Vzemite valjasto posodo z vodoravnim dnom in navpičnimi stenami, napolnjeno s tekočino do višine (slika 248).

riž. 248. V posodi z navpičnimi stenami je sila pritiska na dno enaka teži celotne nalite tekočine

riž. 249. Pri vseh upodobljenih posodah je sila pritiska na dno enaka. V prvih dveh posodah je večja od teže odlite tekočine, v drugih dveh manjša.

Hidrostatični tlak na vsaki točki na dnu posode bo enak:

Če ima dno posode ploščino, potem je sila tlaka tekočine na dno posode, t.j. enaka teži tekočine, ki se vlije v posodo.

Oglejmo si zdaj posode, ki se razlikujejo po obliki, a imajo enako površino dna (sl. 249). Če se tekočina v vsakem od njih vlije na enako višino, potem je tlak na dnu. enako v vseh plovilih. Zato je sila pritiska na dno enaka

tudi enako v vseh posodah. Je enaka teži stolpca tekočine z osnovo, ki je enaka površini dna posode, in višino, enake višine nalito tekočino. Na sl. 249 je ta steber prikazan pri vsaki posodi s črtkanimi črtami. Upoštevajte, da sila pritiska na dno ni odvisna od oblike posode in je lahko večja ali manjša od teže izlite tekočine.

riž. 250. Pascalovo glasbilo z nizom posod. Prečni prerezi so enaki za vse posode

riž. 251. Pascalov poskus s sodom

Ta sklep je mogoče eksperimentalno preveriti z uporabo naprave, ki jo je predlagal Pascal (slika 250). Posode je mogoče pritrditi na stojalo različne oblike brez dna. Namesto dna je plošča, obešena na tehtnico, od spodaj tesno pritisnjena na posodo. Če je v posodi tekočina, na ploščo deluje sila pritiska, ki ploščo odtrga, ko začne sila pritiska presegati težo uteži, ki stoji na drugi ponvi tehtnice.

V posodi z navpičnimi stenami (valjasta posoda) se dno odpre, ko teža izlite tekočine doseže težo uteži. V posodah drugačne oblike se dno odpre na isti višini stolpca tekočine, čeprav je lahko teža izlite vode tako večja (posoda, ki se širi navzgor) kot manjša (posoda, ki se zoži) od teže uteži.

Ta izkušnja vodi do ideje, da je mogoče s pravilno obliko posode s pomočjo majhne količine vode doseči ogromne sile pritiska na dno. Pascal je pritrdil dolgo tanko navpično cev na tesno zamašen sod, napolnjen z vodo (slika 251). Ko je cev napolnjena z vodo, postane sila hidrostatičnega tlaka na dno enaka teži vodnega stebra, katerega osnovna površina je enaka površini dna soda, in višina je enaka višini cevi. Skladno s tem se povečajo tudi sile pritiska na stene in zgornje dno soda. Ko je Pascal napolnil cev do višine nekaj metrov, za kar je bilo potrebnih le nekaj skodelic vode, so nastale tlačne sile pretrgale sod.

Kako razložiti, da je lahko sila pritiska na dno posode, odvisno od oblike posode, večja ali manjša od teže tekočine v posodi? Navsezadnje mora sila, ki deluje s strani posode na tekočino, uravnotežiti težo tekočine. Dejstvo je, da na tekočino v posodi ne deluje le dno, ampak tudi stene posode. V posodi, ki se širi navzgor, imajo sile, s katerimi stene delujejo na tekočino, komponente usmerjene navzgor: tako je del teže tekočine uravnotežen s tlačnimi silami sten in le del mora biti uravnotežen s tlačnimi silami od spodaj. Nasprotno, v posodi, ki se zoži navzgor, dno deluje na tekočino navzgor, stene pa navzdol; zato je sila pritiska na dno večja od teže tekočine. Vsota sil, ki delujejo na tekočino z dna posode in njenih sten, je vedno enaka teži tekočine. riž. 252 jasno prikazuje porazdelitev sil, ki delujejo s strani sten na tekočino v posodah različnih oblik.

riž. 252. Sile, ki delujejo na tekočino s strani sten v posodah različnih oblik

riž. 253. Pri točenju vode v lij se valj dvigne.

