ang mga puwersa na kumikilos sa mga lateral na mukha ng katawan ay pantay sa mga pares at balanse sa bawat isa. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang ito, ang katawan ay nagkontrata. Ngunit ang mga puwersa na kumikilos sa itaas at ibabang mga gilid ng katawan ay hindi pareho. Ang tuktok na gilid ay pinindot ng puwersa mula sa itaas F 1 haligi ng likido mataas h 1 . Sa antas ng mas mababang gilid, ang presyon ay gumagawa ng isang haligi ng likido na may taas h 2. Ang presyon na ito, tulad ng alam natin (§ 37), ay ipinapadala sa loob ng likido sa lahat ng direksyon. Dahil dito, sa ibabang mukha ng katawan mula sa ibaba hanggang sa itaas na may puwersa F 2 pinindot ang isang column ng likido na mataas h 2. Pero h 2 pa h 1, samakatuwid, ang modulus ng puwersa F 2 pang power module F 1 . Samakatuwid, ang katawan ay itinulak palabas ng likido nang may lakas F Vt, katumbas ng pagkakaiba sa mga puwersa F 2 - F 1, ibig sabihin.

Ngunit ang S·h = V, kung saan ang V ay ang volume ng parallelepiped, at ang ρ f ·V = m f ay ang mass ng likido sa volume ng parallelepiped. Kaya naman, F out = g m w = P w, i.e. ang buoyant force ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan na nakalubog dito(ang buoyant force ay katumbas ng bigat ng likido ng parehong dami ng dami ng katawan na nahuhulog dito). Ang pagkakaroon ng puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido ay madaling matukoy sa eksperimento. Sa larawan A ay nagpapakita ng isang katawan na nasuspinde mula sa isang spring na may isang arrow pointer sa dulo. Ang arrow ay nagmamarka ng pag-igting ng spring sa tripod. Kapag ang katawan ay inilabas sa tubig, ang tagsibol ay nagkontrata (Fig. b). Ang parehong pag-urong ng tagsibol ay makukuha kung kumilos ka sa katawan mula sa ibaba hanggang sa itaas na may ilang puwersa, halimbawa, pindutin ang iyong kamay (angat). Samakatuwid, ang karanasan ay nagpapatunay na ang isang katawan sa isang likido ay kumikilos sa pamamagitan ng isang puwersa na nagtutulak sa katawan palabas ng likido. Tulad ng alam natin, ang batas ni Pascal ay nalalapat din sa mga gas. kaya lang ang mga katawan sa gas ay napapailalim sa isang puwersa na nagtutulak sa kanila palabas ng gas. Sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito, ang mga lobo ay tumaas paitaas. Ang pagkakaroon ng puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang gas ay maaari ding maobserbahan sa eksperimento. Nagsabit kami ng isang glass ball o isang malaking prasko na sarado na may takip mula sa pinaikling scale pan. Ang mga timbangan ay balanse. Pagkatapos ay inilalagay ang isang malawak na sisidlan sa ilalim ng prasko (o bola) upang mapalibutan nito ang buong prasko. Ang sisidlan ay puno ng carbon dioxide, ang density ng kung saan ay mas malaki kaysa sa density ng hangin (samakatuwid, ang carbon dioxide ay lumubog at pinupuno ang sisidlan, na inilipat ang hangin mula dito). Sa kasong ito, ang balanse ng mga kaliskis ay nabalisa. Ang tasa na may nasuspinde na prasko ay tumataas paitaas (Fig.). Ang isang prasko na nakalubog sa carbon dioxide ay nakakaranas ng mas malaking puwersa ng buoyancy kaysa sa puwersa na kumikilos dito sa hangin. Ang puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido o gas ay nakadirekta sa tapat ng puwersa ng grabidad na inilapat sa katawan na ito. Samakatuwid, prolkosmos). Ito ay tiyak kung bakit sa tubig kung minsan madali nating iangat ang mga katawan na nahihirapan tayong hawakan sa hangin. Ang isang maliit na balde at isang cylindrical na katawan ay sinuspinde mula sa spring (Fig., a). Ang isang arrow sa tripod ay nagmamarka ng kahabaan ng tagsibol. Ipinapakita nito ang bigat ng katawan sa hangin. Ang pag-angat ng katawan, ang isang sisidlan ng paghahagis na puno ng likido sa antas ng tubo ng paghahagis ay inilalagay sa ilalim nito. Pagkatapos nito ang katawan ay ganap na nahuhulog sa likido (Larawan, b). Kung saan