Kumuha tayo ng isang cylindrical na sisidlan na may pahalang na ilalim at patayong mga dingding, na puno ng likido hanggang sa taas (Larawan 248).

kanin. 248. Sa isang sisidlan na may patayong pader, ang puwersa ng presyon sa ibaba ay katumbas ng bigat ng buong ibinuhos na likido

kanin. 249. Sa lahat ng mga sisidlan na inilalarawan, ang presyon sa ibaba ay pareho. Sa unang dalawang sisidlan ito ay higit pa sa bigat ng ibinuhos na likido, sa iba pang dalawa ay mas mababa ito

Ang hydrostatic pressure sa bawat punto sa ilalim ng sisidlan ay magiging pareho:

Kung ang ilalim ng sisidlan ay may isang lugar , kung gayon ang puwersa ng presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan, ibig sabihin, ay katumbas ng bigat ng likido na ibinuhos sa sisidlan.

Isaalang-alang natin ngayon ang mga sisidlan na naiiba sa hugis, ngunit may parehong lugar sa ilalim (Larawan 249). Kung ang likido sa bawat isa sa kanila ay ibinuhos sa parehong taas, kung gayon ang presyon ay nasa ilalim. ito ay pareho sa lahat ng mga sisidlan. Samakatuwid, ang puwersa ng presyon sa ibaba ay katumbas ng

ay pareho din sa lahat ng sisidlan. Ito ay katumbas ng bigat ng isang haligi ng likido na may base na katumbas ng lugar ng ilalim ng sisidlan at isang taas na katumbas ng pantay na taas ibinuhos na likido. Sa Fig. 249 ang haliging ito ay ipinapakita sa tabi ng bawat sisidlan na may mga putol-putol na linya. Pakitandaan na ang puwersa ng presyon sa ilalim ay hindi nakasalalay sa hugis ng sisidlan at maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa bigat ng ibinuhos na likido.

kanin. 250. Ang aparato ni Pascal na may isang hanay ng mga sisidlan. Ang mga cross section ay pareho para sa lahat ng mga sisidlan

kanin. 251. Eksperimento sa bariles ni Pascal

Ang konklusyong ito ay maaaring ma-verify sa eksperimento gamit ang aparato na iminungkahi ni Pascal (Larawan 250). Maaari mong ikabit ang mga sisidlan sa kinatatayuan iba't ibang hugis, walang ilalim. Sa halip na isang ilalim, ang isang plato na nasuspinde mula sa balance beam ay mahigpit na pinindot laban sa sisidlan mula sa ibaba. Kung mayroong likido sa sisidlan, ang puwersa ng presyon ay kumikilos sa plato, na pumupunit sa plato kapag ang puwersa ng presyon ay nagsimulang lumampas sa bigat ng bigat na nakatayo sa kabilang kawali ng timbangan.

Sa isang sisidlan na may mga patayong pader (cylindrical vessel), ang ilalim ay bubukas kapag ang bigat ng ibinuhos na likido ay umabot sa bigat ng timbang. Sa mga sisidlan ng iba pang mga hugis, ang ilalim ay bumubukas sa parehong taas ng likidong haligi, bagaman ang bigat ng ibinuhos na tubig ay maaaring mas malaki (isang sisidlan na lumalawak pataas) o mas kaunti (isang sisidlan na lumiliit) kaysa sa bigat ng timbang.

Ang karanasang ito ay humahantong sa ideya na sa wastong hugis ng sisidlan, posibleng makakuha ng napakalaking puwersa ng presyon sa ilalim gamit ang kaunting tubig. Ikinabit ni Pascal ang isang mahabang manipis na vertical tube sa isang mahigpit na caulked barrel na puno ng tubig (Larawan 251). Kapag ang tubo ay napuno ng tubig, ang puwersa ng hydrostatic pressure sa ilalim ay magiging katumbas ng bigat ng isang haligi ng tubig, ang base area kung saan ay katumbas ng lugar ng ilalim ng bariles, at ang ang taas ay katumbas ng taas ng tubo. Alinsunod dito, ang mga puwersa ng presyon sa mga dingding at itaas na ibaba ng bariles ay tumaas. Nang punan ni Pascal ang tubo sa taas na ilang metro, na nangangailangan lamang ng ilang tasa ng tubig, ang nagresultang puwersa ng presyon ay pumutok sa bariles.

Paano natin maipapaliwanag na ang puwersa ng presyon sa ilalim ng sisidlan ay maaaring, depende sa hugis ng sisidlan, mas malaki o mas mababa kaysa sa bigat ng likidong nasa sisidlan? Pagkatapos ng lahat, ang puwersa na kumikilos sa likido mula sa sisidlan ay dapat balansehin ang bigat ng likido. Ang katotohanan ay ang likido sa sisidlan ay apektado hindi lamang sa ilalim, kundi pati na rin sa mga dingding ng sisidlan. Sa isang lalagyan na lumalawak paitaas, ang mga puwersa kung saan kumikilos ang mga pader sa likido ay may mga bahaging nakadirekta paitaas: sa gayon, ang bahagi ng bigat ng likido ay nababalanse ng mga puwersa ng presyon ng mga pader at bahagi lamang ang dapat balansehin ng mga puwersa ng presyon mula sa ang ilalim. Sa kabaligtaran, sa isang sisidlan na tapers paitaas, ang ilalim ay kumikilos paitaas sa likido, at ang mga pader ay kumikilos pababa; samakatuwid, ang puwersa ng presyon sa ilalim ay mas malaki kaysa sa bigat ng likido. Ang kabuuan ng mga puwersang kumikilos sa likido mula sa ilalim ng sisidlan at mga dingding nito ay palaging katumbas ng bigat ng likido. kanin. Ang 252 ay malinaw na nagpapakita ng pamamahagi ng mga puwersa na kumikilos mula sa mga dingding sa likido sa mga sisidlan ng iba't ibang mga hugis.

kanin. 252. Mga puwersang kumikilos sa likido mula sa mga dingding ng mga sisidlan ng iba't ibang hugis

kanin. 253. Kapag ibinuhos ang tubig sa funnel, tumataas ang silindro.

Sa isang sisidlan na lumiliit paitaas, ang puwersang nakadirekta paitaas ay kumikilos sa mga dingding mula sa likidong bahagi. Kung ang mga dingding ng naturang sisidlan ay ginawang palipat-lipat, ang likido ay mag-aangat sa kanila. Ang ganitong eksperimento ay maaaring isagawa gamit ang sumusunod na aparato: ang piston ay nakapirming naayos, at ang isang silindro ay inilalagay dito, na nagiging isang patayong tubo (Larawan 253). Kapag ang espasyo sa itaas ng piston ay napuno ng tubig, ang mga puwersa ng presyon sa mga lugar at dingding ng silindro ay itinataas ang silindro pataas.

Ang presyon ay pisikal na bilang, na gumaganap ng isang espesyal na papel sa kalikasan at buhay ng tao. Ang hindi nakikitang kababalaghan na ito ay hindi lamang nakakaapekto sa kondisyon kapaligiran, ngunit napakahusay din na nararamdaman ng lahat. Alamin natin kung ano ito, anong mga uri ang umiiral at kung paano makahanap ng presyon (formula) sa iba't ibang mga kapaligiran.

Ano ang presyon sa pisika at kimika?

Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang mahalagang termodinamikong dami, na ipinahayag sa ratio ng puwersa ng presyon na ipinatupad nang patayo sa ibabaw na lugar kung saan ito kumikilos. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi nakasalalay sa laki ng sistema kung saan ito nagpapatakbo, at samakatuwid ay tumutukoy sa masinsinang dami.

Sa isang estado ng balanse, ang presyon ay pareho para sa lahat ng mga punto ng system.

Sa pisika at kimika ito ay tinutukoy ng titik na "P", na isang pagdadaglat para sa Latin na pangalan termino - pressūra.

Kung pinag-uusapan natin tungkol sa osmotic pressure likido (equilibrium sa pagitan ng presyon sa loob at labas ng cell), ang titik na "P" ay ginagamit.

Mga yunit ng presyon

Ayon sa mga pamantayan ng International SI System, ang pisikal na kababalaghan na pinag-uusapan ay sinusukat sa pascals (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).

Batay sa formula ng presyon, lumalabas na ang isang Pa ay katumbas ng isang N (newton - hinati sa isang metro kuwadrado (unit ng lugar).

Gayunpaman, sa pagsasagawa medyo mahirap gamitin ang mga pascals, dahil ang yunit na ito ay napakaliit. Sa pagsasaalang-alang na ito, bilang karagdagan sa mga pamantayan ng SI, ang dami na ito ay maaaring masukat nang iba.

Nasa ibaba ang pinakasikat na mga analogue nito. Karamihan sa kanila ay malawakang ginagamit sa dating USSR.

• Mga bar. Ang isang bar ay katumbas ng 105 Pa.
• Torrs, o millimeters ng mercury. Tinatayang isang torr ang katumbas ng 133.3223684 Pa.
• Milimetro ng haligi ng tubig.
• Mga metro ng haligi ng tubig.
• Mga teknikal na kapaligiran.
• Mga pisikal na kapaligiran. Ang isang atm ay katumbas ng 101,325 Pa at 1.033233 atm.
• Kilogram-force kada square centimeter. Nakikilala rin ang tonelada-force at gram-force. Bilang karagdagan, mayroong isang analogue sa pound-force bawat square inch.

Pangkalahatang formula para sa presyon (7th grade physics)

Mula sa kahulugan ng isang ibinigay na pisikal na dami, matutukoy ng isa ang paraan para sa paghahanap nito. Parang nasa larawan sa ibaba.

Sa loob nito, ang F ay puwersa at S ay lugar. Sa madaling salita, ang pormula para sa paghahanap ng presyon ay ang puwersa nito na hinati sa ibabaw na lugar kung saan ito kumikilos.

Maaari rin itong isulat bilang mga sumusunod: P = mg / S o P = pVg / S. Kaya, ang pisikal na dami na ito ay lumalabas na nauugnay sa iba pang mga variable na thermodynamic: volume at mass.

Ang sumusunod na prinsipyo ay nalalapat sa presyon: kaysa mas kaunting espasyo, na naiimpluwensyahan ng puwersa - mas malaki ang dami ng puwersa ng pagpindot na bumabagsak dito. Kung ang lugar ay tumaas (na may parehong puwersa), ang nais na halaga ay bumababa.

Formula ng Hydrostatic Pressure

magkaiba estado ng pagsasama-sama mga sangkap, nagbibigay para sa pagkakaroon ng iba't ibang mga katangian mula sa bawat isa. Batay dito, ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng P sa kanila ay magkakaiba din.