V posodi, ki se zoži navzgor, deluje sila, usmerjena navzgor, na stene s strani tekočine. Če so stene takšne posode premične, jih bo tekočina dvignila. Tak poskus je mogoče narediti na naslednji napravi: bat je fiksno pritrjen in nanj je nameščen valj, ki se spremeni v navpično cev (slika 253). Ko je prostor nad batom napolnjen z vodo, tlačne sile na dele in stene valja dvignejo valj.

Pritisk je fizikalna količina ki ima v naravi in ​​človekovem življenju posebno vlogo. Ta pojav, neopazen za oko, ne vpliva le na stanje okolju, ampak tudi vsi zelo dobro občutijo. Ugotovimo, kaj je, kakšne vrste obstajajo in kako najti tlak (formulo) v različnih okoljih.

Kaj imenujemo tlak v fiziki in kemiji

Ta izraz se nanaša na pomembno termodinamično količino, ki je izražena v razmerju med pravokotno delujočo tlačno silo in površino, na katero deluje. Ta pojav ni odvisen od velikosti sistema, v katerem deluje, zato se nanaša na intenzivne količine.

V stanju ravnovesja je tlak enak za vse točke v sistemu.

V fiziki in kemiji se označuje s črko "P", kar je okrajšava za latinsko ime izraz - pressūra.

če pogovarjamo se približno osmotski tlak tekočina (ravnotežje med tlakom znotraj in zunaj celice), se uporablja črka "P".

Tlačne enote

V skladu s standardi mednarodnega sistema SI se obravnavani fizični pojav meri v paskalih (v cirilici - Pa, v latinici - Ra).

Na podlagi formule za tlak se izkaže, da je en Pa enak enemu N (newton - deljeno z enim kvadratnim metrom (enota površine).

Vendar pa je v praksi precej težko uporabljati pascal, saj je ta enota zelo majhna. V zvezi s tem je poleg standardov sistema SI to vrednost mogoče izmeriti na drugačen način.

Spodaj so njegovi najbolj znani analogi. Večina se jih pogosto uporablja v nekdanji ZSSR.

• palice. En bar je enak 105 Pa.
• Torres ali milimetri živega srebra. Približno en Torr ustreza 133,3223684 Pa.
• milimetrov vodnega stolpca.
• Metri vodnega stolpca.
• tehnične atmosfere.
• fizične atmosfere. En atm je enak 101,325 Pa in 1,033233 at.
• Kilogram sile na kvadratni centimeter. Obstajata tudi tonska sila in gramska sila. Poleg tega obstaja analogna funt-sila na kvadratni palec.

Splošna formula tlaka (fizika 7. razreda)

Iz definicije dane fizikalne količine je mogoče določiti način njenega iskanja. Videti je kot na spodnji fotografiji.

V njej je F sila, S pa površina. Z drugimi besedami, formula za iskanje tlaka je njegova sila, deljena s površino, na katero deluje.

Lahko se zapiše tudi takole: P = mg / S ali P = pVg / S. Tako je ta fizikalna količina povezana z drugimi termodinamičnimi spremenljivkami: prostornino in maso.

Za tlak velja naslednje načelo: kot manj prostora, na katerega vpliva sila - večja je sila pritiskanja. Če pa se površina poveča (z enako silo) - se želena vrednost zmanjša.

Formula za hidrostatični tlak

Drugačen agregatna stanja snovi, zagotavljajo prisotnost različnih lastnosti drug od drugega. Na podlagi tega bodo tudi metode za določanje P v njih različne.

Na primer, formula za vodni tlak (hidrostatični) izgleda takole: P = pgh. Velja tudi za pline. Hkrati ga ni mogoče uporabiti za izračun atmosferskega tlaka zaradi razlike v nadmorski višini in gostote zraka.

V tej formuli je p gostota, g gravitacijski pospešek in h višina. Na podlagi tega velja, da globlje kot se predmet ali predmet pogreza, večji je pritisk nanj znotraj tekočine (plina).

Obravnavana varianta je prilagoditev klasičnega primera P = F / S.

Če se spomnimo, da je sila enaka odvodu mase po hitrosti prostega pada (F = mg), masa tekočine pa je odvod prostornine po gostoti (m = pV), potem formula tlaka lahko zapišemo kot P = pVg / S. V tem primeru je prostornina površina, pomnožena z višino (V = Sh).

Če vstavite te podatke, se izkaže, da je območje v števcu in imenovalcu mogoče zmanjšati in rezultat je zgornja formula: P \u003d pgh.

Glede na tlak v tekočinah je treba spomniti, da je za razliko od trdnih snovi v njih pogosto možna ukrivljenost površinske plasti. In to posledično prispeva k nastanku dodatnega pritiska.

Za takšne situacije se uporablja nekoliko drugačna formula tlaka: P \u003d P 0 + 2QH. V tem primeru je P 0 tlak neukrivljene plasti, Q pa natezna površina tekočine. H je povprečna ukrivljenost površine, ki je določena z Laplaceovim zakonom: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Komponenti R 1 in R 2 sta polmera glavne ukrivljenosti.

Parcialni tlak in njegova formula

Čeprav je metoda P = pgh uporabna tako za tekočine kot za pline, je bolje izračunati tlak v slednjih na nekoliko drugačen način.

Dejstvo je, da v naravi praviloma absolutno čiste snovi niso zelo pogoste, saj v njej prevladujejo mešanice. In to ne velja samo za tekočine, ampak tudi za pline. In kot veste, vsaka od teh komponent izvaja drugačen pritisk, imenovan parcialni tlak.

To je precej enostavno definirati. Enak je vsoti tlaka vsake komponente obravnavane mešanice (idealni plin).

Iz tega sledi, da je formula parcialnega tlaka videti takole: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... in tako naprej, glede na število sestavnih komponent.

Pogosto so primeri, ko je treba določiti zračni tlak. Vendar pa nekateri pomotoma izvajajo izračune samo s kisikom po shemi P = pgh. Toda zrak je mešanica različnih plinov. Vsebuje dušik, argon, kisik in druge snovi. Glede na trenutno situacijo je formula za zračni tlak vsota tlakov vseh njegovih komponent. Torej bi morali vzeti zgoraj omenjeni P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ...

Najpogostejši instrumenti za merjenje tlaka

Kljub dejstvu, da z zgornjimi formulami ni težko izračunati obravnavane termodinamične količine, včasih preprosto ni časa za izvedbo izračuna. Navsezadnje morate vedno upoštevati številne nianse. Zato so zaradi udobja v nekaj stoletjih razvili številne naprave, ki to počnejo namesto ljudi.

Pravzaprav so skoraj vse tovrstne naprave različice manometra (pomaga pri določanju tlaka v plinih in tekočinah). Vendar se razlikujejo po zasnovi, natančnosti in obsegu.

• Atmosferski tlak se meri z merilnikom tlaka, imenovanim barometer. Če je treba določiti vakuum (to je tlak pod atmosferskim tlakom), se uporablja druga različica, vakuumski merilnik.
• Da bi ugotovili arterijski tlak pri ljudeh se uporablja sfigmomanometer. Večini je bolj znan kot neinvazivni tonometer. Obstaja veliko vrst takšnih naprav: od živosrebrnih mehanskih do popolnoma avtomatskih digitalnih. Njihova natančnost je odvisna od materialov, iz katerih so izdelani, in mesta merjenja.
• Padec tlaka v okolju (v angleščini - pressure drop) se določi z difnamometri (ne zamenjujte z dinamometri).

Vrste pritiska

Glede na tlak, formulo za njegovo iskanje in njegove variacije za različne snovi je vredno spoznati sorte te količine. Pet jih je.

• Absolutno.
• barometrični
• Presežek.
• Vakuum.
• Diferencial.

Absolutno

To je ime skupnega tlaka, pod katerim se nahaja snov ali predmet, ne da bi upoštevali vpliv drugih plinastih sestavin ozračja.

Meri se v paskalih in je vsota presežnega in atmosferskega tlaka. To je tudi razlika med barometričnim in vakuumskim tipom.

Izračuna se po formuli P = P 2 + P 3 ali P = P 2 - P 4.

Za referenčno točko absolutnega tlaka v pogojih planeta Zemlja se vzame tlak v posodi, iz katere se odvaja zrak (to je klasični vakuum).

Samo ta vrsta tlaka se uporablja v večini termodinamičnih formul.

barometrični

Ta izraz se nanaša na pritisk atmosfere (gravitacije) na vse predmete in predmete, ki se nahajajo v njej, vključno s površino same Zemlje. Večina ga pozna tudi pod imenom atmosferski.

Navedena je in njena vrednost se spreminja glede na kraj in čas merjenja, pa tudi glede na vremenske razmere in bivanje nad/pod morsko gladino.

Vrednost zračnega tlaka je enaka modulu sile atmosfere na enoto površine vzdolž normale nanjo.

V stabilnem ozračju se vrednost tega fizikalni pojav enaka teži zračnega stebra na podlagi s površino enako ena.

Norma zračnega tlaka je 101.325 Pa (760 mm Hg pri 0 stopinjah Celzija). Poleg tega, višje kot je predmet od površine Zemlje, nižji postane zračni pritisk nanj. Vsakih 8 km se zmanjša za 100 Pa.

Zahvaljujoč tej lastnosti v gorah voda v kotličkih zavre veliko hitreje kot doma na štedilniku. Dejstvo je, da tlak vpliva na vrelišče: z njegovim znižanjem se slednje zmanjša. In obratno. Delo kuhinjskih aparatov, kot sta lonec na pritisk in avtoklav, temelji na tej lastnosti. Povečanje pritiska v njih prispeva k nastanku več visoke temperature kot v običajnih loncih na štedilniku.

Za izračun atmosferskega tlaka se uporablja formula barometrične višine. Videti je kot na spodnji fotografiji.

P je želena vrednost na višini, P 0 je gostota zraka blizu površine, g je pospešek prostega pada, h je višina nad Zemljo, m je molska masa plina, t je temperatura sistema. , r je univerzalna plinska konstanta 8,3144598 J⁄ ( mol x K) in e je Eclairjevo število, ki je enako 2,71828.

Pogosto se v zgornji formuli za atmosferski tlak namesto R uporablja K - Boltzmannova konstanta. Univerzalno plinsko konstanto pogosto izrazimo kot produkt z Avogadrovim številom. Za izračune je primernejše, če je število delcev podano v molih.

Pri izračunih je vedno vredno upoštevati možnost sprememb temperature zraka zaradi spremembe meteorološke situacije ali pri vzpenjanju nad morsko gladino, pa tudi geografsko širino.

Merilnik in vakuum

Razlika med atmosferskim in izmerjenim tlakom okolice se imenuje nadtlak. Odvisno od rezultata se spremeni ime vrednosti.

Če je pozitiven, se imenuje nadtlak.

Če je dobljeni rezultat z znakom minus, se imenuje vakuumski merilnik. Ne smemo pozabiti, da ne more biti več kot barometrična.

diferencial

Ta vrednost je razlika tlaka na različnih merilnih točkah. Praviloma se uporablja za določanje padca tlaka na kateri koli opremi. To še posebej velja za naftno industrijo.

Ko smo ugotovili, kakšna termodinamična količina se imenuje tlak in s pomočjo kakšnih formul se nahaja, lahko sklepamo, da je ta pojav zelo pomemben, zato znanje o njem nikoli ne bo odveč.

Tekočine in plini prenašajo pritisk nanje v vse smeri. To navajata Pascalov zakon in praktične izkušnje.

Obstaja pa tudi lastna teža, ki naj bi vplivala tudi na tlak, ki obstaja v tekočinah in plinih. Teža lastnih delov ali plasti. Zgornje plasti tekočine pritiskajo na srednje, srednje na spodnje, zadnje pa na spodnjo. To je, mi lahko govorimo o obstoju pritiska stebra tekočine, ki miruje na dnu.

Formula tlaka stolpca tekočine

Formula za izračun tlaka stolpca tekočine z višino h je naslednja:

kjer je ρ gostota tekočine,
g - pospešek prostega pada,
h je višina stolpca tekočine.

To je formula za tako imenovani hidrostatični tlak tekočine.

Tlak stolpca tekočine in plina

Hidrostatični tlak, to je tlak, ki ga izvaja tekočina v mirovanju, na kateri koli globini ni odvisen od oblike posode, v kateri je tekočina. Enako količino vode, ki je v različna plovila, bo izvajal drugačen pritisk na dno. Zahvaljujoč temu lahko ustvarite velik pritisk tudi z majhno količino vode.

To je zelo prepričljivo pokazal Pascal v 17. stoletju. V zaprt sod, poln vode, je vstavil zelo dolgo ozko cev. Ko se je povzpel v drugo nadstropje, je v to cev vlil samo en vrček vode. Cev je počila. Voda v cevi se je zaradi majhne debeline dvignila na zelo visoka nadmorska višina, in tlak je narasel na takšne vrednosti, da sod ni mogel zdržati. Enako velja za pline. Vendar pa je masa plinov običajno precej manjša od mase tekočin, zato lahko tlak v plinih zaradi lastne teže v praksi pogosto zanemarimo. Toda v nekaterih primerih je treba s tem računati. na primer Atmosferski tlak, ki pritiska vse predmete Zemlji, ima velik pomen v nekaterih proizvodnih procesih.

Zahvaljujoč hidrostatičnemu tlaku vode lahko ladje, ki pogosto tehtajo ne stotine, ampak tisoče kilogramov, lebdijo in se ne potopijo, saj voda pritiska nanje, kot da bi jih potiskala ven. Toda prav zaradi enakega hidrostatičnega pritiska v velikih globinah so naša ušesa zamašena in brez posebnih naprav - potapljaške obleke ali batiskafa - se je nemogoče spustiti v zelo velike globine. Le nekaj morskih in oceanskih prebivalcev se je prilagodilo na življenje v razmerah močnega pritiska v velikih globinah, vendar iz istega razloga ne morejo obstajati v zgornje plasti vodo in lahko umrejo, če padejo na majhno globino.

Hidrostatika je veja hidravlike, ki proučuje zakone ravnovesja tekočin in obravnava praktično uporabo teh zakonov. Da bi razumeli hidrostatiko, je treba definirati nekaj pojmov in definicij.

Pascalov zakon za hidrostatiko.

Leta 1653 je francoski znanstvenik B. Pascal odkril zakon, ki se običajno imenuje temeljni zakon hidrostatike.

Sliši se takole:

Pritisk na površino tekočine, ki ga povzročajo zunanje sile, se prenaša na tekočino enakomerno v vseh smereh.

Pascalov zakon zlahka razumemo, če pogledamo molekularno strukturo snovi. V tekočinah in plinih imajo molekule relativno svobodo, lahko se gibljejo relativno druga glede na drugo, v nasprotju s trdnimi snovmi. V trdnih snoveh so molekule sestavljene v kristalne mreže.

Relativna svoboda, ki jo imajo molekule tekočin in plinov, omogoča prenos tlaka, ki nastane na tekočino ali plin, ne le v smeri sile, ampak tudi v vse druge smeri.

Pascalov zakon za hidrostatiko je našel široko uporabo v industriji. Ta zakon temelji na delovanju hidravlične avtomatizacije, ki krmili CNC stroje, avtomobile in letala ter mnoge druge hidravlične stroje.

Definicija in formula hidrostatičnega tlaka

Iz zgoraj opisanega Pascalovega zakona sledi, da:

Hidrostatični tlak je tlak, s katerim na tekočino deluje gravitacija.

Vrednost hidrostatičnega tlaka ni odvisna od oblike posode, v kateri se nahaja tekočina, in jo določa produkt

P = rgh , kjer je

ρ je gostota tekočine

g - pospešek prostega pada

h je globina, na kateri se določi tlak.

Za ponazoritev te formule si poglejmo 3 posode različnih oblik.

V vseh treh primerih je pritisk tekočine na dno posode enak.

Skupni tlak tekočine v posodi je

P = P0 + ρgh, kjer je

P0 je tlak na površini tekočine. V večini primerov se vzame kot atmosferski.

Sila hidrostatičnega tlaka

Izločimo določeno prostornino v tekočini v ravnotežju, nato jo razrežemo s poljubno ravnino AB na dva dela in enega od teh delov v mislih zavržemo, na primer zgornjega. V tem primeru moramo na ravnino AB delovati s silami, katerih delovanje bo enakovredno delovanju odvrženega zgornjega dela prostornine na njen preostali spodnji del.

Oglejmo si v presečni ravnini AB zaprto konturo območja ΔF, ki vključuje neko poljubno točko a. Naj na to področje deluje sila ΔP.

Potem hidrostatični tlak katerih formula izgleda

Рav = ΔP / ΔF

predstavlja silo, ki deluje na enoto površine, se imenuje povprečni hidrostatični tlak ali povprečna napetost hidrostatičnega tlaka na območju ΔF.

Pravi tlak na različnih točkah tega območja je lahko različen: na nekaterih točkah je lahko večji, na drugih manjši od povprečnega hidrostatičnega tlaka. Očitno se bo v splošnem primeru povprečni tlak Рav razlikoval manj od pravega tlaka v točki a, manjša je površina ΔF, v meji pa bo povprečni tlak sovpadal z dejanskim tlakom v točki a.

Za tekočine v ravnovesju je hidrostatični tlak tekočine podoben tlačni napetosti v trdnih snoveh.

Enota SI za tlak je newton na kvadratni meter (N/m2) – imenuje se pascal (Pa). Ker je vrednost paskala zelo majhna, se pogosto uporabljajo povečane enote:

kilonewton na kvadratni meter - 1kN / m 2 \u003d 1 * 10 3 N / m 2

meganewton na kvadratni meter - 1MN / m 2 \u003d 1 * 10 6 N / m 2

Tlak, ki je enak 1 * 10 5 N / m 2, se imenuje bar (bar).

V fizičnem sistemu je enota za merjenje tlaka dyne na kvadratni centimeter (dyne/m2), v tehnični sistem- kilogram sile na kvadratni meter (kgf / m 2). V praksi se tlak tekočine običajno meri v kgf / cm 2, tlak, ki je enak 1 kgf / cm 2, pa se imenuje tehnična atmosfera (at).

Med vsemi temi enotami obstaja naslednje razmerje:

1 at = 1 kgf / cm 2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyn = 10 4 kgf / m 2

Ne smemo pozabiti, da obstaja razlika med tehnično atmosfero (at) in fizično atmosfero (Am). 1 Pri \u003d 1,033 kgf / cm 2 in je normalen pritisk na morski gladini. Atmosferski tlak je odvisen od nadmorske višine kraja.

Merjenje hidrostatičnega tlaka

V praksi uporabite različne načine ob upoštevanju velikosti hidrostatičnega tlaka. Če pri določanju hidrostatičnega tlaka upoštevamo tudi atmosferski tlak, ki deluje na prosto površino tekočine, ga imenujemo popolni ali absolutni. V tem primeru se tlak običajno meri v tehnični atmosferi, imenovani absolutni (ata).

Pogosto se pri upoštevanju tlaka ne upošteva atmosferski tlak na prosti površini, ki določa tako imenovani presežni hidrostatični tlak ali nadtlak, tj. tlak nad atmosferskim.

Nadtlak je definiran kot razlika med absolutnim tlakom v tekočini in atmosferskim tlakom.

Rman \u003d Rabs - Ratm

in se merijo tudi v tehničnih atmosferah, ki se v tem primeru imenujejo presežne.

Zgodi se, da je hidrostatični tlak v tekočini manjši od atmosferskega. V tem primeru naj bi tekočina imela vakuum. Količina vakuuma je enaka razliki med atmosferskim in absolutnim tlakom v tekočini.

Rvak = Ratm - Rabs

in se meri od nič do atmosfere.

Hidrostatični tlak vode ima dve glavni lastnosti:
Usmerjen je vzdolž notranje normale na območje, na katerega deluje;
Vrednost tlaka v dani točki ni odvisna od smeri (tj. od prostorske orientacije mesta, na katerem se točka nahaja).

Prva lastnost je preprosta posledica dejstva, da v tekočini v mirovanju ni tangencialne in natezne sile.

Predpostavimo, da hidrostatični tlak ni usmerjen vzdolž normale, tj. ne pravokotno, ampak pod določenim kotom na mesto. Nato ga lahko razčlenimo na dve komponenti - normalno in tangentno. Prisotnost tangencialne komponente zaradi odsotnosti sil upora proti strižnim silam v tekočini v mirovanju bi neizogibno povzročila gibanje tekočine vzdolž ploščadi, tj. bi porušil njeno ravnotežje.

Zato edini možna smer hidrostatični tlak je njegova smer, normalna na mesto.

Če predpostavimo, da hidrostatični tlak ni usmerjen vzdolž notranje, ampak vzdolž zunanje normale, tj. ne znotraj obravnavanega predmeta, temveč zunaj njega, potem bi se zaradi dejstva, da se tekočina ne upira nateznim silam, delci tekočine začeli gibati in porušilo bi se njeno ravnovesje.

Zato je hidrostatični tlak vode vedno usmerjen vzdolž notranje normale in je tlačni tlak.

Iz istega pravila sledi, da če se tlak na neki točki spremeni, se bo tlak na kateri koli drugi točki te tekočine spremenil za enako količino. To je Pascalov zakon, ki je formuliran takole: Tlak, ki nastane na tekočino, se prenaša znotraj tekočine v vse smeri z enako silo.

Delovanje strojev, ki delujejo pod hidrostatičnim tlakom, temelji na uporabi tega zakona.

Sorodni videoposnetki

Drugi dejavnik, ki vpliva na velikost tlaka, je viskoznost tekočine, ki jo je bilo do nedavnega običajno zanemarjati. S pojavom enot, ki delujejo pri visokem tlaku, je bilo treba upoštevati tudi viskoznost. Izkazalo se je, da se lahko ob spremembi tlaka viskoznost nekaterih tekočin, na primer olj, večkrat spremeni. In to že določa možnost uporabe takšnih tekočin kot delovnega medija.

Zdi se, da vodovod ne daje veliko razloga, da bi se poglobili v džunglo tehnologij, mehanizmov, da bi se lotili natančnih izračunov za izdelavo najbolj zapletenih shem. Toda takšna vizija je površen pogled na vodovod. Prava kleparska industrija ni v ničemer manjša po zahtevnosti procesov in tako kot mnoge druge panoge zahteva profesionalen pristop. Strokovnost pa je trdna zaloga znanja, na katerem temelji vodovod. Potopimo se (čeprav ne pregloboko) v tok kleparskega izobraževanja, da bi stopili korak bližje poklicnemu statusu vodovodarja.

Temeljna osnova sodobne hidravlike je nastala, ko je Blaise Pascal lahko odkril, da je delovanje tlaka tekočine nespremenljivo v kateri koli smeri. Delovanje tlaka tekočine je usmerjeno pravokotno na površino.

Če je merilna naprava (manometer) nameščena pod plastjo tekočine na določeni globini in je njen občutljivi element usmerjen v različne smeri, bodo odčitki tlaka ostali nespremenjeni v katerem koli položaju manometra.

To pomeni, da tlak tekočine ni odvisen od spremembe smeri. Toda tlak tekočine na vsaki ravni je odvisen od parametra globine. Če manometer premaknete bližje površini tekočine, se bo odčitek zmanjšal.

Skladno s tem se bodo izmerjeni odčitki pri potopitvi povečali. Poleg tega se pod pogoji podvojitve globine podvoji tudi parameter tlaka.

Pascalov zakon jasno prikazuje učinek vodnega tlaka v najbolj znanih pogojih sodobnega življenja.

Zato se kadar koli poda hitrost tekočine, del njenega začetnega statičnega tlaka uporabi za organiziranje te hitrosti, ki kasneje obstaja kot tlačna hitrost.

Prostornina in pretok

Prostornina tekočine, ki prehaja skozi določeno točko v določenem času, se šteje za prostorninski pretok ali pretok. Prostornina pretoka je običajno izražena v litrih na minuto (L/min) in je povezana z relativnim tlakom tekočine. Na primer, 10 litrov na minuto pri 2,7 atm.

Stopnja pretoka (hitrost tekočine) je definirana kot Povprečna hitrost, pri katerem se tekočina premika mimo dano točko. Običajno izraženo v metrih na sekundo (m/s) ali metrih na minuto (m/min). Stopnja pretoka je pomemben dejavnik pri kalibraciji hidravličnih vodov.

Prostornina in stopnja pretoka tekočine se tradicionalno štejeta za "povezana" indikatorja. Pri enaki količini prenosa se lahko hitrost spreminja glede na presek prehoda

Volumen in pretok se pogosto upoštevata hkrati. Pri drugih enakih pogojih (z nespremenjenim volumnom vbrizga) se stopnja pretoka poveča, ko se presek ali velikost cevi zmanjša, stopnja pretoka pa se zmanjša, ko se presek poveča.

Tako opazimo upočasnitev pretoka široki deli cevovodov, na ozkih mestih pa se hitrost, nasprotno, poveča. Količina vode, ki prehaja skozi vsako od teh nadzorne točke, ostane nespremenjena.

Bernoullijevo načelo

Splošno znano Bernoullijevo načelo temelji na logiki, da dvig (padec) tlaka tekoče tekočine vedno spremlja zmanjšanje (povečanje) hitrosti. Nasprotno pa povečanje (zmanjšanje) hitrosti tekočine povzroči zmanjšanje (zvišanje) tlaka.

To načelo je osnova številnih običajni pojavi vodovod. Kot banalen primer, Bernoullijev princip je "kriv" za to, da se zavesa za prho "potegne", ko uporabnik odpre vodo.

Razlika v tlaku zunaj in znotraj povzroči silo na zaveso prhe. S to silo se zavesa potegne navznoter.

Še en dober primer je steklenička parfuma z razpršilcem, ko se ustvari območje. nizek pritisk zaradi velike hitrosti zraka. Zrak nosi s seboj tekočino.

Bernoullijev princip za krilo letala: 1 - nizek tlak; 2 - visok pritisk; 3 - hiter pretok; 4 - počasen tok; 5 - krilo

Bernoullijevo načelo tudi pokaže, zakaj se okna v hiši v orkanih ponavadi spontano razbijejo. V takšnih primerih izredno visoka hitrost zraka zunaj okna povzroči, da zunanji tlak postane veliko nižji od notranjega, kjer zrak ostane skoraj negiben.

Precejšnja razlika v sili preprosto potisne okna navzven, zaradi česar se steklo razbije. Torej, ko pride močan orkan V bistvu bi morali okna odpreti čim širše, da bi izenačili pritisk znotraj in zunaj stavbe.

In še nekaj primerov, ko Bernoullijevo načelo deluje: dvig letala z naknadnim letom zaradi kril in gibanje "ukrivljenih žog" v baseballu.

V obeh primerih se ustvari razlika v hitrosti zraka, ki prehaja mimo predmeta od zgoraj in od spodaj. Pri letalskih krilih razlika v hitrosti nastane zaradi gibanja loput, v baseballu zaradi prisotnosti valovitega roba.

domača vodovodna praksa