bahagi ng likido, ang dami nito ay katumbas ng dami ng katawan, ay ibinubuhos mula sa sisidlan ng pagbuhos sa baso. Ang spring contracts at ang spring pointer ay tumataas, na nagpapahiwatig ng pagbaba ng body weight sa fluid. Sa kasong ito, bilang karagdagan sa grabidad, ang isa pang puwersa ay kumikilos sa katawan, na itinutulak ito palabas ng likido. Kung ang likido mula sa isang baso ay ibinuhos sa itaas na balde (ibig sabihin, ang likido na inilipat ng katawan), kung gayon ang spring pointer ay babalik sa paunang posisyon nito (Fig., c). Batay sa karanasang ito ay mahihinuha na ang puwersang nagtutulak palabas ng isang katawan na ganap na nakalubog sa isang likido ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan na ito . Nakatanggap kami ng parehong konklusyon sa § 48. Kung ang isang katulad na eksperimento ay isinagawa sa isang katawan na nakalubog sa ilang gas, ito ay magpapakita na ang puwersang nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang gas ay katumbas din ng bigat ng gas na kinuha sa dami ng katawan . Ang puwersa na nagtutulak sa isang katawan palabas ng isang likido o gas ay tinatawag Lakas ng archimedean, bilang parangal sa siyentipiko Archimedes , na unang nagturo ng pagkakaroon nito at kinakalkula ang halaga nito. Kaya, kinumpirma ng karanasan na ang puwersa ng Archimedean (o buoyant) ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng katawan, i.e. F A = P f = g m at. Ang masa ng likido mf na inilipat ng isang katawan ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng densidad nito ρf at ang dami ng katawan na Vt na inilubog sa likido (dahil Vf - ang dami ng likido na inilipat ng katawan ay katumbas ng Vt - ang dami ng katawan na nalubog sa likido), ibig sabihin, m f = ρ f ·V t. Pagkatapos ay makukuha natin ang: F A= g·ρ at · V T Dahil dito, ang puwersa ng Archimedean ay nakasalalay sa density ng likido kung saan ang katawan ay nahuhulog at sa dami ng katawan na ito. Ngunit hindi ito nakasalalay, halimbawa, sa density ng sangkap ng katawan na nahuhulog sa likido, dahil ang dami na ito ay hindi kasama sa nagresultang formula. Alamin natin ngayon ang bigat ng isang katawan na nakalubog sa isang likido (o gas). Dahil ang dalawang puwersa na kumikilos sa katawan sa kasong ito ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon (ang puwersa ng grabidad ay pababa, at ang puwersa ng Archimedean ay pataas), kung gayon ang bigat ng katawan sa likidong P 1 ay magiging mas mababa kaysa sa bigat ng ang katawan sa vacuum P = g m sa puwersa ng Archimedean F A = g m w (saan m g - masa ng likido o gas na inilipat ng katawan). kaya, kung ang isang katawan ay nahuhulog sa isang likido o gas, kung gayon ito ay nawalan ng timbang gaya ng bigat ng likido o gas na inilipat nito. Halimbawa. Tukuyin ang buoyant force na kumikilos sa isang bato na may volume na 1.6 m 3 sa tubig dagat. Isulat natin ang mga kondisyon ng problema at lutasin ito. Kapag ang lumulutang na katawan ay umabot sa ibabaw ng likido, pagkatapos ay sa karagdagang paitaas na paggalaw nito ay bababa ang puwersa ng Archimedean. Bakit? Ngunit dahil bababa ang volume ng bahagi ng katawan na nakalubog sa likido, at ang puwersa ng Archimedean ay katumbas ng bigat ng likido sa dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog dito. Kapag ang puwersa ng Archimedean ay naging katumbas ng puwersa ng grabidad, ang katawan ay titigil at lulutang sa ibabaw ng likido, na bahagyang nalulubog dito. Ang resultang konklusyon ay madaling ma-verify sa eksperimentong paraan. Ibuhos ang tubig sa sisidlan ng paagusan sa antas ng tubo ng paagusan. Pagkatapos nito, ilulubog namin ang lumulutang na katawan sa sisidlan, na dati nang natimbang sa hangin. Pagbaba sa tubig, inilipat ng isang katawan ang isang dami ng tubig na katumbas ng dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog dito. Sa pamamagitan ng pagtimbang sa tubig na ito, nakita natin na ang bigat