Mees suuskadel ja ilma nendeta.

Lahtisel lumel kõnnib inimene suurte raskustega, vajudes igal sammul sügavale. Kuid olles suusad selga pannud, saab ta kõndida peaaegu ilma sellesse kukkumata. Miks? Suuskadel või ilma suuskadeta tegutseb inimene lumel sama jõuga, mis on võrdne tema enda raskusega. Selle jõu mõju on aga mõlemal juhul erinev, sest pind, millele inimene vajutab, on erinev, suuskadega ja ilma. Suusa pindala on peaaegu 20 korda suurem talla pindalast. Seetõttu mõjub inimene suuskadel seistes lumepinna igale ruutsentimeetrile 20 korda väiksema jõuga kui ilma suuskadeta lumel seistes.

Õpilane, kinnitades nuppudega ajalehe tahvlile, mõjub igale nupule sama jõuga. Teravama otsaga nuppu on aga lihtsam puusse sisestada.

See tähendab, et jõu mõju ei sõltu mitte ainult selle moodulist, suunast ja rakenduspunktist, vaid ka selle pinna pindalast, millele see rakendub (risti, millega see toimib).

Seda järeldust kinnitavad füüsikalised katsed.

Kogemus. Selle jõu tulemus sõltub sellest, milline jõud mõjub pinnaühikule.

Naelad tuleb lüüa väikese laua nurkadesse. Esmalt sätisime lauda löödud naelad otstega ülespoole liivale ja paneme lauale raskuse. Sellisel juhul surutakse naelapead vaid kergelt liiva sisse. Seejärel keera laud ümber ja pane naelad otsa. Sel juhul on tugipind väiksem ja sama jõu mõjul lähevad naelad sügavale liiva sisse.

Kogemused. Teine illustratsioon.

Selle jõu mõju sõltub sellest, milline jõud mõjub igale pindalaühikule.

Vaadeldavates näidetes mõjusid jõud keha pinnaga risti. Inimese kaal oli lume pinnaga risti; nupule mõjuv jõud on tahvli pinnaga risti.

väärtus, võrdne suhtega jõudu, mis toimib risti pinnaga, selle pinna pindalaga, nimetatakse rõhuks.

Rõhu määramiseks on vaja jagada pinnaga risti mõjuv jõud pindalaga:

rõhk = jõud / pindala.

Tähistame selles avaldises sisalduvaid koguseid: rõhk - lk, pinnale mõjuv jõud, - F ja pindala S.

Siis saame valemi:

p = F/S

On selge, et samale alale mõjuv suurem jõud tekitab rohkem survet.

Rõhuühikuks loetakse rõhku, mis tekitab 1 N jõu, mis mõjub selle pinnaga risti olevale 1 m 2 suurusele pinnale.

Rõhu ühik - newtoni kohta ruutmeeter (1 N/m2). Prantsuse teadlase auks Blaise Pascal seda nimetatakse pascaliks Pa). Seega

1 Pa = 1 N / m 2.

Kasutatakse ka teisi rõhuühikuid: hektopaskal (hPa) Ja kilopaskal (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Kirjutame üles probleemi seisukorra ja lahendame selle.

Antud : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?

SI ühikutes: S = 0,03 m 2

Lahendus:

lk = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,

lk\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

"Vastus": p = 15000 Pa = 15 kPa

Surve vähendamise ja suurendamise viisid.

Raske roomiktraktor tekitab pinnasele survet, mis on võrdne 40–50 kPa, see tähendab vaid 2–3 korda rohkem kui 45 kg kaaluva poisi rõhk. Põhjus on selles, et traktori raskus jaotub roomikuajami tõttu suuremale pinnale. Ja me oleme selle kindlaks teinud kuidas rohkem ala seda vähem survet tekitab sama jõud sellele toele .

Sõltuvalt sellest, kas peate saavutama väikese või suure surve, suureneb või väheneb tugipind. Näiteks selleks, et pinnas peaks vastu püstitatava hoone survele, suurendatakse vundamendi alumise osa pinda.

Veoautode rehvid ja lennuki šassii on tehtud palju laiemaks kui sõiduautodel. Eriti laiad rehvid on valmistatud autodele, mis on mõeldud kõrbes reisimiseks.

Rasked masinad, nagu traktor, tank või soo, millel on suur roomikute kandepind, läbivad soist maastikku, millest inimene ei pääse.

Teisest küljest saab väikese pindalaga väikese jõuga tekitada suure rõhu. Näiteks vajutades nuppu tahvlisse, mõjume sellele umbes 50 N suuruse jõuga. Kuna nupu otsa pindala on ligikaudu 1 mm 2, on selle tekitatav rõhk võrdne:

p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa = 50 000 kPa.

Võrdluseks, see rõhk on 1000 korda suurem kui roomiktraktori surve pinnasele. Selliseid näiteid võib leida veel palju.

Lõike- ja augustamistööriistade (noad, käärid, lõikurid, saed, nõelad jne) tera on spetsiaalselt teritatud. Terava tera teritatud serval on väike pindala, nii et isegi väike jõud tekitab suure surve ja sellise tööriistaga on lihtne töötada.

Lõike- ja augustamisseadmeid leidub ka eluslooduses: need on hambad, küünised, nokad, naelu jne – need on kõik kõvast materjalist, siledad ja väga teravad.

Surve

On teada, et gaasimolekulid liiguvad juhuslikult.

Me juba teame, et gaasid, erinevalt tahked ained ja vedelikud, täitke kogu anum, milles need asuvad. Näiteks terasballoon gaaside hoidmiseks, autorehvi toru või võrkpall. Sel juhul avaldab gaas survet silindri, kambri või mõne muu korpuse seintele, põhjale ja kaanele, milles see asub. Gaasirõhk on tingitud muudest põhjustest kui tahke keha survest toele.

On teada, et gaasimolekulid liiguvad juhuslikult. Liikumise ajal põrkuvad nad nii üksteisega kui ka anuma seintega, milles gaas asub. Gaasis on palju molekule ja seetõttu on nende mõjude arv väga suur. Näiteks õhumolekulide löökide arvu ruumis 1 cm 2 suurusel pinnal 1 sekundi jooksul väljendatakse kahekümne kolmekohalise arvuna. Kuigi üksiku molekuli löögijõud on väike, on kõigi molekulide toime anuma seintele märkimisväärne – see tekitab gaasirõhu.

Niisiis, gaasi rõhk anuma seintele (ja gaasisse asetatud kehale) on põhjustatud gaasimolekulide mõjust .

Mõelge järgmisele kogemusele. Asetage kummipall õhupumba kella alla. See sisaldab vähesel määral õhku ja on ebakorrapärane kuju. Seejärel pumpame pumbaga kellukese alt õhu välja. Palli kest, mille ümber õhk muutub üha haruldasemaks, paisub järk-järgult ja võtab tavalise palli kuju.

Kuidas seda kogemust seletada?

