Vezmime si valcovitú nádobu s vodorovným dnom a zvislými stenami, naplnenú kvapalinou do výšky (obr. 248).

Ryža. 248. V nádobe so zvislými stenami sa tlaková sila na dno rovná hmotnosti celej naliatej kvapaliny.

Ryža. 249. Vo všetkých vyobrazených nádobách je tlak na dno rovnaký. V prvých dvoch nádobách je to viac ako hmotnosť naliatej tekutiny, v ďalších dvoch je to menej

Hydrostatický tlak v každom bode na dne nádoby bude rovnaký:

Ak má dno nádoby plochu, potom sa sila tlaku kvapaliny na dno nádoby, t.j. rovná hmotnosti kvapaliny naliatej do nádoby.

Uvažujme teraz nádoby, ktoré sa líšia tvarom, ale s rovnakou plochou dna (obr. 249). Ak sa kvapalina v každej z nich naleje do rovnakej výšky, potom je tlak na dne. je to rovnaké vo všetkých plavidlách. Preto je tlaková sila na dne rovná

je tiež rovnaký vo všetkých plavidlách. Rovná sa hmotnosti stĺpca kvapaliny so základňou rovnajúcou sa ploche dna nádoby a výškou rovnajúcou sa rovnakú výšku naliata tekutina. Na obr. 249 je tento stĺp zobrazený pri každej nádobe prerušovanými čiarami. Upozorňujeme, že sila tlaku na dno nezávisí od tvaru nádoby a môže byť väčšia alebo menšia ako hmotnosť naliatej kvapaliny.

Ryža. 250. Pascalov prístroj so súborom nádob. Prierezy sú rovnaké pre všetky plavidlá

Ryža. 251. Experiment s Pascalovou hlavňou

Tento záver možno overiť experimentálne pomocou zariadenia navrhnutého Pascalom (obr. 250). Na stojan môžete pripevniť nádoby rôznych tvarov, bez dna. Namiesto dna je na nádobe zospodu pevne pritlačená doska zavesená na kladine. Ak je v nádobe kvapalina, pôsobí na dosku tlaková sila, ktorá dosku odtrhne, keď tlaková sila začne prevyšovať hmotnosť závažia stojaceho na druhej miske váhy.

V nádobe so zvislými stenami (cylindrická nádoba) sa dno otvorí, keď hmotnosť naliatej kvapaliny dosiahne hmotnosť závažia. V nádobách iných tvarov sa dno otvára v rovnakej výške stĺpca kvapaliny, hoci hmotnosť naliatej vody môže byť väčšia (nádoba sa rozpínajúca nahor) alebo menšia (nádoba sa zužuje) ako hmotnosť závažia.

Táto skúsenosť vedie k myšlienke, že pri správnom tvare nádoby je možné pomocou malého množstva vody získať obrovské tlakové sily na dno. Pascal pripevnil dlhú tenkú vertikálnu rúrku k pevne utesnenému sudu naplnenému vodou (obr. 251). Keď je trubica naplnená vodou, sila hydrostatického tlaku na dne sa rovná hmotnosti stĺpca vody, ktorého základná plocha sa rovná ploche dna suda a výška sa rovná výške rúrky. V súlade s tým sa zvyšujú tlakové sily na steny a horné dno hlavne. Keď Pascal naplnil trubicu do výšky niekoľkých metrov, čo si vyžiadalo len niekoľko šálok vody, vzniknuté tlakové sily pretrhli hlaveň.

Ako môžeme vysvetliť, že sila tlaku na dno nádoby môže byť v závislosti od tvaru nádoby väčšia alebo menšia ako hmotnosť kvapaliny obsiahnutej v nádobe? Sila pôsobiaca na kvapalinu z nádoby totiž musí vyvážiť hmotnosť kvapaliny. Faktom je, že kvapalina v nádobe je ovplyvnená nielen dnom, ale aj stenami nádoby. V nádobe rozširujúcej sa nahor majú sily, ktorými steny pôsobia na kvapalinu, zložky smerujúce nahor: časť hmotnosti kvapaliny je teda vyvážená tlakovými silami stien a iba časť musí byť vyvážená tlakovými silami z dno. Naopak, v nádobe, ktorá sa smerom nahor zužuje, pôsobí dno na kvapalinu smerom nahor a steny smerom nadol; preto je sila tlaku na dno väčšia ako hmotnosť kvapaliny. Súčet síl pôsobiacich na kvapalinu zo dna nádoby a jej stien sa vždy rovná hmotnosti kvapaliny. Ryža. 252 názorne ukazuje rozloženie síl pôsobiacich od stien na kvapalinu v nádobách rôznych tvarov.