nito (Archimedean force) ay katumbas ng puwersa ng grabidad na kumikilos sa isang lumulutang na katawan, o ang bigat ng katawan na ito sa hangin. Ang pagkakaroon ng parehong mga eksperimento sa anumang iba pang mga katawan na lumulutang sa iba't ibang mga likido - tubig, alkohol, solusyon sa asin, maaari mong siguraduhin na kung ang isang katawan ay lumulutang sa isang likido, kung gayon ang bigat ng likidong inilipat nito ay katumbas ng bigat ng katawan na ito sa hangin. Madaling patunayan iyon kung ang density ng isang solid solid ay mas malaki kaysa sa density ng isang likido, kung gayon ang katawan ay lumulubog sa naturang likido. Ang isang katawan na may mas mababang density ay lumulutang sa likidong ito. Ang isang piraso ng bakal, halimbawa, ay lumulubog sa tubig ngunit lumulutang sa mercury. Ang isang katawan na ang density ay katumbas ng density ng likido ay nananatiling balanse sa loob ng likido. Ang yelo ay lumulutang sa ibabaw ng tubig dahil ang density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Kung mas mababa ang density ng katawan kumpara sa density ng likido, mas kaunting bahagi ng katawan ang nahuhulog sa likido . Sa pantay na densidad ng katawan at likido, lumulutang ang katawan sa loob ng likido sa anumang lalim. Dalawang hindi mapaghalo na likido, halimbawa tubig at kerosene, ay matatagpuan sa isang sisidlan alinsunod sa kanilang mga densidad: sa ibabang bahagi ng sisidlan - mas siksik na tubig (ρ = 1000 kg/m3), sa itaas - mas magaan na kerosene (ρ = 800 kg /m3) . Ang average na density ng mga nabubuhay na organismo na naninirahan sa kapaligiran ng tubig ay naiiba nang kaunti sa density ng tubig, kaya ang kanilang timbang ay halos ganap na balanse ng puwersa ng Archimedean. Dahil dito, ang mga hayop sa tubig ay hindi nangangailangan ng napakalakas at napakalaking balangkas tulad ng mga terrestrial. Para sa parehong dahilan, ang mga putot ng aquatic halaman ay nababanat. Ang swim bladder ng isang isda ay madaling nagbabago ng volume nito. Kapag ang isang isda, sa tulong ng mga kalamnan, ay bumaba sa isang mas malalim na lalim, at ang presyon ng tubig dito ay tumataas, ang bula ay nagkontrata, ang dami ng katawan ng isda ay bumababa, at hindi ito itinutulak, ngunit lumulutang sa kalaliman. Kaya, ang isda ay maaaring umayos sa lalim ng pagsisid nito sa loob ng ilang mga limitasyon. Kinokontrol ng mga balyena ang lalim ng kanilang pagsisid sa pamamagitan ng pagbaba at pagtaas ng kapasidad ng kanilang baga. Paglalayag ng mga barko. Ang mga sasakyang-dagat na naglalakbay sa mga ilog, lawa, dagat at karagatan ay ginawa mula sa iba't ibang materyales na may iba't ibang densidad. Ang katawan ng barko ay kadalasang gawa sa bakal. Ang lahat ng mga panloob na pangkabit na nagbibigay ng lakas sa mga barko ay gawa rin sa mga metal. Upang makabuo ng mga barko, iba't ibang materyales ang ginagamit na may parehong mas mataas at mas mababang densidad kumpara sa tubig. Paano lumulutang ang mga barko, sumasakay at nagdadala ng malalaking kargamento? Ang isang eksperimento sa isang lumulutang na katawan (§ 50) ay nagpakita na ang katawan ay nag-aalis ng napakaraming tubig sa ilalim ng tubig na bahagi nito na ang bigat ng tubig na ito ay katumbas ng bigat ng katawan sa hangin. Totoo rin ito para sa anumang sisidlan. Ang bigat ng tubig na inilipat sa ilalim ng tubig na bahagi ng sisidlan ay katumbas ng bigat ng sisidlan na may kargamento sa hangin o ang puwersa ng grabidad na kumikilos sa sisidlan na may kargamento. Ang lalim kung saan ang isang barko ay nahuhulog sa tubig ay tinatawag burador . Ang maximum na pinahihintulutang draft ay minarkahan sa katawan ng barko na may pulang linya na tinatawag linya ng tubig (mula sa Dutch. tubig- tubig). Ang bigat ng tubig na inilipat ng isang barko kapag lumubog sa linya ng tubig, katumbas ng puwersa ng gravity na kumikilos sa punong barko, ay tinatawag na displacement ng barko. Sa