Surugaasi ladustamiseks ja transportimiseks kasutatakse spetsiaalseid vastupidavaid terasballoone.

Meie katses tabasid liikuvad gaasimolekulid pidevalt palli seinu seest ja väljast. Kui õhk pumbatakse välja, väheneb palli kesta ümbritsevas kellas molekulide arv. Kuid palli sees nende arv ei muutu. Seetõttu väheneb molekulide mõjude arv kesta välisseintele väiksemaks kui siseseintele avalduvate löökide arv. Õhupalli pumbatakse täis, kuni selle kummikesta elastsusjõud on võrdne gaasi survejõuga. Palli kest võtab palli kuju. See näitab seda gaas surub selle seintele võrdselt igas suunas. Teisisõnu, molekulaarsete löökide arv pindala ruutsentimeetri kohta on kõigis suundades sama. Gaasile on iseloomulik kõigis suundades sama rõhk ja see on tohutu hulga molekulide juhusliku liikumise tagajärg.

Proovime gaasi mahtu vähendada, kuid nii, et selle mass jääks muutumatuks. See tähendab, et igas gaasi kuupsentimeetris on rohkem molekule, gaasi tihedus suureneb. Siis suureneb molekulide mõjude arv seintele, st gaasi rõhk tõuseb. Seda võib kinnitada kogemus.

Pildi peal A Näidatud on klaastoru, mille üks ots on kaetud õhukese kummikilega. Toru sisestatakse kolb. Kolvi sissesurumisel väheneb torus oleva õhu maht, st gaas surutakse kokku. Kummist kile paisub väljapoole, mis näitab, et õhurõhk torus on suurenenud.

Vastupidi, sama massi gaasi mahu suurenemisega väheneb molekulide arv igas kuupsentimeetris. See vähendab anuma seintele avalduvate löökide arvu - gaasi rõhk väheneb. Tõepoolest, kui kolb torust välja tõmmata, suureneb õhu maht, kile paindub anuma sees. See näitab õhurõhu langust torus. Sama nähtust täheldaks ka siis, kui õhu asemel oleks torus mõni muu gaas.

Niisiis, kui gaasi maht väheneb, suureneb selle rõhk ja kui ruumala suureneb, siis rõhk väheneb tingimusel, et gaasi mass ja temperatuur jäävad muutumatuks.

Kuidas muutub gaasi rõhk, kui seda kuumutada konstantsel mahul? On teada, et kuumutamisel gaasimolekulide liikumiskiirus suureneb. Kiiremini liikudes tabavad molekulid sagedamini anuma seinu. Lisaks on iga molekuli mõju seinale tugevam. Selle tulemusena avaldavad anuma seinad suuremat survet.

Seega Gaasi rõhk suletud anumas on seda suurem, mida kõrgem on gaasi temperatuur, eeldusel, et gaasi mass ja ruumala ei muutu.

Nendest katsetest võib järeldada, et gaasi rõhk on seda suurem, mida sagedamini ja tugevamini molekulid anuma seinu vastu löövad .

Gaaside ladustamiseks ja transportimiseks on need tugevalt kokku surutud. Samal ajal suureneb nende rõhk, gaasid tuleb sulgeda spetsiaalsetesse, väga vastupidavatesse balloonidesse. Sellised silindrid sisaldavad näiteks allveelaevades suruõhku, metalli keevitamisel kasutatavat hapnikku. Loomulikult peame alati meeles pidama, et gaasiballoone ei saa soojendada, eriti kui need on gaasiga täidetud. Sest nagu me juba aru saame, võib plahvatus toimuda väga ebameeldivate tagajärgedega.

Pascali seadus.

Rõhk edastatakse igasse vedeliku või gaasi punkti.

Kolvi rõhk edastatakse palli täitva vedeliku igasse punkti.

Nüüd gaas.

Erinevalt tahketest ainetest võivad vedeliku ja gaasi üksikud kihid ja väikesed osakesed üksteise suhtes vabalt igas suunas liikuda. Piisab näiteks klaasis kergelt veepinnale puhumisest, et vesi hakkaks liikuma. Jõele või järvele ilmuvad väikseima tuulega lainetus.

Seda seletab gaasi- ja vedelikuosakeste liikuvus neile tekkiv rõhk ei kandu üle mitte ainult jõu suunas, vaid igas punktis. Vaatleme seda nähtust üksikasjalikumalt.

Pildil, A kujutatud gaasi (või vedelikku) sisaldavat anumat. Osakesed jaotuvad kogu anumas ühtlaselt. Anum on suletud kolviga, mis võib liikuda üles-alla.

Jõudu rakendades paneme kolvi veidi sissepoole liikuma ja surume gaasi (vedeliku) otse selle all kokku. Siis paiknevad osakesed (molekulid) selles kohas senisest tihedamalt (joonis, b). Tänu liikuvusele liiguvad gaasiosakesed igas suunas. Selle tulemusena muutub nende paigutus taas ühtlaseks, kuid varasemast tihedamaks (joonis c). Seetõttu tõuseb gaasi rõhk kõikjal. See tähendab, et lisarõhk kandub üle kõikidele gaasi või vedeliku osakestele. Seega, kui rõhk gaasile (vedelikule) kolvi enda lähedal suureneb 1 Pa võrra, siis kõigis punktides sees gaasi või vedeliku rõhk on sama palju suurem kui varem. Rõhk anuma seintele, põhjale ja kolvile suureneb 1 Pa võrra.

Vedelikule või gaasile avaldatav rõhk kandub igasse punkti võrdselt kõigis suundades .

Seda väidet nimetatakse Pascali seadus.

Lähtudes Pascali seadusest on lihtne selgitada järgmisi katseid.

Joonisel on õõneskera, mille erinevates kohtades on väikesed augud. Kuuli külge on kinnitatud toru, millesse torgatakse kolb. Kui tõmbate vett palli sisse ja surute kolvi torusse, siis hakkab vesi voolama kõigist kuuli aukudest. Selles katses surub kolb torus oleva vee pinnale. Kolvi all olevad veeosakesed kondenseerudes kannavad oma rõhu teistesse sügavamal asuvatesse kihtidesse. Seega kandub kolvi rõhk palli täitva vedeliku igasse punkti. Selle tulemusena surutakse osa veest pallist välja identsete voogude kujul, mis voolavad kõigist aukudest.

Kui pall on suitsuga täidetud, siis kolvi torusse surumisel hakkavad kuuli kõikidest aukudest välja tulema ühesugused suitsujoad. See kinnitab, et ja gaasid edastavad neile tekkiva rõhu kõikides suundades võrdselt.

Rõhk vedelikus ja gaasis.

Vedeliku raskuse all vajub toru kummipõhi alla.

Vedelikke, nagu kõiki kehasid Maal, mõjutab gravitatsioonijõud. Seetõttu tekitab iga anumasse valatud vedelikukiht oma raskusega survet, mis Pascali seaduse kohaselt kandub edasi igas suunas. Seetõttu on vedeliku sees rõhk. Seda saab kogemustega kontrollida.