Ryža. 252. Sily pôsobiace na kvapalinu zo stien nádob rôznych tvarov

Ryža. 253. Keď sa voda naleje do lievika, valec sa zdvihne.

V nádobe, ktorá sa zužuje nahor, pôsobí na steny zo strany kvapaliny sila smerujúca nahor. Ak sú steny takejto nádoby pohyblivé, kvapalina ich zdvihne. Takýto experiment je možné vykonať pomocou nasledujúceho zariadenia: piest je pevne upevnený a je naň nasadený valec, ktorý sa mení na vertikálnu trubicu (obr. 253). Keď sa priestor nad piestom naplní vodou, tlakové sily na plochy a steny valca zdvihnú valec nahor.

Tlak je fyzikálne množstvo, ktorý zohráva osobitnú úlohu v prírode a ľudskom živote. Tento neviditeľný jav ovplyvňuje nielen stav životné prostredie, ale tiež veľmi dobre pociťovaný všetkými. Poďme zistiť, čo to je, aké typy existujú a ako nájsť tlak (vzorec) v rôznych prostrediach.

Čo je tlak vo fyzike a chémii?

Týmto pojmom sa označuje dôležitá termodynamická veličina, ktorá je vyjadrená v pomere tlakovej sily pôsobiacej kolmo k ploche, na ktorú pôsobí. Tento jav nezávisí od veľkosti systému, v ktorom funguje, a preto sa týka intenzívnych veličín.

V rovnovážnom stave je tlak rovnaký pre všetky body systému.

Vo fyzike a chémii sa označuje písmenom „P“, čo je skratka pre Latinský názov termín - pressūra.

Ak hovoríme o o osmotický tlak kvapalina (rovnováha medzi tlakom vo vnútri a mimo bunky), používa sa písmeno „P“.

Tlakové jednotky

Podľa noriem medzinárodného systému SI sa príslušný fyzikálny jav meria v pascaloch (cyrilika - Pa, latinka - Ra).

Na základe tlakového vzorca sa ukazuje, že jeden Pa sa rovná jednému N (newton - delený jedným štvorcovým metrom (jednotka plochy).

V praxi je však použitie pascalov dosť ťažké, pretože táto jednotka je veľmi malá. V tomto ohľade, okrem noriem SI, môže byť táto veličina meraná inak.

Nižšie sú jeho najznámejšie analógy. Väčšina z nich je široko používaná v bývalom ZSSR.

• Bary. Jeden pruh sa rovná 105 Pa.
• Torry alebo milimetre ortuti. Približne jeden torr zodpovedá 133,3223684 Pa.
• Milimetre vodného stĺpca.
• Metre vodného stĺpca.
• Technické atmosféry.
• Fyzické atmosféry. Jeden atm sa rovná 101 325 Pa a 1,033233 atm.
• Kilogram-sila na štvorcový centimeter. Rozlišuje sa aj tonová sila a gramová sila. Okrem toho existuje analógia k librovej sile na štvorcový palec.

Všeobecný vzorec pre tlak (fyzika siedmeho ročníka)

Z definície danej fyzikálnej veličiny je možné určiť metódu jej zistenia. Vyzerá to ako na fotografii nižšie.

V ňom je F sila a S je plocha. Inými slovami, vzorec na nájdenie tlaku je jeho sila delená plochou, na ktorú pôsobí.

Môže sa tiež zapísať takto: P = mg / S alebo P = pVg / S. Ukazuje sa teda, že táto fyzikálna veličina súvisí s inými termodynamickými premennými: objemom a hmotnosťou.

Pre tlak platí zásada: než menej miesta, ktorá je ovplyvnená silou - čím väčšia je veľkosť prítlačnej sily, ktorá na ňu dopadá. Ak sa plocha zväčší (rovnakou silou), požadovaná hodnota sa zníži.

Vzorec hydrostatického tlaku

Rôzne stavov agregácie látky, zabezpečujú prítomnosť rôznych vlastností navzájom. Na základe toho sa budú líšiť aj metódy určovania P v nich.

Napríklad vzorec pre tlak vody (hydrostatický) vyzerá takto: P = pgh. Platí to aj pre plyny. Nemožno ho však použiť na výpočet atmosférického tlaku kvôli rozdielu v nadmorskej výške a hustote vzduchu.