kasalukuyan, ang mga barko na may displacement na 5,000,000 kN (5 × 10 6 kN) o higit pa ay itinatayo para sa transportasyon ng langis, iyon ay, may bigat na 500,000 tonelada (5 × 10 5 t) o higit pa kasama ng kargamento. Kung ibawas natin ang bigat ng sisidlan mismo mula sa displacement, makukuha natin ang kapasidad ng pagdadala ng sisidlan na ito. Ang kapasidad ng pagdadala ay nagpapakita ng bigat ng kargamento na dala ng barko. Ang paggawa ng mga barko ay umiral sa Sinaunang Ehipto, Phoenicia (pinaniniwalaan na ang mga Phoenician ay isa sa mga pinakamahusay na gumagawa ng barko), at Sinaunang Tsina. Sa Russia, ang paggawa ng mga barko ay nagmula sa pagliko ng ika-17 at ika-18 na siglo. Karamihan sa mga barkong pandigma ay itinayo, ngunit ito ay sa Russia na ang unang icebreaker, mga barko na may panloob na combustion engine, at ang nuclear icebreaker Arktika ay itinayo. Aeronautics. Pagguhit na naglalarawan sa lobo ng magkapatid na Montgolfier mula 1783: "Tingnan at eksaktong sukat ng 'Balloon Terrestrial', na siyang una." 1786 Mula noong sinaunang panahon, pinangarap ng mga tao ang pagkakataong lumipad sa itaas ng mga ulap, upang lumangoy sa karagatan ng hangin, habang sila ay lumangoy sa dagat. Para sa aeronautics Noong una, gumamit sila ng mga lobo na nilagyan ng alinman sa pinainit na hangin, hydrogen o helium. Upang ang isang lobo ay tumaas sa hangin, kinakailangan na ang puwersa ng Archimedean (buoyancy) F Ang isang pagkilos sa bola ay mas malaki kaysa sa puwersa ng grabidad F mabigat, i.e. F A > F mabigat Habang tumataas ang bola, bumababa ang puwersa ng Archimedean na kumikilos dito ( F A = gρV), dahil ang density ng itaas na mga layer ng atmospera ay mas mababa kaysa sa ibabaw ng Earth. Upang tumaas nang mas mataas, ang isang espesyal na ballast (timbang) ay ibinaba mula sa bola at ito ay nagpapagaan sa bola. Sa kalaunan ang bola ay umabot sa pinakamataas na taas ng pag-angat. Upang palabasin ang bola mula sa shell nito, ang isang bahagi ng gas ay inilabas gamit ang isang espesyal na balbula. Sa pahalang na direksyon, ang isang lobo ay gumagalaw lamang sa ilalim ng impluwensya ng hangin, kung kaya't ito ay tinawag lobo (mula sa Greek aer- hangin, stato- nakatayo). Hindi pa katagal, ang malalaking lobo ay ginamit upang pag-aralan ang itaas na mga layer ng atmospera at stratosphere - stratospheric balloon . Bago nila natutunan kung paano gumawa ng malalaking eroplano upang maghatid ng mga pasahero at kargamento sa pamamagitan ng hangin, ginamit ang mga controlled balloon - mga airship. Mayroon silang isang pinahabang hugis; isang gondola na may makina ay nasuspinde sa ilalim ng katawan, na nagtutulak sa propeller. Ang lobo ay hindi lamang bumangon sa sarili nitong, ngunit maaari ring iangat ang ilang mga kargamento: ang cabin, mga tao, mga instrumento. Samakatuwid, upang malaman kung anong uri ng pagkarga ang maaaring iangat ng lobo, kinakailangan upang matukoy ito angat. Hayaan, halimbawa, hayaan ang isang lobo na may volume na 40 m 3 na puno ng helium ay ilunsad sa hangin. Ang masa ng helium na pumupuno sa shell ng bola ay magiging katumbas ng: m Ge = ρ Ge V = 0.1890 kg/m 3 40 m 3 = 7.2 kg, at ang bigat nito ay: P Ge = g m Ge; P Ge = 9.8 N/kg · 7.2 kg = 71 N. Ang buoyant force (Archimedean) na kumikilos sa bolang ito sa hangin ay katumbas ng bigat ng hangin na may dami na 40 m 3, i.e. F A = ​​​​g·ρ hangin V; F A = ​​9.8 N/kg · 1.3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N. Nangangahulugan ito na kayang buhatin ng bolang ito ang isang kargada na tumitimbang ng 520 N - 71 N = 449 N. Ito ang puwersa ng pag-angat nito. Ang isang lobo na may parehong volume, ngunit puno ng hydrogen, ay maaaring magbuhat ng isang load na 479 N. Nangangahulugan ito na ang lakas ng pag-angat nito ay mas malaki kaysa sa isang lobo na puno ng helium. Ngunit ang helium ay mas madalas pa ring ginagamit, dahil hindi ito nasusunog at samakatuwid ay