Valage vesi klaastorusse, mille alumine auk on suletud õhukese kummikilega. Vedeliku raskuse all toru põhi paindub.

Kogemus näitab, et mida kõrgem on veesammas kummikile kohal, seda rohkem see alla vajub. Kuid iga kord pärast kummipõhja longu langeb vesi torus tasakaalu (seiskub), sest lisaks raskusjõule mõjub veele venitatud kummikile elastsusjõud.

Illustratsioon.

Põhi eemaldub silindrist gravitatsiooni mõjul sellele avaldatava surve tõttu.

Kummipõhjaga toru, millesse vesi valatakse, langetame teise, laiemasse veega anumasse. Näeme, et kui toru alla lasta, sirgub kummikile järk-järgult välja. Kile täielik sirgendamine näitab, et sellele ülalt ja alt mõjuvad jõud on võrdsed. Kile täielik sirgendamine toimub siis, kui veetase torus ja anumas langeb kokku.

Sama katset saab läbi viia toruga, mille külgmise ava sulgeb kummikile, nagu on näidatud joonisel a. Kastke see veetoru teise veenõusse, nagu joonisel näidatud, b. Märkame, et kile sirgub uuesti niipea, kui veetase torus ja anumas on võrdne. See tähendab, et kummikilele mõjuvad jõud on igast küljest ühesugused.

Võtke anum, mille põhi võib maha kukkuda. Paneme selle veepurki. Sel juhul surutakse põhi tihedalt vastu anuma serva ega kuku maha. Seda surub veesurve jõud, mis on suunatud alt üles.

Valame hoolikalt anumasse vett ja jälgime selle põhja. Niipea, kui vee tase anumas ühtib vee tasemega purgis, kukub see anumast eemale.

Eraldumise hetkel surub anumas olev vedelikusammas põhja alla ja rõhk kandub alt üles sama kõrge, kuid purgis asuva vedelikusamba põhja. Mõlemad rõhud on samad, kuid põhi liigub silindrist eemale oma gravitatsiooni mõjul sellele.

Katseid veega kirjeldati eespool, kuid kui võtta vee asemel mõni muu vedelik, on katse tulemused samad.

Nii et eksperimendid näitavad seda vedeliku sees on rõhk ja samal tasemel on see igas suunas ühesugune. Rõhk suureneb sügavusega.

Gaasid ei erine selle poolest vedelikest, sest neil on ka kaal. Kuid me peame meeles pidama, et gaasi tihedus on sadu kordi väiksem kui vedeliku tihedus. Gaasi kaal anumas on väike ja paljudel juhtudel võib selle "kaalu" rõhku ignoreerida.

Vedeliku rõhu arvutamine anuma põhjale ja seintele.

Vedeliku rõhu arvutamine anuma põhjale ja seintele.

Mõelge, kuidas saate arvutada vedeliku survet anuma põhjale ja seintele. Esmalt lahendame ülesande ristkülikukujulise rööptahuka kujuga anuma puhul.

Jõud F, millega sellesse anumasse valatud vedelik selle põhja surub, võrdub kaaluga P anumas olev vedelik. Vedeliku massi saab määrata selle massi teades. m. Massi, nagu teate, saab arvutada järgmise valemiga: m = ρ V. Meie valitud anumasse valatud vedeliku mahtu on lihtne arvutada. Kui vedelikusamba kõrgus anumas on tähistatud tähega h ja laeva põhja pindala S, See V = S h.

Vedel mass m = ρ V, või m = ρ S h .

Selle vedeliku kaal P = g m, või P = g ρ S h.

Kuna vedelikusamba kaal on võrdne jõuga, millega vedelik surub anuma põhja, siis jagades kaalu P Väljakule S, saame vedeliku rõhu lk:

p = P/S või p = g ρ S h/S,

Oleme saanud valemi anuma põhjas oleva vedeliku rõhu arvutamiseks. Sellest valemist on näha, et vedeliku rõhk anuma põhjas sõltub ainult vedelikusamba tihedusest ja kõrgusest.

Seetõttu on tuletatud valemi järgi võimalik arvutada anumasse valatud vedeliku rõhk mis tahes kujul(Rangselt võttes sobib meie arvutus ainult anumatele, millel on sirge prisma ja silindri kuju. Instituudi füüsikakursustel tõestati, et valem kehtib ka suvalise kujuga anuma puhul). Lisaks saab seda kasutada anuma seintele avaldatava rõhu arvutamiseks. Selle valemi abil arvutatakse ka rõhk vedeliku sees, sealhulgas rõhk alt üles, kuna rõhk samal sügavusel on kõikides suundades sama.

Rõhu arvutamisel valemi abil p = gph vaja tihedust ρ väljendatud kilogrammides per kuupmeeter(kg / m 3) ja vedelikusamba kõrgus h- meetrites (m), g\u003d 9,8 N / kg, siis väljendatakse rõhku paskalites (Pa).

Näide. Määrake õlirõhk paagi põhjas, kui õlisamba kõrgus on 10 m ja tihedus 800 kg/m 3 .

Kirjutame üles probleemi seisukorra ja paneme kirja.

Antud :

ρ \u003d 800 kg / m 3

Lahendus :

p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Vastus : p ≈ 80 kPa.

Suhtlevad laevad.

Suhtlevad laevad.

Joonisel on kujutatud kaks anumat, mis on omavahel ühendatud kummitoruga. Selliseid laevu nimetatakse suhtlemine. Kastekann, teekann, kohvikann on näited suhtlevatest anumatest. Kogemusest teame, et näiteks kastekannu valatud vesi seisab tilas ja sees alati samal tasemel.

Ühendavate veresoontega saab teha järgmise lihtsa katse. Katse alguses kinnitame kummitoru keskele ja valame ühte torusse vett. Seejärel avame klambri ja vesi voolab koheselt teise torusse, kuni mõlema toru veepinnad on samal tasemel. Saate ühe toru kinnitada statiivile ning teist tõsta, langetada või kallutada eri suundades. Ja sel juhul, niipea kui vedelik rahuneb, võrdsustub selle tase mõlemas torus.

Mis tahes kuju ja läbilõikega ühendusanumates on homogeense vedeliku pinnad seatud samale tasemele(eeldusel, et õhurõhk vedeliku kohal on sama) (joonis 109).

Seda saab põhjendada järgmiselt. Vedelik on puhkeolekus, liikumata ühest anumast teise. See tähendab, et rõhud mõlemas anumas on igal tasemel samad. Mõlema anuma vedelik on sama, see tähendab, et selle tihedus on sama. Seetõttu peavad ka selle kõrgused olema samad. Kui tõstame ühe anuma või lisame sinna vedelikku, siis rõhk selles suureneb ja vedelik liigub teise anumasse, kuni rõhud on tasakaalus.

