Paimkime cilindrinį indą horizontaliu dugnu ir vertikaliomis sienelėmis, iki aukščio pripildytą skysčiu (248 pav.).

Ryžiai. 248. Inde su vertikaliomis sienelėmis slėgio jėga į dugną lygi viso išpilto skysčio svoriui

Ryžiai. 249. Visuose pavaizduotuose induose slėgis dugne yra vienodas. Pirmuosiuose dviejuose induose jis yra didesnis nei pilamo skysčio svoris, kituose dviejuose jis yra mažesnis

Hidrostatinis slėgis kiekviename indo dugno taške bus toks pat:

Jei indo dugnas turi plotą, tai skysčio slėgio jėga indo dugne, t.y., lygi į indą pilamo skysčio svoriui.

Dabar panagrinėkime indus, kurie skiriasi forma, bet turi tą patį dugno plotą (249 pav.). Jei skystis kiekviename iš jų pilamas į tą patį aukštį, tada slėgis yra apačioje. jis yra vienodas visuose induose. Todėl slėgio jėga apačioje yra lygi

taip pat visuose induose yra vienodas. Jis lygus skysčio stulpelio svoriui, kurio pagrindas lygus indo dugno plotui, o aukštis lygus vienodo aukščio pilamas skystis. Fig. 249 šis stulpas punktyrinėmis linijomis pavaizduotas prie kiekvieno laivo. Atkreipkite dėmesį, kad slėgio jėga į dugną nepriklauso nuo indo formos ir gali būti didesnė arba mažesnė už pilamo skysčio svorį.

Ryžiai. 250. Paskalio prietaisas su indų rinkiniu. Visų laivų skerspjūviai yra vienodi

Ryžiai. 251. Eksperimentuokite su Paskalio statine

Šią išvadą galima patikrinti eksperimentiškai naudojant Paskalio pasiūlytą įrenginį (250 pav.). Prie stovo galite pritvirtinti indus įvairių formų, neturintis dugno. Vietoj dugno iš apačios prie indo tvirtai prispaudžiama ant balanso sijos pakabinta plokštė. Jei inde yra skysčio, lėkštę veikia slėgio jėga, kuri lėkštę nuplėšia, kai slėgio jėga pradeda viršyti ant kito svarstyklių padėklo stovinčio svorio svorį.

Inde su vertikaliomis sienelėmis (cilindriniu indu) dugnas atsidaro, kai pilamo skysčio svoris pasiekia svorio svorį. Kitų formų induose dugnas atsidaro tame pačiame skysčio kolonėlės aukštyje, nors pilamo vandens svoris gali būti didesnis (indas plečiasi į viršų) arba mažesnis (indas siaurėja) nei svorio svoris.

Ši patirtis veda į mintį, kad su tinkama indo forma, naudojant nedidelį vandens kiekį, dugną galima išgauti milžiniškas spaudimo jėgas. Paskalis ilgą ploną vertikalų vamzdelį pritvirtino prie sandariai užkimštos statinės, užpildytos vandeniu (251 pav.). Kai vamzdis užpildomas vandeniu, hidrostatinio slėgio jėga dugne tampa lygi vandens stulpelio svoriui, kurio pagrindo plotas yra lygus statinės dugno plotui, o aukštis lygus vamzdžio aukščiui. Atitinkamai didėja slėgio jėgos ant statinės sienelių ir viršutinio dugno. Paskaliui pripildžius vamzdį iki kelių metrų aukščio, o tam prireikė vos kelių puodelių vandens, susidariusios slėgio jėgos suplėšė statinę.

Kaip galime paaiškinti, kad slėgio jėga indo dugne, priklausomai nuo indo formos, gali būti didesnė arba mažesnė už inde esančio skysčio svorį? Juk jėga, veikianti skystį iš indo, turi subalansuoti skysčio svorį. Faktas yra tas, kad skysčiui inde veikia ne tik dugnas, bet ir indo sienelės. Talpykloje, kuri plečiasi į viršų, jėgos, kuriomis sienelės veikia skystį, turi komponentus, nukreiptus į viršų: taigi dalis skysčio svorio yra subalansuota sienelių slėgio jėgų, o tik dalis turi būti subalansuota slėgio jėgomis iš apačia. Priešingai, inde, kuris siaurėja į viršų, dugnas skystį veikia aukštyn, o sienelės – žemyn; todėl slėgio jėga dugne yra didesnė už skysčio svorį. Jėgų, veikiančių skystį iš indo dugno ir jo sienelių, suma visada lygi skysčio svoriui. Ryžiai. 252 aiškiai parodo jėgų, veikiančių iš sienelių, pasiskirstymą skysčiu įvairių formų induose.