Halimbawa, ang formula para sa presyon ng tubig (hydrostatic) ay ganito: P = pgh. Nalalapat din ito sa mga gas. Gayunpaman, hindi ito magagamit upang kalkulahin ang presyon ng atmospera dahil sa pagkakaiba sa altitude at density ng hangin.

Sa formula na ito, ang p ay ang density, ang g ay ang acceleration ng gravity, at ang h ay ang taas. Batay dito, ang mas malalim na bagay o bagay ay nalulubog, mas mataas ang presyon na ibinibigay dito sa loob ng likido (gas).

Ang opsyon na isinasaalang-alang ay isang adaptasyon ng klasikong halimbawa P = F / S.

Kung naaalala natin na ang puwersa ay katumbas ng derivative ng masa sa pamamagitan ng bilis ng libreng pagkahulog (F = mg), at ang masa ng likido ay ang hinango ng volume sa pamamagitan ng density (m = pV), kung gayon ang presyon ng formula ay maaaring nakasulat bilang P = pVg / S. Sa kasong ito, ang volume ay area na pinarami ng taas (V = Sh).

Kung ipasok natin ang data na ito, lumalabas na ang lugar sa numerator at denominator ay maaaring mabawasan sa output - ang formula sa itaas: P = pgh.

Kung isinasaalang-alang ang presyon sa mga likido, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na, hindi katulad ng mga solido, ang kurbada ng layer ng ibabaw ay madalas na posible sa kanila. At ito naman, ay nag-aambag sa pagbuo ng karagdagang presyon.

Para sa mga ganitong sitwasyon, ginagamit ang isang bahagyang naiibang formula ng presyon: P = P 0 + 2QH. Sa kasong ito, ang P 0 ay ang presyon ng hindi hubog na layer, at ang Q ay ang pag-igting na ibabaw ng likido. Ang H ay ang average na curvature ng surface, na tinutukoy ayon sa Laplace's Law: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Ang mga sangkap na R 1 at R 2 ay ang radii ng principal curvature.

Bahagyang presyon at ang formula nito

Bagaman ang P = pgh na pamamaraan ay naaangkop para sa parehong mga likido at gas, mas mahusay na kalkulahin ang presyon sa huli sa isang bahagyang naiibang paraan.

Ang katotohanan ay sa likas na katangian, bilang isang panuntunan, ang ganap na dalisay na mga sangkap ay hindi madalas na matatagpuan, dahil ang mga mixture ay namamayani dito. At nalalapat ito hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gas. At tulad ng alam mo, ang bawat isa sa mga sangkap na ito ay nagsasagawa magkaibang pressure, tinatawag na partial.

Ito ay medyo madaling tukuyin. Ito ay katumbas ng kabuuan ng presyon ng bawat bahagi ng pinaghalong isinasaalang-alang (ideal na gas).

Ito ay sumusunod mula dito na ang partial pressure formula ay ganito ang hitsura: P = P 1 + P 2 + P 3 ... at iba pa, ayon sa bilang ng mga sangkap na bumubuo.

Kadalasan mayroong mga kaso kung kailan kinakailangan upang matukoy ang presyon ng hangin. Gayunpaman, ang ilang mga tao ay nagkakamali na nagsasagawa ng mga kalkulasyon lamang sa oxygen ayon sa scheme P = pgh. Ngunit ang hangin ay pinaghalong iba't ibang mga gas. Naglalaman ito ng nitrogen, argon, oxygen at iba pang mga sangkap. Batay sa kasalukuyang sitwasyon, ang pormula ng presyon ng hangin ay ang kabuuan ng mga presyon ng lahat ng mga bahagi nito. Nangangahulugan ito na dapat nating kunin ang nabanggit na P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Ang pinakakaraniwang mga instrumento para sa pagsukat ng presyon

Sa kabila ng katotohanan na hindi mahirap kalkulahin ang dami ng thermodynamic na pinag-uusapan gamit ang mga nabanggit na formula, kung minsan ay walang oras upang isagawa ang pagkalkula. Pagkatapos ng lahat, dapat mong palaging isaalang-alang ang maraming mga nuances. Samakatuwid, para sa kaginhawahan, sa paglipas ng maraming siglo, maraming mga aparato ang binuo na gumagawa nito sa halip na mga tao.

Sa katunayan, halos lahat ng device ng ganitong uri ay isang uri ng pressure gauge (tumutulong sa pagtukoy ng presyon sa mga gas at likido). Gayunpaman, naiiba ang mga ito sa disenyo, katumpakan at saklaw ng aplikasyon.

• Ang presyon ng atmospera ay sinusukat gamit ang pressure gauge na tinatawag na barometer. Kung kinakailangan upang matukoy ang vacuum (iyon ay, presyon sa ibaba ng atmospheric), isa pang uri nito ang ginagamit, isang vacuum gauge.
• Upang malaman ang presyon ng dugo ng isang tao, ginagamit ang isang sphygmomanometer. Ito ay mas kilala sa karamihan ng mga tao bilang isang non-invasive blood pressure monitor. Mayroong maraming mga uri ng naturang mga aparato: mula sa mercury mechanical hanggang sa ganap na awtomatikong digital. Ang kanilang katumpakan ay nakasalalay sa mga materyales kung saan sila ginawa at sa lokasyon ng pagsukat.
• Ang mga pagbaba ng presyon sa kapaligiran (sa Ingles - pagbaba ng presyon) ay tinutukoy gamit ang mga differential pressure meter (hindi dapat malito sa mga dynamometer).

Mga uri ng presyon

Isinasaalang-alang ang presyon, ang formula para sa paghahanap nito at ang mga pagkakaiba-iba nito para sa iba't ibang mga sangkap, ito ay nagkakahalaga ng pag-aaral tungkol sa mga varieties ng dami na ito. Lima sila.

• Ganap.
• Barometric
• Sobra-sobra.
• Vacuum na sukatan.
• Differential.

Ganap

Ito ang pangalan ng kabuuang presyon kung saan matatagpuan ang isang sangkap o bagay, nang hindi isinasaalang-alang ang impluwensya ng iba pang mga gas na bahagi ng atmospera.

Ito ay sinusukat sa pascals at ang kabuuan ng labis at atmospheric pressure. Ito rin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng barometric at vacuum.

Kinakalkula ito gamit ang formula na P = P 2 + P 3 o P = P 2 - P 4.

Ang panimulang punto para sa ganap na presyon sa ilalim ng mga kondisyon ng planetang Earth ay ang presyon sa loob ng lalagyan kung saan naalis ang hangin (iyon ay, isang klasikong vacuum).

Tanging ang ganitong uri ng presyon ang ginagamit sa karamihan ng mga thermodynamic formula.

Barometric

Ang terminong ito ay tumutukoy sa presyon ng atmospera (gravity) sa lahat ng mga bagay at bagay na matatagpuan dito, kabilang ang ibabaw ng Earth mismo. Alam din ito ng karamihan bilang atmospheric.

Ito ay inuri bilang isa at ang halaga nito ay nag-iiba-iba depende sa lugar at oras ng pagsukat, gayundin sa mga kondisyon ng panahon at lokasyon sa itaas/sa ibaba ng antas ng dagat.

Ang magnitude ng barometric pressure ay katumbas ng modulus ng atmospheric force sa isang lugar ng isang unit na normal dito.

Sa isang matatag na kapaligiran ang halaga nito pisikal na kababalaghan katumbas ng bigat ng isang haligi ng hangin sa isang base na may sukat na katumbas ng isa.

Ang normal na barometric pressure ay 101,325 Pa (760 mm Hg sa 0 degrees Celsius). Bukod dito, mas mataas ang bagay mula sa ibabaw ng Earth, mas mababa ang presyon ng hangin dito. Bawat 8 km ay bumababa ito ng 100 Pa.

Salamat sa ari-arian na ito, ang tubig sa mga takure ay kumukulo nang mas mabilis sa mga bundok kaysa sa kalan sa bahay. Ang katotohanan ay ang presyon ay nakakaapekto sa kumukulo: habang bumababa ito, bumababa ang huli. At vice versa. Ang pagpapatakbo ng naturang mga kagamitan sa kusina bilang pressure cooker at autoclave ay nakabatay sa property na ito. Ang pagtaas ng presyon sa loob ng mga ito ay nag-aambag sa pagbuo ng higit pa mataas na temperatura kaysa sa mga regular na kawali sa kalan.

Ang barometric altitude formula ay ginagamit upang kalkulahin ang atmospheric pressure. Parang nasa larawan sa ibaba.

Ang P ay ang nais na halaga sa altitude, ang P 0 ay ang density ng hangin na malapit sa ibabaw, ang g ay ang libreng pagbagsak ng acceleration, ang h ay ang taas sa ibabaw ng Earth, ang m ay ang molar mass ng gas, t ang temperatura ng system, Ang r ay ang unibersal na gas constant na 8.3144598 J⁄( mol x K), at ang e ay ang Eichler number na katumbas ng 2.71828.

Kadalasan sa formula sa itaas para sa presyur sa atmospera, K ang ginagamit sa halip na R - Boltzmann pare-pareho. Ang unibersal na gas constant ay madalas na ipinahayag sa pamamagitan ng produkto nito sa pamamagitan ng numero ni Avogadro. Ito ay mas maginhawa para sa mga kalkulasyon kapag ang bilang ng mga particle ay ibinigay sa mga moles.

Kapag gumagawa ng mga kalkulasyon, dapat mong palaging isaalang-alang ang posibilidad ng mga pagbabago sa temperatura ng hangin dahil sa isang pagbabago sa meteorolohiko sitwasyon o kapag nakakakuha ng altitude sa itaas ng antas ng dagat, pati na rin ang geographic na latitude.

Gauge at vacuum

Ang pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric at sinusukat na ambient pressure ay tinatawag na labis na presyon. Depende sa resulta, nagbabago ang pangalan ng dami.

Kung ito ay positibo, ito ay tinatawag na gauge pressure.

Kung ang resulta na nakuha ay may minus sign, ito ay tinatawag na vacuummetric. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na hindi ito maaaring mas malaki kaysa sa barometric.

Differential

Ang halagang ito ay ang pagkakaiba sa presyon sa iba't ibang mga punto ng pagsukat. Bilang isang patakaran, ginagamit ito upang matukoy ang pagbaba ng presyon sa anumang kagamitan. Ito ay totoo lalo na sa industriya ng langis.

Ang pagkakaroon ng korte kung anong uri ng thermodynamic na dami ang tinatawag na presyon at kung anong mga formula ang natagpuan, maaari nating tapusin na ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay napakahalaga, at samakatuwid ang kaalaman tungkol dito ay hindi kailanman magiging labis.

Ang mga likido at gas ay nagpapadala ng presyon na inilapat sa kanila sa lahat ng direksyon. Ito ay nakasaad sa batas at praktikal na karanasan ni Pascal.

Ngunit mayroon ding sariling timbang, na dapat ding makaapekto sa presyon na umiiral sa mga likido at gas. Timbang ng sariling mga bahagi o layer. Ang itaas na mga layer ng likido ay pumipindot sa mga gitna, ang mga gitna sa ibaba, at ang mga huling sa ibaba. Ibig sabihin, kami maaari nating pag-usapan ang pagkakaroon ng presyon mula sa isang haligi ng resting liquid sa ibaba.

Formula ng presyon ng haligi ng likido

Ang formula para sa pagkalkula ng presyon ng isang likidong haligi ng taas h ay ang mga sumusunod:

kung saan ang ρ ay ang density ng likido,
g - pagpabilis ng libreng pagkahulog,
h ay ang taas ng likidong haligi.

Ito ang formula para sa tinatawag na hydrostatic pressure ng isang fluid.

Presyon ng haligi ng likido at gas

Ang hydrostatic pressure, iyon ay, ang presyon na ibinibigay ng isang likido sa pamamahinga, sa anumang lalim ay hindi nakasalalay sa hugis ng sisidlan kung saan matatagpuan ang likido. Ang parehong dami ng tubig habang nasa loob iba't ibang mga sisidlan, ay magbibigay ng iba't ibang presyon sa ibaba. Salamat dito, maaari kang lumikha ng napakalaking presyon kahit na may kaunting tubig.

Ito ay ipinakita nang lubos na nakakumbinsi ni Pascal noong ikalabimpitong siglo. Ipinasok niya ang isang napakahabang makitid na tubo sa isang saradong bariles na puno ng tubig. Pag-akyat sa ikalawang palapag, nagbuhos lamang siya ng isang tabo ng tubig sa tubo na ito. Sumabog ang bariles. Ang tubig sa tubo, dahil sa maliit na kapal nito, ay tumaas sa napakataas mataas na altitude, at ang presyur ay lumaki sa mga antas na ang bariles ay hindi makayanan. Ang parehong ay totoo para sa mga gas. Gayunpaman, ang masa ng mga gas ay karaniwang mas mababa kaysa sa masa ng mga likido, kaya ang presyon sa mga gas dahil sa kanilang sariling timbang ay madalas na hindi papansinin sa pagsasanay. Ngunit sa ilang mga kaso kailangan nating isaalang-alang ito. Halimbawa, Presyon ng atmospera, na pumipindot sa lahat ng bagay sa Earth, ay may pinakamahalaga sa ilang proseso ng pagmamanupaktura.

Salamat sa hydrostatic pressure ng tubig, ang mga barko na kadalasang tumitimbang ng hindi daan-daang, ngunit libu-libong kilo ay maaaring lumutang at hindi lumubog, dahil ang tubig ay pinindot sa kanila, na parang itinutulak sila palabas. Ngunit tiyak na dahil sa parehong hydrostatic pressure na sa kalaliman ay naharang ang ating mga tainga, at imposibleng bumaba sa napakahusay na kalaliman nang walang mga espesyal na aparato - isang diving suit o isang bathyscaphe. Iilan lamang sa mga naninirahan sa dagat at karagatan ang umangkop upang mamuhay sa mga kondisyon ng malakas na presyon sa napakalalim, ngunit sa parehong dahilan ay hindi sila maaaring umiral sa itaas na mga layer tubig at maaaring mamatay kung mahulog sila sa mababaw na kalaliman.

Ang hydrostatics ay ang sangay ng haydrolika na nag-aaral ng mga batas ng equilibrium ng mga likido at isinasaalang-alang ang praktikal na aplikasyon ng mga batas na ito. Upang maunawaan ang hydrostatics, kinakailangan upang tukuyin ang ilang mga konsepto at kahulugan.

Batas ni Pascal para sa hydrostatics.

Noong 1653, natuklasan ng Pranses na siyentipiko na si B. Pascal ang isang batas na karaniwang tinatawag na pangunahing batas ng hydrostatics.

Parang ganito:

Ang presyon sa ibabaw ng isang likido na ginawa ng mga panlabas na puwersa ay ipinadala sa likido nang pantay sa lahat ng direksyon.

Ang batas ni Pascal ay madaling mauunawaan kung titingnan mo ang molecular structure ng matter. Sa mga likido at gas, ang mga molekula ay may relatibong kalayaan; Sa mga solido, ang mga molekula ay pinagsama-sama sa mga kristal na sala-sala.

Ang kamag-anak na kalayaan na mayroon ang mga molekula ng mga likido at gas ay nagpapahintulot sa presyon na ibinibigay sa likido o gas na mailipat hindi lamang sa direksyon ng puwersa, kundi pati na rin sa lahat ng iba pang direksyon.

Ang batas ni Pascal para sa hydrostatics ay malawakang ginagamit sa industriya. Ang gawain ng hydraulic automation, na kumokontrol sa mga CNC machine, kotse at eroplano, at marami pang ibang hydraulic machine, ay batay sa batas na ito.

Kahulugan at formula ng hydrostatic pressure

Mula sa batas ni Pascal na inilarawan sa itaas ay sumusunod na:

Ang hydrostatic pressure ay ang presyon na ibinibigay sa isang likido sa pamamagitan ng gravity.

Ang magnitude ng hydrostatic pressure ay hindi nakasalalay sa hugis ng sisidlan kung saan matatagpuan ang likido at tinutukoy ng produkto

P = ρgh, saan

ρ - density ng likido

g – pagpabilis ng libreng pagkahulog

h - lalim kung saan tinutukoy ang presyon.

Upang ilarawan ang formula na ito, tingnan natin ang 3 sisidlan na may iba't ibang hugis.

Sa lahat ng tatlong mga kaso, ang presyon ng likido sa ilalim ng sisidlan ay pareho.

Ang kabuuang presyon ng likido sa sisidlan ay katumbas ng

P = P0 + ρgh, kung saan

P0 - presyon sa ibabaw ng likido. Sa karamihan ng mga kaso ito ay ipinapalagay na katumbas ng atmospheric pressure.

Ang puwersa ng presyon ng hydrostatic

Pumili tayo ng isang tiyak na volume sa isang likido sa ekwilibriyo, pagkatapos ay i-cut ito sa dalawang bahagi sa pamamagitan ng isang di-makatwirang eroplano AB at itapon sa isip ang isa sa mga bahaging ito, halimbawa ang nasa itaas. Sa kasong ito, dapat nating ilapat ang mga puwersa sa eroplano AB, ang pagkilos nito ay katumbas ng pagkilos ng itinapon na itaas na bahagi ng volume sa natitirang ibabang bahagi nito.

Isaalang-alang natin sa seksyon ng eroplano AB ang isang saradong tabas ng lugar ΔF, na kinabibilangan ng ilang di-makatwirang punto a. Hayaang kumilos ang puwersa ΔP sa lugar na ito.

Pagkatapos presyon ng hydrostatic kaninong formula ang kamukha

Рср = ΔP / ΔF

kumakatawan sa puwersang kumikilos sa bawat unit area, ay tatawaging average na hydrostatic pressure o ang average na hydrostatic pressure na stress sa lugar na ΔF.

Ang totoong presyon sa iba't ibang mga punto ng lugar na ito ay maaaring iba: sa ilang mga punto ay maaaring mas malaki ito, sa iba ay maaaring mas mababa kaysa sa average na hydrostatic pressure. Malinaw na sa pangkalahatang kaso, ang average na presyon Рср ay mag-iiba nang mas kaunti sa totoong presyon sa punto a, mas maliit ang lugar na ΔF, at sa limitasyon ang average na presyon ay magkakasabay sa totoong presyon sa punto a.

Para sa mga likido sa equilibrium, ang hydrostatic pressure ng fluid ay katulad ng compressive stress sa solids.

Ang SI unit ng pressure ay newton per square meter (N/m2) - ito ay tinatawag na pascal (Pa). Dahil ang halaga ng pascal ay napakaliit, ang pinalaki na mga yunit ay kadalasang ginagamit:

kilonewton bawat metro kuwadrado – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

meganewton kada metro kuwadrado – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

Ang presyon na katumbas ng 1*10 5 N/m 2 ay tinatawag na bar (bar).

Sa isang pisikal na sistema, ang yunit ng intensyon ng presyon ay dyne bawat square centimeter (dyne/m2), sa teknikal na sistema– kilo-force kada metro kuwadrado (kgf/m2). Sa pagsasagawa, ang presyon ng likido ay karaniwang sinusukat sa kgf/cm2, at ang presyon na katumbas ng 1 kgf/cm2 ay tinatawag na teknikal na kapaligiran (at).

Sa pagitan ng lahat ng mga yunit na ito ay mayroong sumusunod na ugnayan:

1at = 1 kgf/cm2 = 0.98 bar = 0.98 * 10 5 Pa = 0.98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

Dapat tandaan na mayroong pagkakaiba sa pagitan ng teknikal na kapaligiran (at) at pisikal na kapaligiran (At). 1 Sa = 1.033 kgf/cm 2 at kumakatawan normal na presyon sa antas ng dagat. Ang presyon ng atmospera ay nakasalalay sa taas ng isang lugar sa ibabaw ng antas ng dagat.

Pagsukat ng presyon ng hydrostatic

Sa pagsasanay ginagamit nila iba't-ibang paraan isinasaalang-alang ang magnitude ng hydrostatic pressure. Kung, kapag tinutukoy ang hydrostatic pressure, ang presyon ng atmospera na kumikilos sa libreng ibabaw ng likido ay isinasaalang-alang din, ito ay tinatawag na kabuuan o ganap. Sa kasong ito, ang halaga ng presyon ay karaniwang sinusukat sa mga teknikal na kapaligiran, na tinatawag na absolute (ata).

Kadalasan, kapag isinasaalang-alang ang presyon, ang presyon ng atmospera sa libreng ibabaw ay hindi isinasaalang-alang, na tinutukoy ang tinatawag na labis na hydrostatic pressure, o gauge pressure, i.e. presyon sa itaas ng atmospera.

Ang gauge pressure ay tinukoy bilang ang pagkakaiba sa pagitan ng absolute pressure sa isang likido at atmospheric pressure.

Rman = Rabs – Ratm

at sinusukat din sa mga teknikal na kapaligiran, na tinatawag sa kasong ito na labis.

Nangyayari na ang hydrostatic pressure sa isang likido ay mas mababa kaysa sa atmospera. Sa kasong ito, ang likido ay sinasabing may vacuum. Ang magnitude ng vacuum ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric at absolute pressure sa likido

Rvak = Ratm – Rabs

at sinusukat mula sa zero hanggang sa atmospera.

Ang hydrostatic water pressure ay may dalawang pangunahing katangian:
Ito ay nakadirekta kasama ang panloob na normal sa lugar kung saan ito kumikilos;
Ang halaga ng presyon sa isang naibigay na punto ay hindi nakasalalay sa direksyon (i.e., sa oryentasyon sa espasyo ng site kung saan matatagpuan ang punto).

Ang unang ari-arian ay isang simpleng kinahinatnan ng katotohanan na sa isang likido sa pahinga ay walang tangential at makunat na pwersa.

Ipagpalagay natin na ang hydrostatic pressure ay hindi nakadirekta kasama ang normal, i.e. hindi patayo, ngunit sa ilang anggulo sa site. Pagkatapos ay maaari itong mabulok sa dalawang bahagi - normal at padaplis. Ang pagkakaroon ng isang tangential component, dahil sa kawalan ng mga puwersa ng paglaban sa mga puwersa ng paggugupit sa isang likido sa pamamahinga, ay hindi maiiwasang hahantong sa paggalaw ng likido sa kahabaan ng platform, i.e. masisira ang kanyang balanse.

Samakatuwid ang tanging posibleng direksyon Ang hydrostatic pressure ay ang direksyon nito na normal sa site.

Kung ipagpalagay natin na ang hydrostatic pressure ay nakadirekta hindi kasama ang panloob, ngunit kasama ang panlabas na normal, i.e. hindi sa loob ng bagay na isinasaalang-alang, ngunit sa labas mula dito, pagkatapos ay dahil sa ang katunayan na ang likido ay hindi lumalaban sa mga puwersa ng makunat, ang mga particle ng likido ay magsisimulang gumalaw at ang ekwilibriyo nito ay masisira.

Dahil dito, ang hydrostatic pressure ng tubig ay palaging nakadirekta kasama ang panloob na normal at kumakatawan sa compressive pressure.

Mula sa parehong panuntunan na ito ay sumusunod na kung ang presyon sa ilang mga punto ay nagbabago, kung gayon ang presyon sa anumang iba pang punto sa likidong ito ay magbabago sa parehong halaga. Ito ang batas ni Pascal, na binabalangkas tulad ng sumusunod: Ang presyon na ibinibigay sa isang likido ay ipinapadala sa loob ng likido sa lahat ng direksyon na may pantay na puwersa.

Ang pagpapatakbo ng mga makinang nagpapatakbo sa ilalim ng hydrostatic pressure ay batay sa aplikasyon ng batas na ito.

Video sa paksa

Ang isa pang kadahilanan na nakakaimpluwensya sa halaga ng presyon ay ang lagkit ng likido, na hanggang kamakailan ay karaniwang napapabayaan. Sa pagdating ng mga yunit na tumatakbo sa mataas na presyon, kailangan ding isaalang-alang ang lagkit. Ito ay lumabas na kapag ang presyon ay nagbago, ang lagkit ng ilang mga likido, tulad ng mga langis, ay maaaring magbago nang maraming beses. At tinutukoy na nito ang posibilidad ng paggamit ng mga naturang likido bilang isang gumaganang daluyan.

Ang pagtutubero, tila, ay hindi nagbibigay ng maraming dahilan upang bungkalin ang kagubatan ng mga teknolohiya, mekanismo, o makisali sa masusing mga kalkulasyon upang makabuo ng mga kumplikadong pamamaraan. Ngunit ang gayong pangitain ay isang mababaw na pagtingin sa pagtutubero. Ang tunay na industriya ng pagtutubero ay hindi mas mababa sa pagiging kumplikado sa mga proseso at, tulad ng maraming iba pang mga industriya, ay nangangailangan ng isang propesyonal na diskarte. Sa turn, ang propesyonalismo ay isang matatag na tindahan ng kaalaman kung saan nakabatay ang pagtutubero. Sumisid tayo (kahit hindi masyadong malalim) sa daloy ng pagsasanay sa pagtutubero upang makakuha ng isang hakbang na mas malapit sa propesyonal na katayuan ng isang tubero.

Ang pangunahing batayan ng modernong haydrolika ay nabuo nang matuklasan ni Blaise Pascal na ang pagkilos ng fluid pressure ay pare-pareho sa anumang direksyon. Ang pagkilos ng presyon ng likido ay nakadirekta sa tamang mga anggulo sa lugar ng ibabaw.

Kung ang isang aparato sa pagsukat (pressure gauge) ay inilagay sa ilalim ng isang layer ng likido sa isang tiyak na lalim at ang sensitibong elemento nito ay nakadirekta sa iba't ibang direksyon, ang mga pagbabasa ng presyon ay mananatiling hindi nagbabago sa anumang posisyon ng pressure gauge.

Iyon ay, ang presyon ng likido ay hindi nakasalalay sa anumang paraan sa pagbabago sa direksyon. Ngunit ang presyon ng likido sa bawat antas ay nakasalalay sa lalim na parameter. Kung ang pressure meter ay inilipat palapit sa ibabaw ng likido, bababa ang pagbabasa.

Alinsunod dito, kapag sumisid, ang mga sinusukat na pagbabasa ay tataas. Bukod dito, sa ilalim ng mga kondisyon ng pagdodoble ng lalim, ang parameter ng presyon ay magdodoble din.

Ang batas ni Pascal ay malinaw na nagpapakita ng epekto ng presyon ng tubig sa pinakapamilyar na mga kondisyon para sa modernong buhay.

Samakatuwid, sa tuwing itinakda ang bilis ng paggalaw ng isang likido, ang bahagi ng paunang static na presyon nito ay ginagamit upang ayusin ang bilis na ito, na kasunod na umiiral bilang bilis ng presyon.

Dami at rate ng daloy

Ang dami ng likido na dumadaan sa isang tiyak na punto sa isang partikular na oras ay itinuturing bilang dami ng daloy o rate ng daloy. Ang dami ng daloy ay karaniwang ipinahayag sa mga litro bawat minuto (L/min) at nauugnay sa relatibong presyon ng likido. Halimbawa, 10 litro kada minuto sa 2.7 atm.

Ang rate ng daloy (bilis ng likido) ay tinukoy bilang average na bilis, kung saan dumaraan ang likido ibinigay na punto. Karaniwang ipinapahayag sa metro bawat segundo (m/s) o metro bawat minuto (m/min). Ang rate ng daloy ay mahalagang salik kapag nag-calibrate ng mga hydraulic lines.

Ang dami at bilis ng daloy ng likido ay tradisyonal na itinuturing na "kaugnay" na mga tagapagpahiwatig. Sa parehong dami ng transmission, maaaring mag-iba ang bilis depende sa cross-section ng passage

Ang dami at rate ng daloy ay madalas na isinasaalang-alang nang sabay-sabay. Ang lahat ng iba pang mga bagay ay pantay (ipagpalagay na ang dami ng input ay nananatiling pare-pareho), ang daloy ng rate ay tumataas habang ang cross-section o laki ng tubo ay bumababa, at ang daloy ng rate ay bumababa habang ang cross-section ay tumataas.

Kaya, ang isang pagbagal sa bilis ng daloy ay sinusunod sa malalawak na bahagi pipelines, at sa mga bottleneck, sa kabaligtaran, ang bilis ay tumataas. Sa kasong ito, ang dami ng tubig na dumadaan sa bawat isa sa mga ito mga control point, nananatiling hindi nagbabago.

Prinsipyo ni Bernoulli

Ang kilalang prinsipyo ng Bernoulli ay batay sa lohika na ang pagtaas (pagbagsak) sa presyon ng isang likidong likido ay palaging sinasamahan ng pagbaba (pagtaas) ng bilis. Sa kabaligtaran, ang pagtaas (pagbaba) sa bilis ng likido ay humahantong sa pagbaba (pagtaas) ng presyon.

Ang prinsipyong ito ay sumasailalim sa isang bilang ng nakagawiang phenomena mga tubero. Bilang isang maliit na halimbawa, ang prinsipyo ni Bernoulli ay may pananagutan sa dahilan ng "pag-urong sa loob" ng shower curtain kapag binuksan ng gumagamit ang tubig.

Ang pagkakaiba ng presyon sa pagitan ng labas at loob ay nagdudulot ng puwersa sa shower curtain. Sa mapuwersang pagsisikap na ito, ang kurtina ay hinila papasok.

Ang isa pang halatang halimbawa ay isang bote ng pabango na may spray, kapag ang isang lugar ay nilikha mababang presyon dahil sa mataas na bilis ng hangin. At dinadala ng hangin ang likido kasama nito.

Prinsipyo ni Bernoulli para sa isang pakpak ng sasakyang panghimpapawid: 1 - mababang presyon; 2 — mataas na presyon; 3 - mabilis na daloy; 4 - mabagal na daloy; 5 - pakpak

Ipinapakita rin ng prinsipyo ni Bernoulli kung bakit kusang masira ang mga bintana sa isang bahay sa panahon ng bagyo. Sa ganitong mga kaso, ang napakataas na bilis ng hangin sa labas ng bintana ay humahantong sa katotohanan na ang presyon sa labas ay nagiging mas mababa kaysa sa presyon sa loob, kung saan ang hangin ay nananatiling halos hindi gumagalaw.

Ang isang makabuluhang pagkakaiba sa puwersa ay nagtutulak lamang sa mga bintana palabas, na nagiging sanhi ng pagkabasag ng salamin. Kaya kapag lumalapit na malakas na bagyo Karaniwan, dapat mong buksan ang mga bintana nang malawak hangga't maaari upang mapantayan ang presyon sa loob at labas ng gusali.

At ilang higit pang mga halimbawa kung kailan gumagana ang prinsipyo ni Bernoulli: ang pagtaas ng isang eroplano na may kasunod na paglipad dahil sa mga pakpak at ang paggalaw ng "curve balls" sa baseball.

Sa parehong mga kaso, ang isang pagkakaiba sa bilis ng hangin na dumadaan sa bagay mula sa itaas at sa ibaba ay nilikha. Para sa mga pakpak ng eroplano, ang pagkakaiba sa bilis ay nilikha ng paggalaw ng mga flaps sa baseball, ito ay ang pagkakaroon ng isang kulot na gilid.

Pagsasanay sa Tubero sa Bahay