Kui ühte suhtlevasse anumasse valatakse ühe tihedusega vedelik ja teise teise tihedusega vedelik, ei ole nende vedelike tase tasakaalus sama. Ja see on mõistetav. Teame, et vedeliku rõhk anuma põhjas on otseselt võrdeline samba kõrguse ja vedeliku tihedusega. Ja sel juhul on vedelike tihedus erinev.

Võrdsete rõhkude korral on suurema tihedusega vedelikusamba kõrgus väiksem kui väiksema tihedusega vedelikusamba kõrgus (joonis).

Kogemused. Kuidas määrata õhu massi.

Õhu kaal. Atmosfääri rõhk.

atmosfäärirõhu olemasolu.

Atmosfäärirõhk on suurem kui anumas oleva õhu rõhk.

Gravitatsioonijõud mõjutab nii õhku kui ka kõiki Maal asuvaid kehasid ja seetõttu on õhul kaal. Õhu massi on lihtne arvutada, teades selle massi.

Näitame kogemusega, kuidas õhumassi arvutada. Selleks võtke tugev korgiga klaaskuul ja klambriga kummitoru. Pumbame sellest pumbaga õhku välja, toru klambriga kinni ja tasakaalustame kaalul. Seejärel, avades kummitoru klambri, lase õhk sinna sisse. Sel juhul on kaalude tasakaal häiritud. Selle taastamiseks peate teisele kaalukausile asetama raskused, mille mass on võrdne palli mahus oleva õhu massiga.

Katsed on näidanud, et temperatuuril 0 ° C ja normaalsel atmosfäärirõhul on õhu mass mahuga 1 m 3 1,29 kg. Selle õhu massi on lihtne arvutada:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Maad ümbritsevat õhuümbrist nimetatakse õhkkond (kreeka keelest. õhkkond aur, õhk ja sfäär- pall).

Atmosfäär, nagu näitavad lennuvaatlused tehissatelliite Maa, ulatub mitme tuhande kilomeetri kõrgusele.

Gravitatsiooni toimel suruvad atmosfääri ülemised kihid sarnaselt ookeaniveega alumisi kihte kokku. Kõige rohkem surutakse kokku otse Maaga külgnev õhukiht, mis Pascali seaduse kohaselt kannab sellele tekkivat rõhku üle igas suunas.

Tulemusena maa pind ja sellel olevad kehad kogevad kogu õhu paksuse rõhku ehk, nagu sellistel juhtudel tavaliselt öeldakse, kogevad Atmosfääri rõhk .

Atmosfäärirõhu olemasolu on seletatav paljude nähtustega, millega elus kokku puutume. Vaatleme mõnda neist.

Joonisel on kujutatud klaastoru, mille sees on kolb, mis sobib tihedalt vastu toru seinu. Toru ots kastetakse vette. Kui tõstate kolvi üles, tõuseb vesi selle taha.

Seda nähtust kasutatakse veepumpades ja mõnedes muudes seadmetes.

Joonisel on silindriline anum. See on suletud korgiga, millesse on sisestatud kraaniga toru. Õhk pumbatakse anumast välja pumba abil. Seejärel asetatakse toru ots vette. Kui nüüd kraan lahti teha, siis pritsib vesi purskkaevus anuma sisemusse. Vesi siseneb anumasse, kuna atmosfäärirõhk on suurem kui anumas oleva õhu rõhk.

Miks on Maa õhukest olemas.

Nagu kõik kehad, tõmbuvad Maa õhuümbrise moodustavad gaasimolekulid Maa poole.

Aga miks nad siis kõik Maa pinnale ei kuku? Kuidas säilib Maa õhukest, selle atmosfäär? Selle mõistmiseks peame arvestama, et gaaside molekulid on pidevas ja juhuslikus liikumises. Siis aga tekib teine ​​küsimus: miks need molekulid ei lenda minema maailmaruumi ehk kosmosesse.

Selleks, et Maast täielikult lahkuda, meeldib molekulile kosmoselaev või rakett, peab olema väga suure kiirusega (vähemalt 11,2 km/s). See nn teine ​​põgenemiskiirus. Enamiku molekulide kiirus Maa õhuümbrises on palju väiksem kui see kosmiline kiirus. Seetõttu on enamik neist Maaga seotud gravitatsiooni abil, Maast kaugemale kosmosesse lendab vaid tühine hulk molekule.

Molekulide juhuslik liikumine ja gravitatsiooni mõju neile toob kaasa asjaolu, et gaasimolekulid "hõljuvad" Maa lähedal kosmoses, moodustades õhukesta ehk meile tuntud atmosfääri.

Mõõtmised näitavad, et õhu tihedus väheneb kõrgusega kiiresti. Niisiis, 5,5 km kõrgusel Maast on õhu tihedus 2 korda väiksem kui selle tihedus Maa pinnal, 11 km kõrgusel - 4 korda vähem jne. Mida kõrgem, seda haruldasem on õhk. Ja lõpuks, ülemistes kihtides (sadade ja tuhandete kilomeetrite kõrgusel Maast) muutub atmosfäär järk-järgult õhuvabaks ruumiks. Maa õhukestal pole selget piiri.

Rangelt võttes ei ole gravitatsiooni mõju tõttu gaasi tihedus üheski suletud anumas ühesugune kogu anuma mahus. Anuma põhjas on gaasi tihedus suurem kui selle ülemistes osades ja seetõttu ei ole rõhk anumas sama. See on anuma põhjas suurem kui ülaosas. Anumas sisalduva gaasi puhul on see tiheduse ja rõhu erinevus aga nii väike, et paljudel juhtudel võib seda täielikult ignoreerida, olge lihtsalt sellest teadlikud. Kuid üle mitme tuhande kilomeetri ulatuva atmosfääri puhul on erinevus märkimisväärne.

Atmosfäärirõhu mõõtmine. Torricelli kogemus.

Atmosfäärirõhku on võimatu arvutada vedelikusamba rõhu arvutamise valemiga (§ 38). Selliseks arvutuseks peate teadma atmosfääri kõrgust ja õhu tihedust. Kuid atmosfääril pole kindlat piiri ja õhutihedus erinevatel kõrgustel on erinev. Atmosfäärirõhku saab aga mõõta ühe itaalia teadlase 17. sajandil välja pakutud katse abil. Evangelista Torricelli Galileo õpilane.

Torricelli katse on järgmine: umbes 1 m pikkune klaastoru, mis on ühest otsast suletud, täidetakse elavhõbedaga. Seejärel keeratakse toru teine ​​ots tihedalt suletuna ümber ja langetatakse elavhõbedaga tassi, kus see toru ots avatakse elavhõbeda taseme all. Nagu iga vedelikukatse puhul, valatakse osa elavhõbedast tassi ja osa jääb torusse. Torusse jääva elavhõbedasamba kõrgus on ligikaudu 760 mm. Toru sees elavhõbeda kohal ei ole õhku, on õhuvaba ruum, mistõttu ükski gaas ei avalda ülalt survet selle toru sees olevale elavhõbedasambale ega mõjuta mõõtmisi.