V tomto vzorci p je hustota, g je gravitačné zrýchlenie a h je výška. Vychádzajúc z toho, čím hlbšie je predmet alebo predmet ponorený, tým väčší tlak naň pôsobí vo vnútri kvapaliny (plynu).

Uvažovanou možnosťou je prispôsobenie klasického príkladu P = F / S.

Ak si zapamätáme, že sila sa rovná derivácii hmotnosti rýchlosťou voľného pádu (F = mg) a hmotnosť kvapaliny je deriváciou objemu hustotou (m = pV), potom vzorec tlak môže byť zapísané ako P = pVg / S. V tomto prípade je objem plocha vynásobená výškou (V = Sh).

Ak vložíme tieto údaje, ukáže sa, že plocha v čitateli a menovateli sa dá na výstupe zmenšiť - vyššie uvedený vzorec: P = pgh.

Pri zvažovaní tlaku v kvapalinách je potrebné pripomenúť, že na rozdiel od pevných látok je v nich často možné zakrivenie povrchovej vrstvy. A to zase prispieva k vytvoreniu dodatočného tlaku.

Pre takéto situácie sa používa mierne odlišný tlakový vzorec: P = P 0 + 2QH. V tomto prípade P° je tlak nezakrivenej vrstvy a Q je napínací povrch kvapaliny. H je priemerné zakrivenie povrchu, ktoré je určené podľa Laplaceovho zákona: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Zložky R1 a R2 sú polomery hlavného zakrivenia.

Parciálny tlak a jeho vzorec

Hoci metóda P = pgh je použiteľná pre kvapaliny aj plyny, je lepšie vypočítať tlak v plynoch trochu iným spôsobom.

Faktom je, že v prírode sa spravidla absolútne čisté látky veľmi často nenachádzajú, pretože v nej prevládajú zmesi. A to platí nielen pre kvapaliny, ale aj pre plyny. A ako viete, každá z týchto zložiek vyvíja iný tlak, nazývaný čiastočný.

Je to celkom jednoduché definovať. Rovná sa súčtu tlakov každej zložky uvažovanej zmesi (ideálny plyn).

Z toho vyplýva, že vzorec parciálneho tlaku vyzerá takto: P = P 1 + P 2 + P 3 ... a tak ďalej, podľa počtu zložiek.

Často sa vyskytujú prípady, keď je potrebné určiť tlak vzduchu. Niektorí ľudia však omylom vykonávajú výpočty iba s kyslíkom podľa schémy P = pgh. Vzduch je však zmesou rôznych plynov. Obsahuje dusík, argón, kyslík a ďalšie látky. Na základe aktuálnej situácie je vzorec tlaku vzduchu súčtom tlakov všetkých jeho zložiek. To znamená, že by sme mali vziať vyššie uvedené P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Najbežnejšie prístroje na meranie tlaku

Napriek tomu, že nie je ťažké vypočítať príslušnú termodynamickú veličinu pomocou vyššie uvedených vzorcov, niekedy jednoducho nie je čas na vykonanie výpočtu. Koniec koncov, musíte vždy brať do úvahy početné nuansy. Preto sa pre pohodlie v priebehu niekoľkých storočí vyvinulo množstvo zariadení, ktoré to robia namiesto ľudí.

V skutočnosti sú takmer všetky zariadenia tohto druhu typom tlakomeru (pomáha určiť tlak v plynoch a kvapalinách). Líšia sa však dizajnom, presnosťou a rozsahom použitia.

• Atmosférický tlak sa meria pomocou tlakomeru nazývaného barometer. Ak je potrebné určiť vákuum (teda tlak pod atmosférickým tlakom), použije sa jeho iný typ, vákuomer.
• S cieľom zistiť arteriálny tlak u ľudí sa používa tlakomer. Väčšine ľudí je známejší ako neinvazívny merač krvného tlaku. Existuje mnoho druhov takýchto zariadení: od ortuťových mechanických až po plne automatické digitálne. Ich presnosť závisí od materiálov, z ktorých sú vyrobené a od miesta merania.
• Poklesy tlaku v prostredí (v angličtine - pokles tlaku) sa zisťujú pomocou diferenčných tlakomerov (nezamieňať s dynamometrami).