Ryžiai. 252. Jėgos, veikiančios skystį iš įvairių formų indų sienelių

Ryžiai. 253. Pilant vandenį į piltuvą, cilindras pakyla aukštyn.

Į viršų siaurėjančiame inde sieneles iš skysčio pusės veikia aukštyn nukreipta jėga. Jei tokio indo sienelės bus judamos, skystis jas pakels. Tokį eksperimentą galima atlikti naudojant tokį įtaisą: stūmoklis stačiai pritvirtinamas, ant jo uždedamas cilindras, virstantis vertikaliu vamzdžiu (253 pav.). Kai erdvė virš stūmoklio prisipildo vandens, slėgio jėgos ant cilindro sričių ir sienelių pakelia cilindrą aukštyn.

Slėgis yra fizinis kiekis, kuri atlieka ypatingą vaidmenį gamtoje ir žmogaus gyvenime. Šis nematomas reiškinys turi įtakos ne tik būklei aplinką, bet ir labai gerai jaučiasi visi. Išsiaiškinkime, kas tai yra, kokie jo tipai ir kaip rasti slėgį (formulę) įvairiose aplinkose.

Kas yra slėgis fizikoje ir chemijoje?

Šis terminas reiškia svarbų termodinaminį dydį, kuris išreiškiamas slėgio jėgos, veikiančios statmenai paviršiaus plotui, kurį ji veikia, santykiu. Šis reiškinys nepriklauso nuo sistemos, kurioje jis veikia, dydžio, todėl reiškia intensyvius kiekius.

Pusiausvyros būsenoje slėgis yra vienodas visuose sistemos taškuose.

Fizikoje ir chemijoje jis žymimas raide „P“, kuri yra santrumpa Lotyniškas pavadinimas terminas - pressūra.

Jeigu mes kalbame apie apie osmoso slėgis skystis (pusiausvyra tarp slėgio ląstelės viduje ir išorėje), naudojama raidė „P“.

Slėgio vienetai

Pagal Tarptautinės SI sistemos standartus nagrinėjamas fizikinis reiškinys matuojamas paskaliais (kirilica – Pa, lotyniškai – Ra).

Remiantis slėgio formule, paaiškėja, kad vienas Pa yra lygus vienam N (niutonas - padalintas iš vieno kvadratinio metro (ploto vieneto).

Tačiau praktiškai gana sunku naudoti paskalius, nes šis vienetas yra labai mažas. Šiuo atžvilgiu, be SI standartų, šis dydis gali būti matuojamas skirtingai.

Žemiau pateikiami garsiausi jo analogai. Dauguma jų plačiai naudojami buvusioje SSRS.

• Barai. Vienas baras yra lygus 105 Pa.
• Torrai arba gyvsidabrio milimetrai. Maždaug vienas toras atitinka 133,3223684 Pa.
• Vandens stulpelio milimetrai.
• Metrai vandens stulpelio.
• Techninės atmosferos.
• Fizinės atmosferos. Vienas atm yra lygus 101 325 Pa ir 1,033 233 atm.
• Kilogramo jėga kvadratiniam centimetrui. Taip pat išskiriama tonų jėga ir gramo jėga. Be to, yra analogas svarų jėgai kvadratiniame colyje.

Bendroji slėgio formulė (7 klasės fizika)

Iš tam tikro fizikinio dydžio apibrėžimo galima nustatyti jo radimo būdą. Tai atrodo kaip žemiau esančioje nuotraukoje.

Jame F yra jėga, o S yra plotas. Kitaip tariant, slėgio nustatymo formulė yra jo jėga, padalyta iš paviršiaus ploto, kurį jis veikia.

Jį taip pat galima parašyti taip: P = mg / S arba P = pVg / S. Taigi šis fizikinis dydis, pasirodo, yra susijęs su kitais termodinaminiais kintamaisiais: tūriu ir mase.

Slėgiui taikomas toks principas: nei mažiau vietos, kuriai daro įtaką jėga – tuo didesnis spaudimo jėgos kiekis, kuris krenta ant jo. Jei plotas didėja (su ta pačia jėga), norima reikšmė mažėja.

Hidrostatinio slėgio formulė

Skirtingas agregacijos būsenos medžiagos, užtikrina skirtingų viena nuo kitos savybes. Remiantis tuo, P nustatymo metodai juose taip pat skirsis.