Oma selgituse andis ka Torricelli, kes pakkus välja ülalkirjeldatud kogemuse. Atmosfäär surub topsis oleva elavhõbeda pinnale. Merkuur on tasakaalus. See tähendab, et rõhk torus on aa 1 (vt joonis) on võrdne atmosfäärirõhuga. Atmosfäärirõhu muutumisel muutub ka elavhõbedasamba kõrgus torus. Rõhu tõustes kolonn pikeneb. Kui rõhk langeb, väheneb elavhõbedasammas kõrgus.

Torus olev rõhk tasemel aa1 tekib torus oleva elavhõbedasamba massi tõttu, kuna toru ülemises osas ei ole elavhõbeda kohal õhku. Sellest järeldub atmosfäärirõhk võrdub elavhõbedasamba rõhuga torus , st.

lk atm = lk elavhõbe.

Mida suurem on atmosfäärirõhk, seda kõrgem on elavhõbedasammas Torricelli katses. Seetõttu saab praktikas atmosfäärirõhku mõõta elavhõbedasamba kõrgusega (millimeetrites või sentimeetrites). Kui näiteks atmosfäärirõhk on 780 mm Hg. Art. (nad ütlevad "elavhõbedamillimeetrit"), see tähendab, et õhk tekitab sama rõhu kui 780 mm kõrgune vertikaalne elavhõbedasammas.

Seetõttu võetakse sel juhul atmosfäärirõhu ühikuks 1 millimeeter elavhõbedat (1 mm Hg). Leiame selle üksuse ja meile teadaoleva üksuse vahelise seose - pascal(Pa).

1 mm kõrguse elavhõbedasamba ρ rõhk on:

lk = g ρ h, lk\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Niisiis, 1 mm Hg. Art. = 133,3 Pa.

Praegu mõõdetakse atmosfäärirõhku tavaliselt hektopaskalites (1 hPa = 100 Pa). Näiteks võivad ilmateated teatada, et rõhk on 1013 hPa, mis on sama, mis 760 mmHg. Art.

Torricelli elavhõbedasamba kõrgust iga päev jälgides avastas, et see kõrgus muutub, see tähendab, et atmosfäärirõhk ei ole konstantne, see võib suureneda ja väheneda. Torricelli märkas ka, et atmosfäärirõhk on seotud ilmamuutustega.

Kui kinnitate Torricelli katses kasutatud elavhõbeda toru külge vertikaalse skaala, saate kõige lihtsama seadme - elavhõbeda baromeeter (kreeka keelest. baros- raskustunne, metroo- mõõta). Seda kasutatakse atmosfäärirõhu mõõtmiseks.

Baromeeter - aneroid.

Praktikas kasutatakse atmosfäärirõhu mõõtmiseks metallist baromeetrit, nn aneroid (kreeka keelest tõlgitud - aneroid). Baromeetrit nimetatakse nii, kuna see ei sisalda elavhõbedat.

Aneroidi välimus on näidatud joonisel. Selle põhiosa on lainelise (lainelise) pinnaga metallkarp 1 (vt teist joonist). Sellest kastist pumbatakse õhku välja ja et atmosfäärirõhk kasti ei purustaks, tõmmatakse selle kate 2 vedru abil üles. Atmosfäärirõhu tõustes paindub kaas allapoole ja pingutab vedru. Kui rõhk väheneb, sirutab vedru katet sirgeks. Ülekandemehhanismi 3 abil on vedru külge kinnitatud noolenäidik 4, mis rõhu muutumisel liigub paremale või vasakule. Noole alla on fikseeritud skaala, mille jaotused on tähistatud elavhõbebaromeetri näidu järgi. Seega näitab number 750, mille vastu aneroidnõel seisab (vt joonis), et elavhõbedabaromeetris on antud hetkel elavhõbedasamba kõrgus 750 mm.

Seetõttu on atmosfäärirõhk 750 mm Hg. Art. või ≈ 1000 hPa.

Atmosfäärirõhu väärtus on lähipäevade ilma ennustamisel väga oluline, kuna õhurõhu muutused on seotud ilmamuutustega. Baromeeter on meteoroloogiliste vaatluste jaoks vajalik instrument.

Atmosfäärirõhk erinevatel kõrgustel.

Vedelikus oleneb rõhk, nagu me teame, vedeliku tihedusest ja selle samba kõrgusest. Madala kokkusurutavuse tõttu on vedeliku tihedus erinevatel sügavustel peaaegu sama. Seetõttu arvestame rõhu arvutamisel selle tihedust konstantseks ja võtame arvesse ainult kõrguse muutust.

Gaasidega on olukord keerulisem. Gaasid on väga kokkusurutavad. Ja mida rohkem gaasi kokku surutakse, seda suurem on selle tihedus ja seda suurem on rõhk. Gaasi rõhk tekib ju selle molekulide mõjul keha pinnale.

Maapinna lähedal asuvad õhukihid suruvad kokku kõik nende kohal olevad õhukihid. Kuid mida kõrgem on õhukiht pinnalt, seda nõrgemalt see kokku surutakse, seda väiksem on selle tihedus. Seega, seda vähem survet see tekitab. Kui näiteks õhupall tõuseb Maa pinnast kõrgemale, siis õhurõhk õhupallile väheneb. See juhtub mitte ainult seetõttu, et õhusamba kõrgus selle kohal väheneb, vaid ka seetõttu, et õhutihedus väheneb. Ülevalt on see väiksem kui alt. Seetõttu on õhurõhu sõltuvus kõrgusest keerulisem kui vedelike oma.

Vaatlused näitavad, et õhurõhk merepinnal asuvates piirkondades on keskmiselt 760 mm Hg. Art.

Atmosfäärirõhku, mis on võrdne 760 mm kõrguse elavhõbedasamba rõhuga temperatuuril 0 ° C, nimetatakse normaalseks atmosfäärirõhuks..

normaalne atmosfäärirõhk võrdub 101 300 Pa = 1013 hPa.

Mida kõrgem on kõrgus, seda madalam on rõhk.

Väikeste tõusude korral väheneb rõhk keskmiselt iga 12 m tõusu kohta 1 mm Hg võrra. Art. (ehk 1,33 hPa).

Teades rõhu sõltuvust kõrgusest, on baromeetri näitude muutmisega võimalik määrata kõrgus merepinnast. Nimetatakse aneroidid, millel on skaala, mille abil saab otse mõõta kõrgust merepinnast kõrgusmõõturid . Neid kasutatakse lennunduses ja mäkke ronimisel.

Rõhumõõturid.

Teame juba, et õhurõhu mõõtmiseks kasutatakse baromeetreid. Atmosfäärirõhust suurema või väiksema rõhu mõõtmiseks manomeetrid (kreeka keelest. manos- haruldane, silmapaistmatu metroo- mõõta). Rõhumõõturid on vedel Ja metallist.

