Від чого залежить тиск в рідині і газі?
Як вже говорилося, тиск нас буквально оточує. Воно існує в будь-якому предметі або організмі. Досить сказати, що на будь-який предмет або живу істоту, що знаходиться на поверхні Землі, тисне тиск в 100 кН / м2. Цей тиск стовпа повітря. Люди якось більше сприймають візуальну картинку тиску, як спрямовані сили в закритому об`ємі. Це справедливо для ізольованих судин. У відкритих ємностях ця картинка - наслідок тиску стовпа. Будь-який тиск в рідині і газі - це результат "поведінки" молекул самого матеріалу. Абсолютно справедливо для рідини, газу та твердого тіла твердження, що тиск як фізична величина - це сумарна сила ударів всіх молекул об поверхню.
З курсу елементарної фізики відомо, що формула тиску рідини і газу має вигляд:
Р = rho - g-h, [Па]
Розглянемо звідки такі складові. Якщо взяти будь-який обсяг рідини / газу, то визначити тиск його на площу можна наступним чином. Тиск - це сила, прикладена до площі - F / S. Це зрозуміло будь-якому школяреві. Тепер розпишемо, що таке сила з другого закону Ньютона - маса тіла, помножена на прискорення (в даному випадку - коли робоче тіло в стані спокою - прискорення вільного падіння). У свою чергу, маса - це твір щільності на обсяг займаний тілом. А обсяг можна розкласти як добуток площі на висоту. У формульному вигляді отримуємо:
P = F / S = (mg) / S = (V-rho - g) / S = (Sh-rho - g) / S = rho - g-h
де P - тиск, F - сила, S - пдощадь, m - маса, g - прискорення вільного падіння, V - об`єм, rho- - щільність, h - висота
Па = Н / м2 = (кг-м / с2) / м2 = (м3-кг / м3-м / с2) / м2 = (м2-м-кг / м3-м / с2) / м2 = м-кг / м3-м / с2 = кг / (м-с2)
Наведені одиниці виміру показують, як утворюється Паскаль. Блез Паскаль був відомим ученим, в тому числі і в галузі фізики. Він автор основного закону, який відповідає на запитання: "Як знайти тиск газу або рідини, якщо вона знаходиться в стані спокою?" На основі його досвіду був отриманий один з основних законів фізики і гідравліки - тиск від тіла (рідини або газу) в будь-якій обраній точці однаково по всій поверхні, з якою взаємодіє тіло.
Більш сучасна наука - гідравліка має на озброєнні також закон з його авторством - "Закон сталості напору". Він говорить, що напір рідини буде постійним в будь-якій точці рідини, за умови її спокою. Ці основи і поклали початок розрахунками складних нині систем і дали можливість створювати незвичайні технічні рішення. У наш час будь-яка система або механізм, що працює з рідиною або газом, в обов`язковому порядку прораховується на неперевищення гранично допустимих значень (які відомі з дослідів для різних матеріалів), які утворюють тиск в рідині і газі.
Якщо розглядати тиск при спокійному стані рідини, то слід говорити про гідростатіческоме тиску. Якщо ж мова про динаміку, то актуальніше говорити про гідроударі. Гідроудар - це явище, яке виникає в ємностях і трубах, внаслідок різкого підвищення тиску в будь-якому місці. Всі гідромеханізмів та їх елементи прораховуються на граничні статичні тиску і короткочасні занедбаність - гідроудари. Приміром, частою причиною виходу з ладу водопровідних кранів є саме гідроудар. Великий стрибок на лінії магістралі може дійти до крана, і він вийде з ладу (повністю або частково).
Цікаво, що хоч рідину і нестислива (практично), з одного боку це покращує передачу імпульсу. З іншого - якщо шлях буде довгим і на ньому будуть перешкоди (наприклад, побутовий фільтр), то гідроудар може повністю загасити. Змінити тиск в рідині і газі можна й іншими факторами. Перше, що виходить з формули - це зміна висоти розташування ємності. Цей принцип активно використовували в давнину різні цивілізації, а також наочно можна побачити в селах. Ще залишилися з часів СРСР водонапірні башти працюють саме на цьому принципі. У велику ємність під тиском нагнітає насоса подається вода до певного рівня. Це регулюється автоматично - поплавком, як в зливному бачку вашого унітазу (при досягненні рівня поплавок спливає, і важіль перекриває подачу води). Далі рідина тече самоходом, тому рівень її над землею великий, а отвір маленький.
Крім цього, змінити тиск можна шляхом зміни температури. Від неї залежить швидкість руху молекул, а значить, і кількість ударів. Здавалося б, чим вона більша, тим більш високим буде тиск в рідині і газі. Але чи так це? Насправді немає. Тут справа у властивостях. Вода, наприклад, застигає і збільшується в об`ємі, а повітря - зменшується. Простий приклад - у кого є дачі, знає, що на зиму потрібно зливати воду із системи магістралі, щоб труби і кран не полопалися. Ще приклад з приводу повітря - надійти повітряну кульку і помістіть його в холодильник на 10 ... 15 хвилин. Коли ви його витягнете, він зменшиться в обсязі. Якщо ж його полити гарячою водою з чайника, то він швидко роздується.
Тиск - це явище, з яким нам доводиться не тільки жити, але і рахуватися. Згадайте пірнання на глибину або звукову хвилю при сильному громі. Будьте завжди акуратні і пам`ятайте, що тиск - це рух молекул, а молекули - це маленькі частинки життя!
Закон Бернуллі. Просто і дохідливо Дуже багато з оточуючого нас світу підкоряється законам фізики. Цьому не варто дивуватися, адже термін «фізика» походить від грецького слова, в перекладі означає «природа». І одним з таких законів, які постійно працюють навколо нас, є закон…
Гідравлічний опір - а як текти будемо? При будь-якому русі відбуваються втрати енергії - хоч це буде автомобіль, хоч літак, хоч рідина в трубопроводі. Завжди частина енергії витрачається на подолання опору руху. Зменшення напору рідини і прийнято визначати як гідравлічний опір. Фактично…
Архімедова сила Проробимо простий експеримент: візьмемо слабо надутий гумовий м'яч і «притопити» його у воді. Якщо глибина занурення буде навіть 1-2 метри, то неважко бачити, що його обсяг зменшиться, тобто з усіх боків м'яч обжавши якась сила. Зазвичай кажуть, що…
Ізобарний процес Ізобарний процес є різновидом ізопроцессов, який є термодинамічним. При ньому маса речовини та один з його параметрів (тиск, температура, об'єм) залишаються незмінними. Для ізобарного процесу постійною величиною є тиск.Ізобарний процес і закон…
Сила тиску Тиск - це відношення сили, яка діє перпендикулярно на поверхню, до площі цієї поверхні. Вимірюється тиск в паскалях (1 Па - такий тиск, що сила в 1 ньютон виробляє при її додатку до поверхні площею в один квадратний метр).Сила тиску - це така сила,…
Що таке тиск газу, рідини і твердого тіла Вже в стародавньому світі люди підозрювали, що таке тиск повітря і рідин насправді. Деякі з ідей про атомарний будову речовини дійшли до нас у поемі Лукреція Кара «Про природу речей», а адже це період античності, в той час як властивості тиску…
Тиск твердих тіл в природі Тиск твердого тіла - це в першу чергу перший ворог будівельників. Через те, що існує тиск твердих тіл, неможливо здійснити деякі проекти в принципі. Цікаво, що стародавні, навпаки користувалися цією властивістю, створюючи величні споруди. Піраміди і…
Абсолютний тиск в природі і техніці Тиск - величина з фізики, яка показує чисельне значення відносини сили, що діє на прийняту одиницю певної поверхні. При цьому вважається, що напрямок цієї сили строго перпендикулярно площі поверхні. Якщо в системі СІ, яка прийнята на просторах країн…
Що являє собою нормальний тиск атмосфери Всім відомо, що наша планета оповита атмосферою, тобто оболонкою повітря, що складається з різних газів, молекули яких притягуються до Землі. Таким чином, верхні шари повітря чинять тиск на нижні шари, а також на поверхню Землі і розташовані на ній…
Властивості і тиск газів Тиск - це показник, що характеризує відношення сили, що діє на поверхню перпендикулярно їй, до площі цієї поверхні.Відмітною властивістю газу є його здатність заповнювати всю ємність або посудину в межах обмеженого простору. Тобто посудину…
Осмотичнийтиск Що таке осмотичнийтискОсмосом називають однобічну мимовільно дифузію молекул розчинника крізь полунепроніцаемую мембрану з найменш концентрованого в більш концентрований розчин. Полунепроніцаемой мембраною є така, яка проникна для клітин розчинника…
Досліджувати залежність тиску від температури - немає нічого простіше ... Дослідження фізичних характеристик газуІсторія наукових відкриттів дуже часто починається з того, що «потрібний» людина опинилася в потрібному місці і в потрібний час. Так сталося і з вивченням газів. Французький фізик, хімік, інженер Серж Шарль…
Надлишковий тиск - що і як ... Буває, що згадуючи шкільні роки, на пам'ять приходять предмети хімія, фізика. Вони розширювали для мене кордону світорозуміння через знайомство з тими чи іншими фізичними поняттями. Деякі з них ніяк не хотіли «приживатися». Напевно, тому, що…