Pascal törvénye a folyadékokról és gázokról. Nyomásátvitel folyadékokkal és gázokkal

Pascal folyadékokra és gázokra vonatkozó törvénye kimondja, hogy az anyagban terjedő nyomás nem változtatja meg az erejét, és minden irányban egyenlően terjed. A folyékony és gáznemű anyagok nyomás alatt viselkednek, bizonyos különbségekkel. A különbség a részecskék viselkedésének és a gázok és folyadékok súlyának köszönhető. A cikkben mindezt részletesen megvizsgáljuk vizuális kísérletek segítségével.

A továbbított folyadéknyomás

Vegyünk egy hengeres edényt, amelyet felülről egy dugattyúval hermetikusan lezárunk. Belül folyadék van, a dugattyún pedig súly van. Nyomást gyakorol a súlyával megegyező erővel. Ez a nyomás átkerül a folyadékba. Molekulái, a szilárd testrészecskékkel ellentétben, szabadon mozoghatnak egymáshoz képest. Elrendezésükben nincs szigorú rend, kaotikusan szétszóródnak.

A különböző anyagok részecskéinek mozgásának jellemzőivel kapcsolatos ismeretek tovább segítenek megérteni Pascal folyadékokra és gázokra vonatkozó törvényét. Hogyan viselkednek a folyékony molekulák, ha kettlebell nyomás erejével cselekszünk rájuk? A tapasztalat segít megválaszolni ezt a kérdést.

Hogyan viselkedik a folyadék nyomás alatt

A folyadék modellje üveggolyó lesz, az edény modellje pedig fedél nélküli doboz. A golyók, valamint a folyékony anyag részecskéi szabadon mozognak a tartályban. Vegyünk minden olyan tárgyat, amelynek szélessége megegyezik a doboz szélességével. Ez szimulálja a dugattyút.

Nyomja meg a dugattyút a folyadékon. Hogyan viselkednek a molekulák? Látjuk, hogy mind a tartály aljára, mind a falaira nyomnak. Tolják egymást, és hajlamosak kiesni a dobozból. Ha valódi folyadék lenne, akkor hajlamos lenne kifröccsenni az edényből. Később, tanulmányozva Pascal törvényét folyadékok és gázok, látni fogjuk ezt a tapasztalatból. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a molekulák szabadon mozognak, a súly által kifejtett nyomás mind oldalra, mind lefelé továbbadódik. Mi történik, ha a folyadékot gázzal helyettesíti?

Hogyan viselkedik a levegő nyomás alatt

Tegyük fel, hogy van egy hengerünk levegővel töltött dugattyúval. A dugattyú tetejére terhelést helyezünk. Hogyan alakul ki a nyomás a továbbított gázon? Amikor a dugattyú lefelé mozog, a gáz felső részén lévő molekulák közötti távolság csökken, de ez nem sokáig tart. A gázmolekulák sebessége másodpercenként több száz méter. A köztük lévő távolság sokkal nagyobb, mint a méretük. Véletlenszerű irányban mozognak és ütköznek egymással.

Amikor a dugattyú leereszkedik, a részecskék egyszerűen kisebb térfogatban vannak rögzítve. Ennek eredményeként gyakran megütik az edény falát, a gáz térfogatának csökkenésével pedig nő a nyomása. Ezt a posztulátumot meg kell emlékezni, hogy később könnyebb legyen megérteni Pascal folyadékokra és gázokra vonatkozó törvényét. A másodpercenkénti négyzetcentiméterenkénti ütések száma majdnem azonos. Ez azt jelenti, hogy a dugattyú által előidézett nyomás minden irányban változik.

Nyomásátvitel különböző irányokban

Pascal törvénye, a folyadékok és gázok nyomásának átadása nem érthető, ha nem értjük meg a furcsaságot: hogy kiderül, hogy lenyomjuk, és a nyomás mind lefelé, mind oldalra kerül? És mi van, ha egy cső csatlakozik a hengerhez, akkor a nyomás továbbadódik rajta? Végezzünk egy kísérletet.

Vegyünk két vízzel töltött fecskendőt, és csatlakoztassuk őket egy csővel. Figyeljük meg, hogy a fecskendőkben lévő folyadék hogyan továbbítja a nyomást. Nyomja meg az egyik fecskendő dugattyúját. A dugattyúra, tehát a folyadékra gyakorolt nyomóerő lefelé irányul. Látjuk azonban, hogy a második fecskendő dugattyúja felemelkedik. Kiderül, hogy a csövön keresztül továbbított nyomás megváltoztatja az erő irányát. Érdekes, hogy a fecskendők nemcsak függőlegesen, hanem derékszögben is elhelyezhetők. Az eredmény ugyanaz lesz.

Öntsük ki a vizet, és levegő lesz a fecskendőkben. Ismételjük meg az élményt. A kísérlet során látni fogjuk, hogy a gáz minden irányban nyomást is továbbít. Csak egy különbség van a folyadékkal. Ha az egyik fecskendő dugattyúját a lehető legnagyobb mértékben leengedi, majd az ujjával rögzíti, akkor a másik fecskendő dugattyújának megnyomásakor a gáz összenyomódik. Térfogata körülbelül kétszer csökken, a dugattyú pedig arra törekszik, hogy felpattanjon. Ez a gáz, amely térfogatának növelésére törekszik, a dugattyú felfelé mozog. Folyadékkal más lenne, nem lenne lehetséges ilyen könnyen összenyomni.

Pascal törvénye

A tapasztalatok segítségével megvizsgáljuk a folyadékok és gázok nyomásának átadását. Blaise Pascal francia fizikus találta ki. Vegyünk egy üreges labdát, amelyhez üvegcső van rögzítve. A labda különböző részein (felső, oldalsó, alsó)kis lyukak vannak. . Ez egy speciális eszköz Pascal törvényének bemutatására.

Töltse fel a léggömböt vízzel a csövön keresztül, hogy lássa, hogyan fog viselkedni. Bár a gravitáció felülről lefelé hat a labdára, a vízcseppek szögben, oldalra, sőt felfelé áramlanak ki a labda lyukaiból. Természetesen kissé eltérnek az eredeti irányuktól, mert a gravitáció hat rájuk. Látjuk, hogy a vízre gyakorolt nyomás minden irányban továbbadódik.

Ha víz helyett füstöt veszünk, és ezt a kísérletet végezzük, megfigyeljük az átvitelt A cső belsejében egy gáznyomású dugattyú van elhelyezve első kézből, mert a füst egy korom vagy gyanta apró részecskéivel színezett gáz. Annak a ténynek köszönhetően, hogy nagyon könnyű, a gravitáció nem befolyásolja annyira, nem tér el az eredeti helyzetétől, mint a vízcseppek. A következő következtetést vonhatjuk le: a folyadékra vagy gázra gyakorolt nyomás az erő megváltoztatása nélkül továbbadódik a folyadék és a gáz bármely pontjára minden irányban. Pascal törvénye folyadékokra és gázokra. Képlet: P = F / S, ahol P a nyomás. Ez megegyezik az F erő arányával az S területtel, amelyre merőlegesen hat.