Mõelge kõigepealt seadmele ja tegevusele avatud vedeliku manomeeter. See koosneb kahe jalaga klaastorust, millesse valatakse veidi vedelikku. Vedelik paigaldatakse mõlemasse põlve samale tasemele, kuna selle pinnale anuma põlvedes mõjub ainult atmosfäärirõhk.

Et mõista, kuidas selline manomeeter töötab, saab selle ühendada kummitoruga ümmarguse lameda kasti külge, mille üks külg on kaetud kummikilega. Kui vajutad näpuga kilele, siis kasti ühendatud manomeetri põlves vedelikutase langeb ja teises põlves tõuseb. Mis seda seletab?

Kilele vajutades suureneb õhurõhk karbis. Pascali seaduse kohaselt kantakse see rõhu tõus üle karbi külge kinnitatud manomeetri selles põlves olevale vedelikule. Seetõttu on selles põlves vedelikule avaldatav rõhk suurem kui teises, kus vedelikku mõjutab ainult atmosfäärirõhk. Selle ülerõhu jõul hakkab vedelik liikuma. Suruõhuga põlves vedelik langeb, teises tõuseb. Vedelik jõuab tasakaalu (seiskub), kui suruõhu liigrõhk on tasakaalustatud rõhuga, mida liigse vedeliku kolonn tekitab manomeetri teises jalas.

Mida tugevam on surve kilele, seda suurem on liigne vedelikusammas, seda suurem on selle rõhk. Seega rõhu muutust saab hinnata selle üleliigse samba kõrguse järgi.

Joonis näitab, kuidas selline manomeeter suudab mõõta rõhku vedeliku sees. Mida sügavamale toru vedelikku kastetakse, seda suuremaks muutub vedelikusammaste kõrguste vahe manomeetri põlvedes., seega, seega ja vedelik tekitab rohkem survet.

Kui paigaldate seadme kasti mingile sügavusele vedeliku sisse ja keerate seda kilega üles, küljele ja alla, siis manomeetri näidud ei muutu. Nii see peakski olema, sest samal tasemel vedeliku sees on rõhk kõikides suundades ühesugune.

Pilt näitab metallist manomeeter . Sellise manomeetri põhiosa moodustab toruks painutatud metalltoru 1 , mille üks ots on suletud. Toru teine ​​ots kraaniga 4 suhtleb anumaga, milles rõhku mõõdetakse. Rõhu tõustes toru paindub. Selle suletud otsa liigutamine kangiga 5 ja käigud 3 läks tulistajale 2 instrumendi skaalal ringi liikudes. Kui rõhk langeb, naaseb toru oma elastsuse tõttu oma eelmisse asendisse ja nool naaseb skaala nulljaotusse.

Kolb vedelikupump.

Varem käsitletud katses (§ 40) selgus, et klaastorus tõusis atmosfäärirõhu toimel vesi kolvi taha üles. See tegevus põhineb kolb pumbad.

Pump on skemaatiliselt näidatud joonisel. See koosneb silindrist, mille sees liigub üles ja alla, kinnitub tihedalt anuma seintele, kolb 1 . Klapid on paigaldatud silindri alumisse ossa ja kolvi endasse. 2 avaneb ainult ülespoole. Kui kolb liigub ülespoole, siseneb vesi atmosfäärirõhu mõjul torusse, tõstab põhjaklapi üles ja liigub kolvi taha.

Kui kolb liigub alla, surub kolvi all olev vesi põhjaklapile ja see sulgub. Samal ajal avaneb vee surve all kolvi sees olev klapp ja vesi voolab kolvi kohal olevasse ruumi. Kolvi järgmise liigutusega ülespoole tõuseb sellega koos kohale ka selle kohal olev vesi, mis valgub välja väljalasketorusse. Samal ajal tõuseb kolvi taha uus osa vett, mis kolvi järgneval langetamisel jääb selle kohale ja kogu seda protseduuri korratakse pumba töötamise ajal ikka ja jälle.

Hüdrauliline press.

Pascali seadus lubab toimingut selgitada hüdrauliline masin (kreeka keelest. hüdraulika- vesi). Need on masinad, mille tegevus põhineb vedelike liikumis- ja tasakaaluseadustel.

Hüdraulilise masina põhiosa moodustab kaks erineva läbimõõduga silindrit, mis on varustatud kolbide ja ühendustoruga. Kolbide ja toru alune ruum on täidetud vedelikuga (tavaliselt mineraalõliga). Vedelikukolbide kõrgused mõlemas silindris on samad seni, kuni kolbidele ei avalda jõudu.

Oletame nüüd, et jõud F 1 ja F 2 - kolbidele mõjuvad jõud, S 1 ja S 2 - kolbide alad. Rõhk esimese (väikese) kolvi all on lk 1 = F 1 / S 1 ja teise all (suur) lk 2 = F 2 / S 2. Pascali seaduse kohaselt kandub paigal oleva vedeliku rõhk kõikides suundades võrdselt, s.t. lk 1 = lk 2 või F 1 / S 1 = F 2 / S 2, kust:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Seetõttu tugevus F 2 nii palju rohkem jõudu F 1 , Mitu korda suurem on suure kolvi pindala kui väikese kolvi pindala?. Näiteks kui suure kolvi pindala on 500 cm 2 ja väikese kolvi pindala on 5 cm 2 ning väikesele kolvile mõjub jõud 100 N, siis mõjub kolvile 100 korda suurem jõud. suurem kolb, see tähendab 10 000 N.

Seega on hüdromasina abil võimalik tasakaalustada suurt jõudu väikese jõuga.

Suhtumine F 1 / F 2 näitab tugevuse suurenemist. Näiteks ülaltoodud näites on kehtiv võimendus 10 000 N / 100 N = 100.

Pressimiseks (pigistamiseks) kasutatavat hüdromasinat nimetatakse hüdrauliline press .

Hüdraulilisi presse kasutatakse seal, kus on vaja palju jõudu. Näiteks õlivabrikutes seemnetest õli väljapressimiseks, vineeri, papi, heina pressimiseks. Terasevabrikud kasutavad hüdraulilisi presse terasmasinate võllide, raudteerataste ja paljude muude toodete valmistamiseks. Kaasaegsed hüdraulilised pressid suudavad arendada kümnete ja sadade miljonite njuutonite suurust jõudu.

Hüdraulilise pressi seade on skemaatiliselt näidatud joonisel. Surutav korpus 1 (A) asetatakse platvormile, mis on ühendatud suure kolviga 2 (B). Väike kolb 3 (D) tekitab vedelikule suure rõhu. See rõhk edastatakse silindreid täitva vedeliku igasse punkti. Seetõttu mõjub sama rõhk teisele, suurele kolvile. Kuid kuna 2. (suure) kolvi pindala on suurem kui väikese kolvi pindala, on sellele mõjuv jõud suurem kui kolvile 3 (D) mõjuv jõud. Selle jõu mõjul tõuseb kolb 2 (B). Kui kolb 2 (B) tõuseb, toetub korpus (A) vastu fikseeritud ülemist platvormi ja surutakse kokku. Manomeetriga 4 (M) mõõdetakse vedeliku rõhku. Kaitseklapp 5 (P) avaneb automaatselt, kui vedeliku rõhk ületab lubatud väärtuse.

Väikesest silindrist suureks vedelikuks pumbatakse väikese kolvi 3 (D) korduvate liigutustega. Seda tehakse järgmisel viisil. Väikese kolvi (D) tõstmisel avaneb klapp 6 (K) ja vedelik imetakse kolvialusesse ruumi. Kui väike kolb langetatakse vedeliku rõhu mõjul, sulgub klapp 6 (K) ja klapp 7 (K") avaneb ning vedelik liigub suurde anumasse.

Vee ja gaasi toime neisse sukeldatud kehale.

Vee all suudame kergesti tõsta kivi, mida vaevalt õhku tõsta saab. Kui kastate korgi vee alla ja vabastate selle käte vahelt, hakkab see hõljuma. Kuidas neid nähtusi seletada?

Teame (§ 38), et vedelik surub anuma põhja ja seintele. Ja kui vedeliku sisse asetatakse mõni tahke keha, siis avaldatakse sellele ka survet, nagu anuma seinad.

Mõelge jõududele, mis mõjuvad vedeliku küljelt sellesse sukeldatud kehale. Arutlemise hõlbustamiseks valime keha, millel on rööptahuka kuju, mille alused on paralleelsed vedeliku pinnaga (joonis). Jõud, mis tegutsevad külgmised näod kehad on paarides võrdsed ja tasakaalustavad üksteist. Nende jõudude mõjul surutakse keha kokku. Kuid keha üla- ja alapinnale mõjuvad jõud ei ole samad. Ülemisel poolel vajutab jõuga ülevalt F 1 kolonn vedelikku h 1 . Alumise pinna tasemel tekitab rõhk vedelikusamba kõrgusega h 2. See rõhk, nagu me teame (§ 37), kandub vedeliku sees edasi igas suunas. Seetõttu keha alumisel küljel alt üles jõuga F 2 surub vedelikusamba kõrgele h 2. Aga h 2 veel h 1 , seega jõumoodul F Veel 2 toitemoodulit F 1 . Seetõttu surutakse keha vedelikust jõuga välja F vyt, võrdne jõudude vahega F 2 - F 1 , s.o.

Kuid S·h = V, kus V on rööptahuka ruumala ja ρ W ·V = m W on vedeliku mass rööptahuka ruumalas. Seega F vyt \u003d g m kaev \u003d P kaev, st. üleslükkejõud võrdub vedeliku massiga sellesse sukeldatud keha mahus(Ujumisjõud võrdub vedeliku massiga, mille ruumala on sama, kui sellesse sukeldatud keha maht). Keha vedelikust välja tõrjuva jõu olemasolu on katseliselt lihtne avastada. Pildi peal A kujutab vedru küljes riputatud keha, mille otsas on nooleosuti. Nool tähistab statiivi vedru pinget. Kui keha vette lastakse, tõmbub vedru kokku (joon. b). Samasugune vedru kokkutõmbumine saadakse siis, kui mingi jõuga kehale alt üles mõjuda, näiteks käega vajutada (tõsta). Seetõttu kinnitab kogemus seda vedelikus olevale kehale mõjuv jõud surub keha vedelikust välja. Gaaside puhul, nagu me teame, kehtib ka Pascali seadus. Sellepärast gaasis olevatele kehadele mõjub jõud, mis surub need gaasist välja. Selle jõu mõjul tõusevad õhupallid üles. Keha gaasist välja suruva jõu olemasolu saab jälgida ka katseliselt. Lühendatud skaalaga pannile riputame klaaskuuli või suure korgiga suletud kolvi. Kaalud on tasakaalus. Seejärel asetatakse kolvi (või palli) alla lai anum, nii et see ümbritseb kogu kolbi. Anum on täidetud süsihappegaasiga, mille tihedus on suurem kui õhu tihedus (seetõttu süsinikdioksiid laskub alla ja täidab anuma, tõrjudes sealt välja õhu). Sel juhul on kaalude tasakaal häiritud. Rippkolbiga tass tõuseb üles (joonis). Süsinikdioksiidi sukeldatud kolb kogeb suuremat üleslükkejõudu kui see, mis sellele õhus mõjub. Jõud, mis tõukab keha vedelikust või gaasist välja, on suunatud sellele kehale rakenduva gravitatsioonijõu vastassuunas. Seetõttu prolkosmos). See seletab, miks vees tõstame mõnikord kergesti kehasid, mida me vaevalt õhus hoida suudame. Vedru küljes on riputatud väike kopp ja silindriline korpus (joonis a). Nool statiivil tähistab vedru pikendust. See näitab keha kaalu õhus. Pärast kere tõstmist asetatakse selle alla äravooluanum, mis täidetakse vedelikuga äravoolutoru tasemeni. Pärast seda sukeldub keha täielikult vedelikku (joonis, b). Kus osa vedelikust, mille maht võrdub keha mahuga, valatakse välja valamisnõust klaasi. Vedru tõmbub kokku ja vedru osuti tõuseb, mis näitab keha massi vähenemist vedelikus. Sel juhul mõjub kehale lisaks gravitatsioonijõule veel üks jõud, mis surub selle vedelikust välja. Kui klaasist vedelik valatakse ülemisse ämbrisse (st sellesse, mille keha nihutas), naaseb vedru osuti algasendisse (joonis, c). Selle kogemuse põhjal võib järeldada, et jõud, mis surub täielikult vedelikku sukeldatud keha, on võrdne vedeliku massiga selle keha mahus . Samale järeldusele jõudsime ka §-s 48. Kui sarnane katse tehtaks mingisse gaasi kastetud kehaga, näitaks see seda keha gaasist välja suruv jõud on samuti võrdne kehamahus võetud gaasi massiga . Jõudu, mis surub keha vedelikust või gaasist välja, nimetatakse Archimedese jõud, teadlase auks Archimedes kes esmalt osutas selle olemasolule ja arvutas välja selle tähtsuse. Niisiis, kogemus on kinnitanud, et Archimedese (või üleslükkejõu) jõud on võrdne vedeliku massiga kehamahus, s.o. F A = P f = g m ja. Keha poolt väljatõrjutud vedeliku massi m f saab väljendada selle tiheduse ρ w ja vedelikku sukeldatud keha mahu V t kaudu (kuna V l - keha poolt väljatõrjutud vedeliku maht on võrdne V t - vedelikku sukeldatud keha maht), st m W = ρ W V t. Siis saame: F A= g ρ ja · V T Seetõttu sõltub Archimedese jõud vedeliku tihedusest, millesse keha on sukeldatud, ja selle keha mahust. Kuid see ei sõltu näiteks vedelikku sukeldatud keha aine tihedusest, kuna see kogus ei sisaldu saadud valemis. Määrame nüüd vedelikku (või gaasi) sukeldatud keha massi. Kuna kaks kehale mõjuvat jõudu on sel juhul suunatud sisse vastasküljed(gravitatsioon on langenud ja Archimedese jõud on üles), siis on keha kaal vedelikus P 1 väiksem kui keha kaal vaakumis P = g m Archimedese väele F A = g m w (kus m w on keha poolt väljatõrjutud vedeliku või gaasi mass). Seega kui keha on sukeldatud vedelikku või gaasi, kaotab ta oma kaalu sama palju kui tema poolt väljatõrjutud vedelik või gaas kaalub. Näide. Määrata merevees 1,6 m 3 mahuga kivile mõjuv üleslükkejõud. Kirjutame üles probleemi seisukorra ja lahendame selle. Kui ujuvkeha jõuab vedeliku pinnale, siis edasise ülespoole liikumisega Archimedese jõud väheneb. Miks? Aga sellepärast, et vedelikku sukeldatud kehaosa maht väheneb ja Archimedese jõud võrdub vedeliku massiga sellesse sukeldatud kehaosa mahus. Kui Archimedese jõud võrdub gravitatsioonijõuga, peatub keha ja hõljub vedeliku pinnal, mis on osaliselt sellesse sukeldatud. Saadud järeldust on lihtne katseliselt kontrollida. Valage äravooluanumasse vett kuni äravoolutoru tasemeni. Pärast seda kastame ujuvkeha anumasse, olles eelnevalt õhus kaalunud. Vette laskununa tõrjub keha välja veemahu, mis on võrdne sellesse sukeldatud kehaosa mahuga. Pärast selle vee kaalumist leiame, et selle kaal (Archimedeuse jõud) on võrdne ujuvale kehale mõjuva gravitatsioonijõuga või selle keha kaaluga õhus. Olles teinud samu katseid teiste kehadega, mis hõljuvad erinevates vedelikes - vees, alkoholis, soolalahuses, võite veenduda, et kui keha hõljub vedelikus, siis tema poolt välja tõrjutud vedeliku kaal on võrdne selle keha massiga õhus. Seda on lihtne tõestada kui tahke aine tihedus on suurem kui vedeliku tihedus, siis keha vajub sellisesse vedelikku. Selles vedelikus hõljub väiksema tihedusega keha. Rauatükk näiteks vajub vette, aga hõljub elavhõbedas. Keha, mille tihedus on võrdne vedeliku tihedusega, seevastu jääb vedeliku sees tasakaalu. Jää hõljub veepinnal, kuna selle tihedus on väiksem kui vee tihedus. Mida väiksem on keha tihedus võrreldes vedeliku tihedusega, seda väiksem osa kehast on vedeliku sisse sukeldatud . Keha ja vedeliku võrdse tihedusega hõljub keha vedeliku sees mis tahes sügavusel. Kaks segunematut vedelikku, näiteks vesi ja petrooleum, paiknevad anumas vastavalt nende tihedusele: anuma alumises osas - tihedam vesi (ρ = 1000 kg / m 3), peal - kergem petrooleum (ρ = 800). kg / m 3) . Asustatud elusorganismide keskmine tihedus veekeskkond, erineb vee tihedusest vähe, mistõttu on nende kaal peaaegu täielikult tasakaalustatud Archimedese jõuga. Tänu sellele ei vaja veeloomad nii tugevaid ja massiivseid skelette kui maismaaloomad. Samal põhjusel on veetaimede tüved elastsed. Kala ujupõis muudab kergesti oma mahtu. Kui kala laskub lihaste toel suurele sügavusele ja sellele avalduv veesurve suureneb, siis mull tõmbub kokku, kala keha maht väheneb ning see ei suru ülespoole, vaid ujub sügavuses. Seega saab kala teatud piirides reguleerida oma sukeldumise sügavust. Vaalad reguleerivad oma sukeldumissügavust, vähendades ja laiendades oma kopsumahtu. Purjelaevad. Jõgedel, järvedel, meredel ja ookeanidel sõitvad laevad on ehitatud erinevad materjalid erineva tihedusega. Laevade kere on tavaliselt valmistatud teraslehtedest. Kõik sisemised kinnitusdetailid, mis annavad laevadele tugevust, on samuti metallist. Laevade ehitamiseks kasutatakse erinevaid materjale, millel on võrreldes veega nii suurem kui ka väiksem tihedus. Kuidas laevad hõljuvad, pardale võtavad ja suuri koormaid veavad? Katse ujuvkehaga (§ 50) näitas, et keha tõrjub oma veealuse osaga välja nii palju vett, et see vesi on kaalult võrdne keha massiga õhus. See kehtib ka iga laeva kohta. Laeva veealuse osa poolt väljatõrjutud vee kaal on võrdne õhus oleva lastiga laeva kaaluga või lastiga laevale mõjuva raskusjõuga. Sügavust, milleni laev vette sukeldub, nimetatakse mustand . Suurim lubatud süvis on märgitud laeva kerele punase joonega nimega veeliin (hollandi keelest. vesi- vesi). vee kaal, mille laev veepiirini sukeldamisel välja tõrjub, tugevuselt võrdne koormaga laevale mõjuvat gravitatsiooni nimetatakse laeva veeväljasurveks. Praegu ehitatakse nafta transportimiseks 5 000 000 kN (5 10 6 kN) ja suurema veeväljasurvega laevu, s.t mille mass on koos lastiga 500 000 tonni (5 10 5 t) ja rohkem. Kui veeväljasurvest lahutada laeva enda kaal, siis saame selle laeva kandevõime. Kandevõime näitab laeva veetava lasti kaalu. Laevaehitus on eksisteerinud sellest ajast peale Iidne Egiptus, Foiniikias (arvatakse, et foiniiklased olid ühed parimad laevaehitajad), Vana-Hiina. Venemaal sai laevaehitus alguse 17. ja 18. sajandi vahetusel. Peamiselt ehitati sõjalaevu, kuid just Venemaal ehitati esimene jäämurdja, sisepõlemismootoriga laevad ja tuumajäämurdja Arktika. Lennundus. Joonis, mis kirjeldab vendade Montgolfieride palli 1783. aastal: „Õhupalli vaade ja täpsed mõõtmed Maa"Mis oli esimene." 1786 Juba iidsetest aegadest on inimesed unistanud, et nad saaksid merel seilates lennata pilvede kohal, ujuda õhuookeanis. Lennunduse jaoks Algul kasutati õhupalle, mis täideti kas kuumutatud õhuga või vesiniku või heeliumiga. Selleks, et õhupall õhku tõuseks, on vajalik, et Archimedese jõud (ujuvus) F Pallil tegutsev A oli enamat kui gravitatsioon F raske, s.t. F A > F raske Palli tõustes sellele mõjuv Archimedese jõud väheneb ( F A = gρV), kuna atmosfääri ülakihtide tihedus on väiksem kui Maa pinna tihedus. