Legea lui Pascal pentru lichide și gaze spune că presiunea, propagăndu-se într-o substanță, nu își schimbă rezistența și se transmite în toate direcțiile în mod egal. Substanțele lichide și gazoase se comportă sub presiune cu unele diferențe. Diferența se datorează comportării particulelor și greutății gazelor și lichidelor. În articol, vom lua în considerare toate acestea în detaliu cu ajutorul experimentelor vizuale.
Presiunea fluidului este transmisă
Să luăm un vas cilindric, care este închis ermetic de sus cu un piston. Înăuntru există un lichid și o greutate este pe piston. Ea exercită presiune cu o forță egală cu greutatea sa. Această presiune este transferată fluidului. Moleculele sale, spre deosebire de particulele unui corp solid, se pot mișca liber unele față de altele. Nu există o ordine strictă în aranjarea lor, acestea sunt împrăștiate aleatoriu.
Cunoașterea funcțiilormișcarea particulelor diferitelor substanțe în viitor ne va ajuta să înțelegem legea lui Pascal pentru lichide și gaze. Cum se vor comporta moleculele lichide dacă acționăm asupra lor cu forța de presiune a greutății? Experiența ne va ajuta să răspundem la această întrebare.
Cum se comportă fluidul sub presiune
Modelul lichidului va fi mărgele de sticlă, iar modelul vasului va fi o cutie fără capac. Bilele, precum și particulele unei substanțe lichide, se mișcă liber în recipiente. Luați orice articol care are aceeași lățime cu lățimea cutiei. Va imita un piston.
Împingeți pistonul pe lichid. Cum se comportă moleculele sale? Vedem ca apasa atat pe fundul recipientului, cat si pe peretii acestuia. Se împing unul pe altul și încearcă să cadă din cutie. Dacă ar fi un lichid real, atunci ar tinde să stropească din vas. Mai târziu, când studiem legea lui Pascal pentru lichide și gaze, vom vedea acest lucru în practică. Datorita faptului ca moleculele se misca liber, presiunea exercitata de greutate se transmite atat in lateral cat si in jos. Și ce se întâmplă dacă înlocuiți lichidul cu gaz?
Cum se comportă aerul sub presiune
Să presupunem că avem un cilindru cu un piston umplut cu aer. Puneți o greutate deasupra pistonului. Cum se transmite presiunea aplicată gazului? Pe măsură ce pistonul se mișcă în jos, distanța dintre moleculele din partea superioară a gazului scade, dar nu pentru mult timp. Viteza moleculelor de gaz este de sute de metri pe secundă. Distanța dintre ele este mult mai mare decât dimensiunea lor. Se mișcă în direcții aleatorii și se ciocnesc unul de altul.
Când pistonulcade, particulele sunt pur și simplu blocate într-un volum mai mic. Ca urmare, ele lovesc mai des pereții vasului și, pe măsură ce volumul gazului scade, presiunea acestuia crește. Acest postulat trebuie reținut, pentru ca mai târziu să fie mai ușor de înțeles legea lui Pascal pentru lichide și gaze. Numărul de bătăi pe secundă pe centimetru pătrat este aproape același. Aceasta înseamnă că presiunea pe care o produce pistonul este transmisă în toate direcțiile fără modificări.
Transfer de presiune în direcții diferite
Legea lui Pascal, transferul de presiune de către lichide și gaze nu poate fi înțeles dacă nu înțelegem o ciudățenie: cum se face că apăsăm, iar presiunea este transferată atât în jos, cât și în lateral? Dar dacă un tub este atașat la cilindru, presiunea va fi transmisă în sus prin el? Să experimentăm.
Luați două seringi umplute cu apă și conectați-le cu un tub. Să observăm cum va fi transmisă presiunea de lichidul care se află în seringi. Apăsați pe pistonul unei seringi. Forța de presiune asupra pistonului și, prin urmare, asupra lichidului, este îndreptată în jos. Totuși, vedem că pistonul celei de-a doua seringi se ridică. Se dovedește că presiunea, transmisă prin tub, schimbă direcția forței. Interesant este că seringile pot fi plasate nu numai vertical, ci și în unghi drept unul față de celăl alt. Rezultatul va fi același.
Toarnă apa și va fi aer în seringi. Să repetăm experiența. Pe parcursul experimentului, vom vedea că gazul transmite și presiune în toate direcțiile. Există o singură diferență cu lichidul. Dacă coborî pistonul unuiaseringa în jos și fixați-o cu degetul, apoi atunci când apăsați pe pistonul altei seringi, gazul se va comprima. Volumul său va scădea de aproximativ două ori, iar pistonul se va strădui să sară în sus. Acest gaz, căutând să-și mărească volumul, face ca pistonul să se miște în sus. Ar fi diferit cu un lichid, nu ar fi posibil să-l comprimați atât de ușor.
Legea lui Pascal
Vom studia transferul de presiune de către lichide și gaze cu ajutorul experienței. A fost inventat de fizicianul francez Blaise Pascal. Luați o sferă goală de care este atașat un tub de sticlă. În diferite părți ale mingii (sus, lateral, jos) există găuri mici. Un piston este plasat în interiorul tubului. Acesta este un dispozitiv special pentru demonstrarea legii lui Pascal.
Umpleți balonul prin tub cu apă pentru a vedea cum se comportă. Deși gravitația acționează asupra mingii de sus în jos, picuri de apă curg din găurile mingii într-un unghi, în lateral și chiar în sus. Desigur, se abate ușor de la direcția lor inițială, deoarece gravitația acționează asupra lor. Vedem că presiunea exercitată asupra apei se transmite în toate direcțiile.
Dacă în loc de apă luăm fum și facem acest experiment, vom observa cu propriii ochi transferul de presiune într-un gaz, deoarece fumul este un gaz colorat cu particule mici de funingine sau gudron. Datorita faptului ca este foarte usoara, nu va fi afectat de gravitatie la fel de mult, nu se va abate de la pozitia initiala la fel de mult ca si cursurile de apa. Putem concluziona aceasta: presiunea exercitatăpe un lichid sau gaz, se transmite, fără schimbarea forței, în orice punct al lichidului și gazului în toate direcțiile. Aceasta este legea lui Pascal pentru lichide și gaze. Formula: P=F/S unde P este presiunea. Este egal cu raportul dintre forța F și aria S, asupra căreia acționează perpendicular.