Druhy tlaku

Vzhľadom na tlak, vzorec na jeho nájdenie a jeho variácie pre rôzne látky sa oplatí dozvedieť sa o odrodách tohto množstva. Je ich päť.

• Absolútna.
• Barometrické
• Nadmerné.
• Metrika vákua.
• Diferenciál.

Absolútna

Toto je názov celkového tlaku, pod ktorým sa látka alebo predmet nachádza, bez zohľadnenia vplyvu iných plynných zložiek atmosféry.

Meria sa v pascaloch a je súčtom nadmerného a atmosférického tlaku. Je to tiež rozdiel medzi barometrickým a vákuovým typom.

Vypočíta sa pomocou vzorca P = P 2 + P 3 alebo P = P 2 - P 4.

Východiskovým bodom pre absolútny tlak v podmienkach planéty Zem je tlak vo vnútri nádoby, z ktorej bol odstránený vzduch (teda klasické vákuum).

Len tento typ tlaku sa používa vo väčšine termodynamických vzorcov.

Barometrické

Tento pojem označuje tlak atmosféry (gravitácie) na všetky predmety a predmety v nej nachádzajúce sa, vrátane povrchu samotnej Zeme. Väčšina ľudí ho pozná aj ako atmosférický.

Je klasifikovaná ako jedna a jej hodnota sa mení v závislosti od miesta a času merania, ako aj od poveternostných podmienok a polohy nad/pod hladinou mora.

Veľkosť barometrického tlaku sa rovná modulu atmosférickej sily na ploche jednej jednotky, ktorá je k nej normálna.

V stabilnej atmosfére je to hodnota fyzikálny jav rovná hmotnosti stĺpca vzduchu na základni s plochou rovnajúcou sa jednej.

Normálny barometrický tlak je 101 325 Pa (760 mm Hg pri 0 stupňoch Celzia). Navyše, čím vyššie je objekt od povrchu Zeme, tým nižší je tlak vzduchu naň. Každých 8 km klesá o 100 Pa.

Vďaka tejto vlastnosti voda v kanvičkách vrie na horách oveľa rýchlejšie ako na sporáku doma. Faktom je, že tlak ovplyvňuje bod varu: keď sa znižuje, teplota varu klesá. A naopak. Na tejto vlastnosti je založená prevádzka takých kuchynských spotrebičov, ako je tlakový hrniec a autokláv. Zvýšenie tlaku v ich vnútri prispieva k tvorbe ďalších vysoké teploty ako v bežných panviciach na sporáku.

Vzorec barometrickej nadmorskej výšky sa používa na výpočet atmosférického tlaku. Vyzerá to ako na fotografii nižšie.

P je požadovaná hodnota vo výške, P 0 je hustota vzduchu pri povrchu, g je zrýchlenie voľného pádu, h je výška nad Zemou, m je molárna hmotnosť plynu, t je teplota systému, r je univerzálna plynová konštanta 8,3144598 J⁄(mol x K) a e je Eichlerovo číslo rovné 2,71828.

Vo vyššie uvedenom vzorci pre atmosférický tlak sa často používa K namiesto R - Boltzmannova konštanta. Univerzálna plynová konštanta sa často vyjadruje prostredníctvom svojho súčinu Avogadrovým číslom. Pre výpočty je vhodnejšie, keď sa počet častíc udáva v móloch.

Pri výpočtoch by ste mali vždy brať do úvahy možnosť zmien teploty vzduchu v dôsledku zmeny meteorologickej situácie alebo pri získavaní nadmorskej výšky, ako aj zemepisnej šírky.

Meradlo a vákuum

Rozdiel medzi atmosférickým a nameraným tlakom okolia sa nazýva pretlak. V závislosti od výsledku sa mení názov množstva.

Ak je kladný, nazýva sa to pretlak.

Ak má získaný výsledok znamienko mínus, nazýva sa vákuometrický. Stojí za to pamätať, že nemôže byť väčší ako barometrický.

Diferenciál

Táto hodnota je rozdielom tlaku v rôznych bodoch merania. Spravidla sa používa na určenie poklesu tlaku na akomkoľvek zariadení. To platí najmä v ropnom priemysle.

Po zistení, aký druh termodynamickej veličiny sa nazýva tlak a s akými vzorcami sa nachádza, môžeme dospieť k záveru, že tento jav je veľmi dôležitý, a preto znalosti o ňom nebudú nikdy zbytočné.

Kvapaliny a plyny prenášajú tlak, ktorý na ne pôsobí, vo všetkých smeroch. Uvádza to Pascalov zákon a praktické skúsenosti.

Existuje však aj vlastná hmotnosť, ktorá by mala tiež ovplyvniť tlak v kvapalinách a plynoch. Hmotnosť vlastných dielov alebo vrstiev. Horné vrstvy tekutiny tlačia na stredné, stredné na spodné a posledné na spodok. Teda my môžeme hovoriť o existencii tlaku zo stĺpca odpočívajúcej kvapaliny na dne.

Vzorec tlaku v kvapalnej kolóne

Vzorec na výpočet tlaku v stĺpci kvapaliny s výškou h je nasledujúci:

kde ρ je hustota kvapaliny,
g - zrýchlenie voľného pádu,
h je výška stĺpca kvapaliny.

Toto je vzorec pre takzvaný hydrostatický tlak tekutiny.

Tlak v stĺpci kvapaliny a plynu

Hydrostatický tlak, teda tlak vyvíjaný kvapalinou v pokoji, v akejkoľvek hĺbke nezávisí od tvaru nádoby, v ktorej sa kvapalina nachádza. Rovnaké množstvo vody v rôzne plavidlá, bude vyvíjať odlišný tlak na dno. Vďaka tomu vytvoríte obrovský tlak aj s malým množstvom vody.

Veľmi presvedčivo to preukázal Pascal v sedemnástom storočí. Do uzavretého suda plného vody vložil veľmi dlhú úzku trubicu. Keď vyšiel na druhé poschodie, nalial do tejto skúmavky iba jeden hrnček vody. Hlaveň praskla. Voda v trubici vďaka svojej malej hrúbke stúpla až veľmi vysoká nadmorská výška, a tlak narástol do takých úrovní, že to sud nevydržal. To isté platí pre plyny. Hmotnosť plynov je však zvyčajne oveľa menšia ako hmotnosť kvapalín, takže tlak v plynoch spôsobený ich vlastnou hmotnosťou môže byť v praxi často ignorovaný. Ale v niektorých prípadoch to musíte vziať do úvahy. Napríklad, Atmosférický tlak, ktorý tlačí na všetky objekty na Zemi, má veľký význam v niektorých výrobných procesoch.

Vďaka hydrostatickému tlaku vody môžu lode, ktoré často nevážia stovky, ale tisíce kilogramov, plávať a nepotopiť sa, keďže voda na ne tlačí, akoby ich vytláčala. Ale práve kvôli rovnakému hydrostatickému tlaku sa vo veľkých hĺbkach naše uši upchajú a bez špeciálnych zariadení - potápačského obleku alebo batyskafu nie je možné zostúpiť do veľmi veľkých hĺbok. Len niekoľko obyvateľov morí a oceánov sa prispôsobilo životu v podmienkach silného tlaku vo veľkých hĺbkach, ale z rovnakého dôvodu nemôžu existovať v horné vrstvy vody a môžu zomrieť, ak spadnú do malej hĺbky.

Hydrostatika je odvetvie hydrauliky, ktoré študuje zákony o rovnováhe tekutín a uvažuje o praktickom použití týchto zákonov. Pre pochopenie hydrostatiky je potrebné definovať niektoré pojmy a definície.

Pascalov zákon pre hydrostatiku.

V roku 1653 francúzsky vedec B. Pascal objavil zákon, ktorý sa bežne nazýva základný zákon hydrostatiky.

Znie to takto:

Tlak na povrch kvapaliny vyvolaný vonkajšími silami sa prenáša do kvapaliny rovnako vo všetkých smeroch.

Pascalov zákon je ľahko pochopiteľný, ak sa pozriete na molekulárnu štruktúru hmoty. V kvapalinách a plynoch majú molekuly relatívnu voľnosť, na rozdiel od pevných látok sa môžu navzájom pohybovať. V pevných látkach sú molekuly zostavené do kryštálových mriežok.

Relatívna voľnosť, ktorú majú molekuly kvapalín a plynov, umožňuje, aby sa tlak vyvíjaný na kvapalinu alebo plyn prenášal nielen v smere sily, ale aj vo všetkých ostatných smeroch.

Pascalov zákon pre hydrostatiku je široko používaný v priemysle. Z tohto zákona vychádza práca hydraulickej automatizácie, ktorá riadi CNC stroje, autá a lietadlá a mnohé ďalšie hydraulické stroje.

Definícia a vzorec hydrostatického tlaku

Z vyššie opísaného Pascalovho zákona vyplýva, že:

Hydrostatický tlak je tlak, ktorým pôsobí na tekutinu gravitácia.

Veľkosť hydrostatického tlaku nezávisí od tvaru nádoby, v ktorej sa kvapalina nachádza a je určená produktom

P = ρgh, kde

ρ – hustota tekutiny

g – zrýchlenie voľného pádu

h – hĺbka, v ktorej sa určuje tlak.

Na ilustráciu tohto vzorca sa pozrime na 3 nádoby rôznych tvarov.

Vo všetkých troch prípadoch je tlak kvapaliny na dne nádoby rovnaký.

Celkový tlak kvapaliny v nádobe sa rovná

P = P0 + ρgh, kde

P0 – tlak na povrch kvapaliny. Vo väčšine prípadov sa predpokladá, že sa rovná atmosférickému tlaku.

Sila hydrostatického tlaku

Vyberieme určitý objem v rovnovážnej kvapaline, potom ho rozrežeme na dve časti ľubovoľnou rovinou AB a jednu z týchto častí, napríklad hornú, v duchu zahodíme. V tomto prípade musíme na rovinu AB pôsobiť silami, ktorých pôsobenie bude ekvivalentné pôsobeniu odhodenej hornej časti objemu na jej zostávajúcu spodnú časť.

Uvažujme v rovine rezu AB uzavretý obrys plochy ΔF, ktorý obsahuje ľubovoľný bod a. Nech na túto oblasť pôsobí sila ΔP.

Potom hydrostatický tlak ktorého vzorec vyzerá

Рср = ΔP / ΔF

predstavuje silu pôsobiacu na jednotku plochy, sa bude nazývať priemerný hydrostatický tlak alebo priemerné napätie hydrostatického tlaku na ploche AF.

Skutočný tlak v rôznych bodoch tejto oblasti môže byť odlišný: v niektorých bodoch môže byť väčší, v iných nižší ako priemerný hydrostatický tlak. Je zrejmé, že vo všeobecnom prípade sa priemerný tlak Рср bude menej líšiť od skutočného tlaku v bode a, čím menšia bude plocha ΔF a v limite sa bude priemerný tlak zhodovať so skutočným tlakom v bode a.

Pre kvapaliny v rovnováhe je hydrostatický tlak kvapaliny podobný tlakovému napätiu v pevných látkach.

Jednotkou tlaku SI je newton na meter štvorcový (N/m2) – nazýva sa pascal (Pa). Keďže hodnota pascalu je veľmi malá, často sa používajú zväčšené jednotky:

kilonewton na meter štvorcový – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewton na meter štvorcový – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

Tlak rovný 1*105 N/m2 sa nazýva bar (bar).

Vo fyzickom systéme je jednotka zámeru tlaku dyn na štvorcový centimeter (dyn/m2), in technický systém– kilogramová sila na meter štvorcový (kgf/m2). V praxi sa tlak kvapaliny zvyčajne meria v kgf/cm2 a tlak rovnajúci sa 1 kgf/cm2 sa nazýva technická atmosféra (at).

Medzi všetkými týmito jednotkami existuje nasledujúci vzťah:

1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 105 Pa = 0,98 * 106 dyne = 104 kgf/m2

Malo by sa pamätať na to, že existuje rozdiel medzi technickou atmosférou (at) a fyzickou atmosférou (at). 1 At = 1,033 kgf/cm 2 a predstavuje normálny tlak na hladine mora. Atmosférický tlak závisí od nadmorskej výšky miesta nad hladinou mora.

Meranie hydrostatického tlaku

V praxi využívajú rôznymi spôsobmi berúc do úvahy veľkosť hydrostatického tlaku. Ak sa pri určovaní hydrostatického tlaku berie do úvahy aj atmosférický tlak pôsobiaci na voľný povrch kvapaliny, nazýva sa celkový alebo absolútny. V tomto prípade sa hodnota tlaku zvyčajne meria v technických atmosférach, nazývaných absolútna (ata).

Pri zohľadnení tlaku sa často neberie do úvahy atmosférický tlak na voľnej hladine, pričom sa určuje takzvaný nadmerný hydrostatický tlak alebo pretlak, t.j. tlak nad atmosférickým.

Pretlak je definovaný ako rozdiel medzi absolútnym tlakom v kvapaline a atmosférickým tlakom.