Pavyzdžiui, vandens slėgio formulė (hidrostatinė) atrodo taip: P = pgh. Tai taip pat taikoma dujoms. Tačiau jis negali būti naudojamas atmosferos slėgiui apskaičiuoti dėl aukščio ir oro tankio skirtumo.

Šioje formulėje p yra tankis, g yra pagreitis dėl gravitacijos, o h yra aukštis. Remiantis tuo, kuo giliau panardinamas daiktas ar objektas, tuo didesnis slėgis jį veikia skysčio (dujų) viduje.

Nagrinėjamas variantas yra klasikinio pavyzdžio P = F / S pritaikymas.

Jei prisiminsime, kad jėga lygi masės išvestinei pagal laisvojo kritimo greitį (F = mg), o skysčio masė yra tūrio išvestinė pagal tankį (m = pV), tada formulės slėgis gali būti parašyta kaip P = pVg / S. Šiuo atveju tūris yra plotas, padaugintas iš aukščio (V = Sh).

Jei įterpsime šiuos duomenis, paaiškėja, kad plotas skaitiklyje ir vardiklyje gali būti sumažintas išvestyje - aukščiau pateikta formulė: P = pgh.

Kalbant apie slėgį skysčiuose, verta atsiminti, kad, skirtingai nei kietose medžiagose, juose dažnai galimas paviršinio sluoksnio kreivumas. O tai savo ruožtu prisideda prie papildomo spaudimo susidarymo.

Tokiose situacijose naudojama šiek tiek kitokia slėgio formulė: P = P 0 + 2QH. Šiuo atveju P 0 yra nelenkto sluoksnio slėgis, o Q yra skysčio įtempimo paviršius. H yra vidutinis paviršiaus kreivumas, kuris nustatomas pagal Laplaso dėsnį: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Komponentai R 1 ir R 2 yra pagrindinio kreivumo spinduliai.

Dalinis slėgis ir jo formulė

Nors P = pgh metodas taikomas tiek skysčiams, tiek dujoms, pastarosiose slėgį geriau apskaičiuoti kiek kitaip.

Faktas yra tas, kad gamtoje, kaip taisyklė, ne itin dažnai randama visiškai grynų medžiagų, nes joje vyrauja mišiniai. Ir tai taikoma ne tik skysčiams, bet ir dujoms. Ir, kaip žinote, kiekvienas iš šių komponentų daro skirtingą slėgį, vadinamą daliniu.

Tai gana lengva apibrėžti. Jis lygus kiekvieno nagrinėjamo mišinio komponento slėgių sumai (idealios dujos).

Iš to išplaukia, kad dalinio slėgio formulė atrodo taip: P = P 1 + P 2 + P 3 ... ir taip toliau, atsižvelgiant į sudedamųjų dalių skaičių.

Dažnai pasitaiko atvejų, kai reikia nustatyti oro slėgį. Tačiau kai kurie žmonės klaidingai atlieka skaičiavimus tik su deguonimi pagal schemą P = pgh. Tačiau oras yra įvairių dujų mišinys. Jame yra azoto, argono, deguonies ir kitų medžiagų. Remiantis esama situacija, oro slėgio formulė yra visų jos komponentų slėgių suma. Tai reiškia, kad turėtume paimti aukščiau minėtą P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Populiariausi slėgio matavimo prietaisai

Nepaisant to, kad nėra sunku apskaičiuoti aptariamą termodinaminį dydį naudojant aukščiau paminėtas formules, kartais tiesiog nėra laiko atlikti skaičiavimą. Juk visada reikia atsižvelgti į daugybę niuansų. Todėl patogumo sumetimais per kelis šimtmečius buvo sukurta nemažai įrenginių, kurie tai daro vietoj žmonių.

Tiesą sakant, beveik visi tokio tipo prietaisai yra slėgio matuokliai (padeda nustatyti slėgį dujose ir skysčiuose). Tačiau jie skiriasi dizainu, tikslumu ir taikymo sritimi.

• Atmosferos slėgis matuojamas manometru, vadinamu barometru. Jei reikia nustatyti vakuumą (tai yra slėgį žemiau atmosferos), naudojamas kitas jo tipas – vakuumo matuoklis.
• Norėdami sužinoti arterinis spaudimasžmonėms naudojamas sfigmomanometras. Daugumai žmonių jis geriau žinomas kaip neinvazinis kraujospūdžio matuoklis. Tokių prietaisų yra daug rūšių: nuo gyvsidabrio mechaninio iki visiškai automatinio skaitmeninio. Jų tikslumas priklauso nuo medžiagų, iš kurių jie pagaminti, ir matavimo vietos.
• Slėgio kritimai aplinkoje (angliškai – slėgio kritimas) nustatomi naudojant diferencinio slėgio matuoklius (nepainioti su dinamometrais).