mas ligtas. Ang hydrogen ay isang nasusunog na gas. Mas madaling iangat at ibaba ang bola na puno ng mainit na hangin. Upang gawin ito, ang isang burner ay matatagpuan sa ilalim ng butas na matatagpuan sa ibabang bahagi ng bola. Gamit ang isang gas burner, maaari mong ayusin ang temperatura ng hangin sa loob ng bola, at samakatuwid ang density at buoyant na puwersa nito. Upang gawing mas mataas ang bola, sapat na upang painitin ang hangin sa loob nito nang mas malakas sa pamamagitan ng pagtaas ng apoy ng burner. Habang bumababa ang apoy ng burner, bumababa ang temperatura ng hangin sa bola at bumababa ang bola. Maaari kang pumili ng temperatura ng bola kung saan ang bigat ng bola at ang cabin ay magiging katumbas ng buoyant force. Pagkatapos ang bola ay mag-hang sa hangin, at ito ay magiging madali upang gumawa ng mga obserbasyon mula dito. Sa pag-unlad ng agham, ang mga makabuluhang pagbabago ay naganap sa aeronautical technology. Naging posible na gumamit ng mga bagong shell para sa mga lobo, na naging matibay, lumalaban sa hamog na nagyelo at magaan. Ang mga pag-unlad sa larangan ng radio engineering, electronics, at automation ay naging posible na magdisenyo ng mga unmanned balloon. Ang mga lobo na ito ay ginagamit upang pag-aralan ang mga agos ng hangin, para sa heograpikal at biomedical na pananaliksik sa mas mababang mga layer ng atmospera. Ang hugis at istraktura ng mga molekula ay medyo kumplikado. Ngunit subukan nating isipin ang mga ito sa anyo ng maliliit na bola. Ito ay magpapahintulot sa amin na ilapat ang mga batas ng mekanika sa paglalarawan ng proseso ng mga molecule na tumatama sa mga dingding ng isang sisidlan, sa partikular, Pangalawang batas ni Newton. Ipagpalagay namin na ang mga molekula ng gas ay nasa isang sapat na malaking distansya mula sa isa't isa, upang ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan nila ay bale-wala. Kung walang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle, ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay katumbas ng zero. Tawagan natin ang isang gas na nakakatugon sa mga katangiang ito perpekto . Ito ay kilala na gumagalaw ang mga molekula ng gas sa iba't ibang bilis. Gayunpaman, ipaalam sa amin ang average na bilis ng paggalaw ng mga molekula at isaalang-alang natin sila pareho. Ipagpalagay natin na ang mga epekto ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan ay ganap na nababanat (ang mga molekula ay kumikilos sa epekto tulad ng mga bola ng goma, at hindi tulad ng isang piraso ng plasticine). Sa kasong ito, ang mga bilis ng mga molekula ay nagbabago lamang sa direksyon, ngunit nananatiling pareho sa magnitude. Kung gayon ang pagbabago sa bilis ng bawat molekula sa epekto ay -2υ. Ang pagpapakilala ng gayong mga pagpapasimple, kinakalkula namin ang presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan. Ang puwersa ay kumikilos sa dingding mula sa maraming molekula. Maaari itong kalkulahin bilang produkto ng puwersa na kumikilos sa bahagi ng isang molekula sa pamamagitan ng bilang ng mga molekula na gumagalaw sa sisidlan sa direksyon ng pader na ito. Dahil ang espasyo ay three-dimensional at ang bawat dimensyon ay may dalawang direksyon: positibo at negatibo, maaari nating ipagpalagay na ang isang ikaanim ng lahat ng mga molekula (kung mayroong isang malaking bilang ng mga ito) ay gumagalaw sa direksyon ng isang pader: N = N 0 / 6 . Ang puwersang kumikilos sa dingding mula sa isang molekula ay katumbas ng puwersang kumikilos sa molekula mula sa dingding. Ang puwersa na kumikilos sa isang molekula mula sa dingding ay katumbas ng produkto ng masa ng isang molekula na beses sa pagbilis na natatanggap nito kapag tumama sa dingding: F" = m 0 a. Ang acceleration ay isang pisikal na dami na tinutukoy ng ratio ng pagbabago sa bilis sa panahon kung kailan naganap ang pagbabagong ito: a = Δυ / t. Ang pagbabago sa bilis ay katumbas ng dalawang beses sa bilis