Rman = Rabs – Ratm

a merajú sa aj v technických atmosférach, ktoré sa v tomto prípade nazývajú nadbytočné.

Stáva sa, že hydrostatický tlak v kvapaline je nižší ako atmosférický. V tomto prípade sa hovorí, že kvapalina má vákuum. Veľkosť vákua sa rovná rozdielu medzi atmosférickým a absolútnym tlakom v kvapaline

Rvak = Ratm – Rabs

a meria sa od nuly po atmosféru.

Hydrostatický tlak vody má dve hlavné vlastnosti:
Smeruje pozdĺž vnútornej normály k oblasti, na ktorú pôsobí;
Veľkosť tlaku v danom bode nezávisí od smeru (t.j. od orientácie v priestore miesta, na ktorom sa bod nachádza).

Prvá vlastnosť je jednoduchým dôsledkom skutočnosti, že v kvapaline v pokoji nepôsobia tangenciálne a ťahové sily.

Predpokladajme, že hydrostatický tlak nesmeruje pozdĺž normály, t.j. nie kolmo, ale v určitom uhle k miestu. Potom sa dá rozložiť na dve zložky – normálnu a tangentnú. Prítomnosť tangenciálnej zložky v dôsledku absencie síl odporu voči šmykovým silám v kvapaline v pokoji by nevyhnutne viedla k pohybu kvapaliny pozdĺž plošiny, t.j. narušil by jej rovnováhu.

Preto jediné možný smer hydrostatický tlak je jeho smer normálny k miestu.

Ak predpokladáme, že hydrostatický tlak smeruje nie po vnútornej, ale po vonkajšej normále, t.j. nie vo vnútri uvažovaného objektu, ale mimo neho, potom v dôsledku toho, že kvapalina neodolá ťahovým silám, by sa častice kvapaliny začali pohybovať a narušila by sa jej rovnováha.

V dôsledku toho je hydrostatický tlak vody vždy smerovaný pozdĺž vnútornej normály a predstavuje tlakový tlak.

Z toho istého pravidla vyplýva, že ak sa tlak zmení v určitom bode, zmení sa o rovnakú hodnotu aj tlak v ktoromkoľvek inom bode tejto kvapaliny. Toto je Pascalov zákon, ktorý je formulovaný takto: Tlak vyvíjaný na kvapalinu sa prenáša vo vnútri kvapaliny vo všetkých smeroch rovnakou silou.

Prevádzka strojov pracujúcich pod hydrostatickým tlakom je založená na aplikácii tohto zákona.

Video k téme

Ďalším faktorom ovplyvňujúcim hodnotu tlaku je viskozita kvapaliny, ktorá bola donedávna zvyčajne zanedbávaná. S príchodom jednotiek pracujúcich pri vysokom tlaku bolo potrebné brať do úvahy aj viskozitu. Ukázalo sa, že pri zmene tlaku sa viskozita niektorých kvapalín, napríklad olejov, môže niekoľkokrát zmeniť. A to už určuje možnosť použitia takýchto kvapalín ako pracovného média.

Zdá sa, že inštalatérstvo neposkytuje veľa dôvodov na to, aby ste sa ponorili do džungle technológií, mechanizmov alebo aby ste sa zaoberali dôkladnými výpočtami na vytvorenie zložitých schém. Ale takáto vízia je povrchný pohľad na inštalatérstvo. Skutočný inštalatérsky priemysel nie je v zložitosti procesov v žiadnom prípade horší a ako mnohé iné odvetvia si vyžaduje profesionálny prístup. Profesionalita je zase solídnou zásobárňou vedomostí, na ktorých je inštalatérstvo založené. Poďme sa ponoriť (aj keď nie príliš hlboko) do inštalatérskeho tréningového prúdu, aby sme sa dostali o krok bližšie k profesionálnemu statusu inštalatéra.

Základný základ modernej hydrauliky vznikol, keď Blaise Pascal zistil, že pôsobenie tlaku kvapaliny je konštantné v akomkoľvek smere. Pôsobenie tlaku kvapaliny smeruje v pravom uhle k povrchu.

Ak je merací prístroj (tlakomer) umiestnený pod vrstvou kvapaliny v určitej hĺbke a jeho citlivý prvok je nasmerovaný rôznymi smermi, hodnoty tlaku zostanú nezmenené v akejkoľvek polohe tlakomeru.

To znamená, že tlak kvapaliny v žiadnom prípade nezávisí od zmeny smeru. Ale tlak kvapaliny na každej úrovni závisí od parametra hĺbky. Ak sa tlakomer priblíži k povrchu kvapaliny, údaj sa zníži.

V súlade s tým sa pri potápaní zvýšia namerané hodnoty. Navyše za podmienok zdvojnásobenia hĺbky sa zdvojnásobí aj parameter tlaku.

Pascalov zákon jasne demonštruje účinok tlaku vody v podmienkach, ktoré sú známe pre moderný život.

Preto vždy, keď sa nastaví rýchlosť pohybu tekutiny, časť jej počiatočného statického tlaku sa použije na organizáciu tejto rýchlosti, ktorá následne existuje ako tlaková rýchlosť.

Objem a prietok

Objem tekutiny prechádzajúcej konkrétnym bodom v danom čase sa považuje za prietokový objem alebo prietok. Prietokový objem sa zvyčajne vyjadruje v litroch za minútu (l/min) a súvisí s relatívnym tlakom tekutiny. Napríklad 10 litrov za minútu pri 2,7 atm.

Prietok (rýchlosť tekutiny) je definovaný ako priemerná rýchlosť, pri ktorom sa tekutina pohybuje okolo daný bod. Zvyčajne sa vyjadruje v metroch za sekundu (m/s) alebo metroch za minútu (m/min). Prietok je dôležitým faktorom pri kalibrácii hydraulických vedení.

Objem a rýchlosť prietoku tekutiny sa tradične považujú za „súvisiace“ ukazovatele. Pri rovnakom objeme prenosu sa rýchlosť môže meniť v závislosti od prierezu priechodu

Objem a prietok sa často zvažujú súčasne. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké (za predpokladu, že vstupný objem zostáva konštantný), prietok sa zvyšuje so zmenšujúcim sa prierezom alebo veľkosťou potrubia a prietok klesá so zväčšujúcim sa prierezom.

Pozoruje sa teda spomalenie rýchlosti prúdenia v široké časti potrubí a v úzkych miestach sa naopak rýchlosť zvyšuje. V tomto prípade objem vody prechádzajúci každým z nich kontrolné body, zostáva nezmenený.

Bernoulliho princíp

Známy Bernoulliho princíp je postavený na logike, že vzostup (pokles) tlaku tekutej tekutiny je vždy sprevádzaný poklesom (zvýšením) rýchlosti. Naopak, zvýšenie (zníženie) rýchlosti tekutiny vedie k zníženiu (zvýšeniu) tlaku.

Tento princíp je základom viacerých obvyklé javy inštalatéri. Ako triviálny príklad možno uviesť, že Bernoulliho princíp je zodpovedný za to, že sa sprchový záves „stiahne dovnútra“, keď používateľ spustí vodu.

Tlakový rozdiel medzi vonkajškom a vnútrom spôsobuje silu na sprchový záves. Pri tomto silovom úsilí sa záves zatiahne dovnútra.

Ďalším jasným príkladom je flakón s rozprašovačom, keď sa vytvorí plocha nízky tlak kvôli vysokej rýchlosti vzduchu. A vzduch nesie kvapalinu so sebou.

Bernoulliho princíp pre krídlo lietadla: 1 - nízky tlak; 2 — vysoký tlak; 3 — rýchly tok; 4 — pomalý tok; 5 - krídlo

Bernoulliho princíp tiež ukazuje, prečo okná v dome majú tendenciu samovoľne prasknúť počas hurikánov. V takýchto prípadoch extrémne vysoká rýchlosť vzduchu mimo okna vedie k tomu, že tlak vonku je oveľa menší ako tlak vo vnútri, kde vzduch zostáva prakticky nehybný.

Významný rozdiel v sile jednoducho tlačí okná smerom von, čo spôsobuje rozbitie skla. Takže keď sa to priblíži silný hurikán V zásade by ste mali otvárať okná čo najširšie, aby sa vyrovnal tlak vo vnútri a mimo budovy.

A niekoľko ďalších príkladov, keď funguje Bernoulliho princíp: stúpanie lietadla s následným letom vďaka krídlam a pohybom „zakrivených loptičiek“ v bejzbale.

V oboch prípadoch vzniká rozdiel v rýchlosti vzduchu prechádzajúceho okolo objektu zhora a zdola. U krídel lietadiel rozdiel v rýchlosti vzniká pohybom klapiek, pri bejzbale je to prítomnosť zvlnenej hrany.

Prax domáceho inštalatéra