Slėgio tipai

Atsižvelgiant į spaudimą, jo suradimo formulę ir jo skirtumus skirtingoms medžiagoms, verta sužinoti apie šio kiekio atmainas. Jų yra penkios.

• Absoliutus.
• Barometrinis
• Perteklinis.
• Vakuuminė metrika.
• Diferencialinis.

Absoliutus

Tai yra bendro slėgio, kuriame yra medžiaga ar objektas, pavadinimas, neatsižvelgiant į kitų dujinių atmosferos komponentų įtaką.

Jis matuojamas paskaliais ir yra pertekliaus ir atmosferos slėgio suma. Tai taip pat yra skirtumas tarp barometrinių ir vakuuminių tipų.

Jis apskaičiuojamas pagal formulę P = P 2 + P 3 arba P = P 2 - P 4.

Absoliutaus slėgio atskaitos taškas Žemės planetos sąlygomis yra slėgis indo, iš kurio buvo pašalintas oras, viduje (tai yra klasikinis vakuumas).

Tik tokio tipo slėgis naudojamas daugumoje termodinaminių formulių.

Barometrinis

Šis terminas reiškia atmosferos slėgį (gravitaciją) visiems objektams ir joje esantiems objektams, įskaitant ir patį Žemės paviršių. Daugelis žmonių tai taip pat žino kaip atmosferinį.

Jis klasifikuojamas kaip vienas ir jo vertė skiriasi priklausomai nuo matavimo vietos ir laiko, taip pat nuo oro sąlygų ir vietos virš / žemiau jūros lygio.

Barometrinio slėgio dydis yra lygus atmosferos jėgos moduliui vieno vieneto plote, normaliame jam.

Stabilioje atmosferoje to vertė fizinis reiškinys lygus oro stulpelio svoriui ant pagrindo, kurio plotas lygus vienetui.

Normalus barometrinis slėgis yra 101 325 Pa (760 mm Hg esant 0 laipsnių Celsijaus). Be to, kuo aukščiau objektas yra nuo Žemės paviršiaus, tuo mažesnis oro slėgis jame. Kas 8 km jis sumažėja 100 Pa.

Dėl šios savybės vanduo virduliuose kalnuose užverda daug greičiau nei ant viryklės namuose. Faktas yra tas, kad slėgis turi įtakos virimo temperatūrai: jam mažėjant, pastaroji mažėja. Ir atvirkščiai. Šia savybe pagrįstas tokių virtuvės prietaisų, kaip greitpuodis ir autoklavas, veikimas. Padidėjęs slėgis jų viduje prisideda prie daugiau susidarymo aukšta temperatūra nei įprastose keptuvėse ant viryklės.

Atmosferos slėgiui apskaičiuoti naudojama barometrinio aukščio formulė. Tai atrodo kaip žemiau esančioje nuotraukoje.

P – norima vertė aukštyje, P 0 – oro tankis šalia paviršiaus, g – laisvojo kritimo pagreitis, h – aukštis virš Žemės, m – dujų molinė masė, t – sistemos temperatūra, r yra universali dujų konstanta 8,3144598 J⁄( mol x K), o e yra Eichlerio skaičius, lygus 2,71828.

Dažnai pirmiau pateiktoje atmosferos slėgio formulėje K naudojamas vietoj R - Boltzmanno konstanta. Universali dujų konstanta dažnai išreiškiama per jos sandaugą Avogadro skaičiumi. Skaičiavimams patogiau, kai dalelių skaičius pateikiamas moliais.

Atliekant skaičiavimus visada reikia atsižvelgti į oro temperatūros pokyčių galimybę pasikeitus meteorologinei situacijai arba kylant virš jūros lygio, taip pat į geografinę platumą.

Matuoklis ir vakuumas

Skirtumas tarp atmosferos ir išmatuoto aplinkos slėgio vadinamas pertekliniu slėgiu. Priklausomai nuo rezultato, keičiasi kiekio pavadinimas.

Jei jis teigiamas, jis vadinamas manometriniu slėgiu.

Jei gautas rezultatas turi minuso ženklą, jis vadinamas vakuuminiu. Verta prisiminti, kad jis negali būti didesnis nei barometrinis.

Diferencialinis

Ši vertė yra slėgio skirtumas skirtinguose matavimo taškuose. Paprastai jis naudojamas bet kokios įrangos slėgio kritimui nustatyti. Tai ypač pasakytina apie naftos pramonę.