ng molekula bago ang epekto: Δυ = –2υ. Kung ang molekula ay kumikilos tulad ng isang bola ng goma, hindi mahirap isipin ang proseso ng epekto: ang molekula, sa epekto, ay deformed. Ang proseso ng compression at decompression ay tumatagal ng oras. Habang ang molekula ay kumikilos sa dingding ng sisidlan, ang isang tiyak na bilang ng mga molekula, na matatagpuan mula dito sa mga distansyang hindi hihigit sa l = υt, ay namamahala na matamaan ang huli. (Halimbawa, medyo nagsasalita, hayaan ang mga molekula na magkaroon ng bilis na 100 m/s. Ang epekto ay tumatagal ng 0.01 s. Pagkatapos sa panahong ito ang mga molekula na matatagpuan sa mga distansyang 10, 50, 70 cm mula dito ay magkakaroon ng oras upang maabot ang pader at mag-ambag sa presyon, ngunit hindi hihigit sa 100 cm). Isasaalang-alang namin ang dami ng sisidlan V = lS. Ang pagpapalit ng lahat ng mga formula sa orihinal, nakuha namin ang equation: kung saan: ay ang masa ng isang molekula, ay ang average na halaga ng parisukat ng bilis ng mga molekula, N ay ang bilang ng mga molekula sa dami ng V. Gumawa tayo ng ilang paliwanag tungkol sa isa sa mga dami na kasama sa resultang equation. Dahil ang paggalaw ng mga molekula ay magulo at walang pinipiling paggalaw ng mga molekula sa sisidlan, ang kanilang average na bilis ay zero. Ngunit malinaw na hindi ito nalalapat sa bawat indibidwal na molekula. Upang kalkulahin ang presyon ng isang perpektong gas sa dingding ng isang sisidlan, hindi ang average na halaga ng x-component ng bilis ng mga molekula ang ginagamit, ngunit ang average na halaga ng parisukat ng bilis. Upang gawing mas maliwanag ang pagpapakilala ng dami na ito, isaalang-alang natin ang isang numerical na halimbawa. Hayaang ang apat na molekula ay may bilis na 1, 2, 3, 4 arb. mga yunit Ang parisukat ng average na bilis ng mga molekula ay katumbas ng: Ang average na halaga ng parisukat ng bilis ay: Ang mga average na halaga ng mga projection ng squared velocity sa x, y, z axes ay nauugnay sa average na halaga ng squared velocity ng kaugnayan. Ang larawan ng mga paggalaw ng mga molekula sa isang gas ay hindi kumpleto kung hindi rin natin isasaalang-alang ang mga tanong tungkol sa mga banggaan ng mga molekula sa ibabaw ng anumang katawan na matatagpuan sa isang gas, lalo na sa mga dingding ng isang sisidlan na naglalaman ng gas, at sa bawat isa. iba pa. Sa katunayan, ang paggawa ng mga random na paggalaw, ang mga molekula paminsan-minsan ay lumalapit sa mga dingding ng sisidlan o sa ibabaw ng iba pang mga katawan sa medyo maikling distansya. Sa parehong paraan, ang mga molekula ay maaaring maging malapit sa isa't isa. Sa kasong ito, lumilitaw ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng gas o sa pagitan ng molekula ng gas at ng mga molekula ng sangkap sa dingding, na bumababa nang napakabilis sa distansya. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang ito, binabago ng mga molekula ng gas ang direksyon ng kanilang paggalaw. Ang prosesong ito (pagbabago ng direksyon), gaya ng nalalaman, ay tinatawag na banggaan. Ang mga banggaan sa pagitan ng mga molekula ay may napakahalagang papel sa pag-uugali ng isang gas. At pag-aaralan natin ang mga ito nang detalyado sa ibang pagkakataon. Ngayon ay mahalaga na isaalang-alang ang mga banggaan ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan o sa anumang iba pang ibabaw na nakikipag-ugnay sa gas. Ito ay ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula ng gas at mga pader na tumutukoy sa puwersa na nararanasan ng mga pader mula sa gas, at, siyempre, ang pantay na puwersang nakadirekta sa kabaligtaran na nararanasan ng gas mula sa mga dingding. Malinaw na mas malaki ang ibabaw na lugar ng dingding, mas malaki ang puwersa na nararanasan ng pader mula sa gas. Upang hindi gumamit ng isang dami na nakasalalay sa isang random na kadahilanan tulad ng laki ng dingding, kaugalian na makilala ang pagkilos ng gas sa dingding hindi sa pamamagitan ng puwersa, ngunit presyon, ibig sabihin, puwersa sa bawat yunit na lugar ng ibabaw ng dingding na normal sa puwersang ito: Ang kakayahan ng isang gas na magbigay ng presyon sa mga dingding ng lalagyan na naglalaman nito ay isa sa mga pangunahing katangian ng gas. Ito ay sa pamamagitan ng presyon nito na ang gas ay madalas na nagpapakita ng presensya nito. Samakatuwid, ang presyon ay isa sa mga pangunahing katangian ng gas. Ang presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan, gaya ng iminungkahi noong ika-18 siglo. Daniel Bernoulli, ay bunga ng hindi mabilang na banggaan ng mga molekula ng gas sa mga dingding. Ang mga epektong ito ng mga molekula sa mga dingding ay humantong sa ilang mga displacement ng mga particle ng materyal sa dingding at, samakatuwid, sa pagpapapangit nito. Ang deformed wall ay kumikilos sa gas na may nababanat na puwersa na nakadirekta sa bawat punto na patayo sa dingding. Ang puwersang ito ay katumbas ng ganap na halaga at kabaligtaran ng direksyon sa puwersa kung saan kumikilos ang gas sa dingding. Kahit na ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng bawat indibidwal na molekula sa mga molekula ng pader sa panahon ng isang banggaan ay hindi alam, gayunpaman, ang mga batas ng mekanika ay ginagawang posible upang mahanap ang average na puwersa na nagmumula sa pinagsamang pagkilos ng lahat ng mga molekula ng gas, ibig sabihin, upang mahanap ang presyon ng gas. Ipagpalagay natin na ang gas ay nakapaloob sa isang sisidlan na hugis parallelepiped (Larawan 2), at ang gas ay nasa isang estado ng ekwilibriyo. Sa kasong ito, nangangahulugan ito na ang gas sa kabuuan ay nasa pahinga na may kaugnayan sa mga dingding ng lalagyan: ang bilang ng mga molekula na gumagalaw sa anumang di-makatwirang direksyon ay, sa karaniwan, ay katumbas ng bilang ng mga molekula na ang mga tulin ay nakadirekta sa kabaligtaran. direksyon. Kalkulahin natin ang presyon ng gas sa isa sa mga dingding ng sisidlan, halimbawa sa kanang bahagi ng dingding. Idirekta ang coordinate axis X sa gilid ng parallelepiped na patayo sa dingding tulad ng ipinapakita sa Fig. 2. Gaano man ang direksyon ng mga bilis ng mga molekula, magiging interesado lamang tayo sa mga projection ng mga bilis ng mga molekula sa X axis: patungo sa dingding ang mga molekula ay gumagalaw nang tumpak sa bilis. Pumili tayo sa isip ng isang layer ng gas ng kapal A katabi ng napiling pader. Ang isang nababanat na puwersa C ay kumikilos dito mula sa gilid ng deformed na pader, pareho sa ganap na halaga puwersa at kumikilos ang gas sa dingding. Ayon sa ikalawang batas ni Newton, ang impulse of force (isang tiyak na arbitrary na tagal ng panahon) ay katumbas ng pagbabago sa impulse ng gas sa ating layer. Ngunit ang gas ay nasa isang estado ng equilibrium, kaya ang layer ay hindi tumatanggap ng anumang pagtaas sa momentum sa direksyon ng puwersa ng salpok (laban sa positibong direksyon ng X axis). Nangyayari ito dahil, dahil sa mga paggalaw ng molekular, ang napiling layer ay tumatanggap ng isang salpok sa kabaligtaran ng direksyon at, siyempre, pareho sa ganap na halaga. Hindi mahirap kalkulahin. Sa mga random na paggalaw ng mga molekula ng gas sa paglipas ng panahon, isang tiyak na bilang ng mga molekula ang pumapasok sa ating layer mula kaliwa hanggang kanan at ang parehong bilang ng mga molekula ay iniiwan ito sa kabaligtaran na direksyon - mula kanan hanggang kaliwa. Ang mga papasok na molekula ay nagdadala ng isang tiyak na salpok. Ang mga umaalis ay nagdadala ng parehong impulse ng kabaligtaran na tanda, upang ang kabuuang impulse na natanggap ng layer ay katumbas ng algebraic sum ng mga impulses ng mga molecule na pumapasok at umaalis sa layer. Hanapin natin ang bilang ng mga molecule na pumapasok sa ating layer sa kaliwa sa oras Sa panahong ito, ang mga molekula na matatagpuan mula dito sa layo na hindi lalampas sa Lahat ng mga ito ay nasa dami ng isang parallelepiped sa base area ng pader na pinag-uusapan) at ang haba, ibig sabihin, sa dami, ay maaaring lumapit sa hangganan sa kaliwa. Kung ang dami ng yunit ng isang sisidlan ay naglalaman ng mga molekula, kung gayon sa ipinahiwatig na dami ay naglalaman ng mga molekula. Ngunit kalahati lamang sa kanila ang gumagalaw mula kaliwa hanggang kanan at nahulog sa layer. Ang iba pang kalahati ay lumayo mula dito at hindi pumasok sa layer. Dahil dito, ang mga molekula ay pumapasok sa layer mula kaliwa hanggang kanan sa paglipas ng panahon. Ang bawat isa sa kanila ay may momentum (ang masa ng molekula), at ang kabuuang momentum na iniambag ng mga ito sa layer ay katumbas ng Sa parehong oras, ang parehong bilang ng mga molekula na may parehong kabuuang momentum, ngunit ng kabaligtaran na tanda, ay umalis sa layer, na lumilipat mula kanan pakaliwa. Kaya, dahil sa pagdating ng mga molekula na may positibong momentum sa layer at ang pag-alis ng mga molekula na may negatibong momentum mula dito, ang kabuuang pagbabago sa momentum ng layer ay katumbas ng Ang pagbabagong ito sa momentum ng layer ang nagbabayad para sa pagbabagong dapat mangyari sa ilalim ng impluwensya ng puwersang salpok. Samakatuwid, maaari tayong sumulat: Ang paghahati sa magkabilang panig ng pagkakapantay-pantay na ito sa pamamagitan ng pagkuha natin: Hanggang ngayon, tahimik naming ipinapalagay na ang lahat ng mga molekula ng gas ay may parehong mga projection ng bilis. Sa katotohanan, siyempre, hindi ito ang kaso. At ang mga bilis ng mga molekula at ang kanilang mga pagpapakita sa X axis ay, siyempre, iba para sa iba't ibang mga molekula. Isasaalang-alang namin ang tanong ng pagkakaiba sa mga bilis ng mga molekula ng gas sa ilalim ng mga kondisyon ng balanse nang detalyado sa § 12. Sa ngayon, isasaalang-alang namin ang pagkakaiba sa mga bilis ng mga molekula at ang kanilang mga projection sa mga coordinate axes sa pamamagitan ng pagpapalit ng dami na kasama sa formula (2.1) kasama ang average na halaga nito upang ang formula para sa presyon ay ( 2.1) ibibigay namin ang form: Para sa bilis ng bawat molekula maaari nating isulat: (ang huling pagkakapantay-pantay ay nangangahulugan na ang pagkakasunud-sunod ng mga pagpapatakbo ng average at karagdagan ay maaaring baguhin). Dahil sa kumpletong kaguluhan ng mga paggalaw ng molekular, maaari nating ipagpalagay na ang mga average na halaga ng mga parisukat ng mga projection ng bilis sa tatlong coordinate axes ay katumbas ng bawat isa, i.e. At nangangahulugan ito, isinasaalang-alang ang (2.3), na Ang pagpapalit ng expression na ito sa formula (2.2), makuha namin ang: o, pagpaparami at paghahati sa kanang bahagi ng pagkakapantay-pantay na ito ng dalawa, Ang simpleng pangangatwiran sa itaas ay wasto para sa anumang pader ng sisidlan at para sa anumang lugar na maaaring ilagay sa isip sa gas. Sa lahat ng kaso, nakukuha namin ang resulta para sa presyon ng gas na ipinahayag ng formula (2.4). Ang halaga sa formula (2.4) ay kumakatawan sa average na kinetic energy ng isang molekula ng gas. Samakatuwid, ang presyon ng gas ay katumbas ng dalawang katlo average na kinetic energy ng mga molecule na nasa isang unit volume ng gas. Ito ay isa sa pinakamahalagang konklusyon ng kinetic theory ng isang ideal na gas. Ang Formula (2.4) ay nagtatatag ng koneksyon sa pagitan ng mga molekular na dami, ibig sabihin, mga dami na nauugnay sa isang indibidwal na molekula, at ang halaga ng presyon na nagpapakilala sa gas sa kabuuan, isang macroscopic na dami na direktang sinusukat sa eksperimentong paraan. Ang equation (2.4) ay minsan tinatawag na basic equation ng kinetic theory ng ideal gases. Hindi nakahanap ng sagot sa iyong tanong? Tingnan mo dito Turkey soufflé - moderno at tradisyonal na mga recipe "Sheep" salad na may pinausukang karne Salad na may pinausukang karne at keso Paano magluto ng bigas: pangunahing mga patakaran at lihim