Išsiaiškinę, koks termodinaminis dydis vadinamas slėgiu ir kokiomis formulėmis jis randamas, galime daryti išvadą, kad šis reiškinys yra labai svarbus, todėl žinios apie jį niekada nebus nereikalingos.

Skysčiai ir dujos perduoda jiems taikomą slėgį visomis kryptimis. Tai teigia Paskalio dėsnis ir praktinė patirtis.

Tačiau yra ir jo paties svoris, kuris taip pat turėtų turėti įtakos skysčių ir dujų slėgiui. Savų dalių ar sluoksnių svoris. Viršutiniai skysčio sluoksniai spaudžia vidurinius, viduriniai - apatinius, o paskutiniai - apatinius. Tai yra, mes galime kalbėti apie slėgio buvimą iš dugne stovinčio skysčio stulpelio.

Skysčio kolonėlės slėgio formulė

H aukščio skysčio stulpelio slėgio apskaičiavimo formulė yra tokia:

kur ρ yra skysčio tankis,
g – laisvo kritimo pagreitis,
h yra skysčio stulpelio aukštis.

Tai vadinamojo skysčio hidrostatinio slėgio formulė.

Skysčių ir dujų kolonėlės slėgis

Hidrostatinis slėgis, tai yra slėgis, kurį veikia skystis ramybės būsenoje, bet kuriame gylyje nepriklauso nuo indo, kuriame yra skystis, formos. Toks pat vandens kiekis būdami skirtingi laivai, darys skirtingą spaudimą apačioje. Dėl to galite sukurti didžiulį slėgį net su nedideliu vandens kiekiu.

Tai labai įtikinamai įrodė Paskalis XVII a. Jis įkišo labai ilgą siaurą vamzdelį į uždarą statinę, pilną vandens. Pakilęs į antrą aukštą, į šį vamzdelį įpylė tik vieną puodelį vandens. Statinė sprogo. Vanduo vamzdyje dėl mažo storio pakilo iki labai didelis aukštis, ir slėgis išaugo iki tokio lygio, kad statinė neatlaikė. Tas pats pasakytina ir apie dujas. Tačiau dujų masė paprastai yra daug mažesnė už skysčių masę, todėl dujose esantis slėgis dėl jų pačių svorio praktiškai gali būti ignoruojamas. Tačiau kai kuriais atvejais turite į tai atsižvelgti. Pavyzdžiui, Atmosferos slėgis, kuris spaudžia visus Žemės objektus, turi didelę reikšmę kai kuriuose gamybos procesuose.

Dėl hidrostatinio vandens slėgio laivai, kurie dažnai sveria ne šimtus, o tūkstančius kilogramų, gali plūduriuoti ir neskęsti, nes vanduo juos spaudžia, tarsi išstumdamas. Bet kaip tik dėl to paties hidrostatinio slėgio dideliame gylyje užsikemša ausis, o nusileisti į labai didelį gylį be specialių prietaisų – nardymo kostiumo ar batiskafo – neįmanoma. Tik keli jūrų ir vandenynų gyventojai prisitaikė gyventi didelio slėgio sąlygomis dideliame gylyje, tačiau dėl tos pačios priežasties jie negali egzistuoti viršutiniai sluoksniai vandens ir gali žūti, jei nukris į negilią gelmę.

Hidrostatika yra hidraulikos šaka, tirianti skysčių pusiausvyros dėsnius ir nagrinėjanti jų praktinį pritaikymą. Norint suprasti hidrostatiką, būtina apibrėžti kai kurias sąvokas ir apibrėžimus.

Paskalio dėsnis hidrostatikai.

1653 metais prancūzų mokslininkas B. Pascalis atrado dėsnį, kuris paprastai vadinamas pagrindiniu hidrostatikos dėsniu.

Tai skamba taip:

Išorinių jėgų sukurtas slėgis skysčio paviršiuje į skystį perduodamas vienodai visomis kryptimis.

Paskalio dėsnis lengvai suprantamas, jei pažvelgsite į materijos molekulinę struktūrą. Skysčiuose ir dujose molekulės turi santykinę laisvę, skirtingai nei kietosios medžiagos, jos gali judėti viena kitos atžvilgiu. Kietose medžiagose molekulės sujungiamos į kristalines gardeles.

Santykinė laisvė, kurią turi skysčių ir dujų molekulės, leidžia skysčiui ar dujoms veikiamą slėgį perkelti ne tik jėgos kryptimi, bet ir visomis kitomis kryptimis.

Hidrostatikos Paskalio dėsnis plačiai naudojamas pramonėje. Šiuo dėsniu paremtas hidraulinės automatikos, valdančios CNC stakles, automobilius ir lėktuvus bei daugelį kitų hidraulinių mašinų, darbas.

Hidrostatinio slėgio apibrėžimas ir formulė

Iš aukščiau aprašyto Paskalio dėsnio išplaukia, kad:

Hidrostatinis slėgis yra slėgis, kurį skystį veikia gravitacija.

Hidrostatinio slėgio dydis nepriklauso nuo indo, kuriame yra skystis, formos ir yra nustatomas pagal gaminį

P = ρgh, kur

ρ – skysčio tankis

g – laisvojo kritimo pagreitis

h – gylis, kuriame nustatomas slėgis.

Norėdami iliustruoti šią formulę, pažvelkime į 3 skirtingų formų indus.

Visais trimis atvejais skysčio slėgis indo apačioje yra vienodas.

Bendras skysčio slėgis inde lygus

P = P0 + ρgh, kur

P0 – slėgis skysčio paviršiuje. Daugeliu atvejų manoma, kad jis yra lygus atmosferos slėgiui.

Hidrostatinė slėgio jėga

Parinkime tam tikrą tūrį pusiausvyroje esančiame skystyje, tada supjaustykime jį į dvi dalis savavališka plokštuma AB ir mintyse išmeskime vieną iš šių dalių, pavyzdžiui, viršutinę. Šiuo atveju plokštumai AB turime pritaikyti jėgas, kurių veikimas bus lygiavertis išmestos viršutinės tūrio dalies veikimui likusioje apatinėje jos dalyje.

Pjūvio plokštumoje AB panagrinėkime uždarą ploto ΔF kontūrą, į kurį įeina koks nors savavališkas taškas a. Tegul jėga ΔP veikia šią sritį.

Tada hidrostatinis slėgis kurio formulė atrodo

Рср = ΔP / ΔF

reiškia jėgą, veikiančią ploto vienetą, bus vadinamas vidutiniu hidrostatiniu slėgiu arba vidutiniu hidrostatinio slėgio įtempimu plote ΔF.

Tikrasis slėgis skirtinguose šios srities taškuose gali būti skirtingas: vienur jis gali būti didesnis, kitur – mažesnis už vidutinį hidrostatinį slėgį. Akivaizdu, kad bendru atveju vidutinis slėgis Рср mažiau skirsis nuo tikrojo slėgio taške a, tuo mažesnis plotas ΔF, o ribinėje vidutinis slėgis sutaps su tikruoju slėgiu taške a.

Esant pusiausvyrai skysčiams, skysčio hidrostatinis slėgis yra panašus į kietųjų medžiagų gniuždymo įtempį.

Slėgio SI vienetas yra niutonas kvadratiniam metrui (N/m2) – jis vadinamas paskaliu (Pa). Kadangi paskalio reikšmė yra labai maža, dažnai naudojami padidinti vienetai:

kiloniutonas kvadratiniam metrui – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewtonas kvadratiniam metrui – 1MN/m2 = 1*106 N/m2

Slėgis, lygus 1*10 5 N/m 2, vadinamas baru (bar).

Fizinėje sistemoje slėgio ketinimo vienetas yra dinas kvadratiniam centimetrui (dyne/m2), in techninę sistemą– kilogramo jėga kvadratiniam metrui (kgf/m2). Praktiškai skysčio slėgis paprastai matuojamas kgf / cm2, o slėgis, lygus 1 kgf / cm2, vadinamas technine atmosfera (at).

Tarp visų šių vienetų yra toks ryšys:

1at = 1 kgf / cm2 = 0,98 baras = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf / m2

Reikėtų prisiminti, kad yra skirtumas tarp techninės atmosferos (at) ir fizinės atmosferos (At). 1 At = 1,033 kgf/cm 2 ir reiškia normalus slėgis jūros lygyje. Atmosferos slėgis priklauso nuo vietos aukščio virš jūros lygio.

Hidrostatinio slėgio matavimas

Praktikoje jie naudoja įvairių būdų atsižvelgiant į hidrostatinio slėgio dydį. Jei, nustatant hidrostatinį slėgį, atsižvelgiama ir į atmosferos slėgį, veikiantį laisvąjį skysčio paviršių, jis vadinamas visuminiu arba absoliučiu. Šiuo atveju slėgio vertė paprastai matuojama techninėse atmosferose, vadinamose absoliučiomis (ata).

Dažnai, kai atsižvelgiama į slėgį, neatsižvelgiama į atmosferos slėgį laisvajame paviršiuje, nustatant vadinamąjį perteklinį hidrostatinį slėgį, arba manometrinį slėgį, t.y. slėgis virš atmosferos.

Manometrinis slėgis apibrėžiamas kaip skirtumas tarp absoliutaus skysčio slėgio ir atmosferos slėgio.

Rman = Rabs – Ratm

ir taip pat matuojami techninėmis atmosferomis, šiuo atveju vadinamomis pertekliumi.

Taip atsitinka, kad hidrostatinis slėgis skystyje yra mažesnis nei atmosferos. Šiuo atveju teigiama, kad skystis turi vakuumą. Vakuumo dydis lygus skirtumui tarp atmosferos ir absoliutaus slėgio skystyje

Rvak = Ratm – Rabs

ir matuojamas nuo nulio iki atmosferos.

Hidrostatinis vandens slėgis turi dvi pagrindines savybes:
Jis nukreiptas išilgai vidinės normalės į sritį, kurioje jis veikia;
Slėgio dydis tam tikrame taške nepriklauso nuo krypties (t. y. nuo vietos, kurioje yra taškas, orientacijos erdvėje).

Pirmoji savybė yra paprasta pasekmė to, kad ramybės būsenoje skystyje nėra tangentinių ir tempimo jėgų.

Tarkime, kad hidrostatinis slėgis nėra nukreiptas išilgai normalaus, t.y. ne statmenai, o tam tikru kampu į aikštelę. Tada jis gali būti suskaidytas į du komponentus - normalų ir tangentinį. Tangentinio komponento buvimas dėl to, kad skystyje ramybės būsenoje nėra pasipriešinimo kirpimo jėgoms jėgų, neišvengiamai sukeltų skysčio judėjimą palei platformą, t.y. sutrikdytų jos pusiausvyrą.

Todėl vienintelis galima kryptis hidrostatinis slėgis yra jo kryptis normali vietai.

Jeigu darysime prielaidą, kad hidrostatinis slėgis nukreiptas ne išilgai vidinės, o išilgai išorinės normaliosios, t.y. ne nagrinėjamo objekto viduje, o išorėje nuo jo, tuomet dėl ​​to, kad skystis nesipriešina tempimo jėgoms, skysčio dalelės imtų judėti ir sutriktų jo pusiausvyra.

Vadinasi, vandens hidrostatinis slėgis visada nukreiptas išilgai vidinės normos ir yra gniuždymo slėgis.

Iš tos pačios taisyklės išplaukia, kad jei slėgis tam tikru momentu pasikeičia, tai slėgis bet kuriame kitame šio skysčio taške pasikeičia tiek pat. Tai Paskalio dėsnis, kuris suformuluotas taip: Skysčiui veikiamas slėgis skysčio viduje visomis kryptimis perduodamas vienoda jėga.

Mašinų, veikiančių esant hidrostatiniam slėgiui, veikimas pagrįstas šio dėsnio taikymu.

Video tema

Kitas veiksnys, turintis įtakos slėgio vertei, yra skysčio klampumas, kuris iki šiol dažniausiai buvo ignoruojamas. Atsiradus agregatams, dirbantiems aukštu slėgiu, reikėjo atsižvelgti ir į klampumą. Paaiškėjo, kad kintant slėgiui kai kurių skysčių, pavyzdžiui, alyvų, klampumas gali kisti kelis kartus. Ir tai jau nulemia galimybę tokius skysčius naudoti kaip darbo terpę.

Santechnika, atrodytų, neduoda daug priežasčių gilintis į technologijų, mechanizmų džiungles ar užsiimti skrupulingais skaičiavimais, kuriant sudėtingas schemas. Tačiau tokia vizija yra paviršutiniškas žvilgsnis į santechniką. Tikroji santechnikos pramonė jokiu būdu nėra prastesnė už procesus ir, kaip ir daugelis kitų pramonės šakų, reikalauja profesionalaus požiūrio. Savo ruožtu profesionalumas yra tvirtas žinių bagažas, kuriuo grindžiama santechnika. Pasinerkime (nors ir ne per giliai) į santechniko mokymo srautą, kad vienu žingsniu priartėtume prie santechniko profesinio statuso.

Pagrindinis šiuolaikinės hidraulikos pagrindas buvo suformuotas, kai Blaise'as Pascalis atrado, kad skysčio slėgio veikimas yra pastovus bet kuria kryptimi. Skysčio slėgio veikimas nukreipiamas stačiu kampu paviršiaus plotui.

Jei matavimo prietaisas (manometras) yra tam tikrame gylyje po skysčio sluoksniu, o jo jautrus elementas nukreipiamas skirtingomis kryptimis, slėgio rodmenys išliks nepakitę bet kurioje manometro padėtyje.

Tai yra, skysčio slėgis niekaip nepriklauso nuo krypties pasikeitimo. Bet skysčio slėgis kiekviename lygyje priklauso nuo gylio parametro. Jei slėgio matuoklis bus perkeltas arčiau skysčio paviršiaus, rodmuo sumažės.

Atitinkamai, nardant, išmatuoti rodmenys padidės. Be to, padvigubėjus gyliui, slėgio parametras taip pat padvigubės.

Paskalio dėsnis aiškiai parodo vandens slėgio poveikį labiausiai žinomomis šiuolaikinio gyvenimo sąlygomis.

Todėl, kai nustatomas skysčio judėjimo greitis, dalis jo pradinio statinio slėgio naudojama šiam greičiui organizuoti, kuris vėliau egzistuoja kaip slėgio greitis.

Tūris ir srautas

Skysčio tūris, praeinantis per tam tikrą tašką tam tikru metu, laikomas srauto tūriu arba srautu. Srauto tūris paprastai išreiškiamas litrais per minutę (L/min) ir yra susijęs su santykiniu skysčio slėgiu. Pavyzdžiui, 10 litrų per minutę esant 2,7 atm.

Srauto greitis (skysčio greitis) apibrėžiamas kaip Vidutinis greitis, kuriuo skystis praeina duotas taškas. Paprastai išreiškiama metrais per sekundę (m/s) arba metrais per minutę (m/min). Srauto greitis yra svarbus veiksnys kalibruojant hidraulines linijas.

Skysčio srauto tūris ir greitis tradiciškai laikomi „susijusiais“ rodikliais. Esant tokiam pačiam perdavimo tūriui, greitis gali skirtis priklausomai nuo praėjimo skerspjūvio

Tūris ir srautas dažnai vertinami vienu metu. Jei visi kiti dalykai yra vienodi (darant prielaidą, kad įėjimo tūris išlieka pastovus), srautas didėja mažėjant vamzdžio skerspjūviui arba dydžiui, o srautas mažėja, kai skerspjūvis didėja.

Taigi pastebimas srauto greičio sulėtėjimas plačios dalys vamzdynuose, o kliūtyse, atvirkščiai, greitis didėja. Šiuo atveju vandens tūris, praeinantis per kiekvieną iš šių valdymo taškai, lieka nepakitęs.

Bernulio principas

Gerai žinomas Bernulio principas yra pagrįstas logika, kad skysčio slėgio padidėjimas (sumažėjimas) visada lydimas greičio mažėjimo (padidėjimo). Ir atvirkščiai, skysčio greičio padidėjimas (sumažėjimas) sumažina (padidėja) slėgį.

Šis principas yra daugelio įprasti reiškiniai santechnikai. Kaip trivialus pavyzdys, Bernoulli principas yra atsakingas už tai, kad dušo užuolaidos „įsitrauktų į vidų“, kai vartotojas įjungia vandenį.

Slėgio skirtumas išorėje ir viduje sukelia jėgą dušo užuolaidai. Šiomis stipriomis pastangomis uždanga patraukiama į vidų.

Kitas aiškus pavyzdys – kvepalų buteliukas su purškimo antgaliu, kai sukuriama zona žemas spaudimas dėl didelio oro greičio. O oras neša skystį su savimi.

Bernulio principas lėktuvo sparnui: 1 - žemas slėgis; 2 — aukštas spaudimas; 3 — greitas srautas; 4 — lėtas srautas; 5 - sparnas

Bernoulli principas taip pat parodo, kodėl per uraganus langai namuose yra linkę spontaniškai dūžti. Tokiais atvejais itin didelis oro greitis už lango lemia tai, kad slėgis lauke tampa daug mažesnis už slėgį viduje, kur oras lieka praktiškai nejudantis.

Didelis jėgos skirtumas tiesiog išstumia langus į išorę, todėl stiklas dūžta. Taigi, kai bus arčiau stiprus uraganas Iš esmės langus reikėtų atverti kuo plačiau, kad išlygintumėte slėgį pastato viduje ir išorėje.

Ir dar pora pavyzdžių, kai veikia Bernoulli principas: lėktuvo kilimas su vėlesniu skrydžiu dėl sparnų ir „kreivų kamuoliukų“ judėjimas beisbole.

Abiem atvejais susidaro oro, praeinančio pro objektą iš viršaus ir apačios, greičio skirtumas. Lėktuvo sparnų greičio skirtumą sukuria atvartų judėjimas, beisbole – banguoto krašto buvimas.

Namų santechniko praktika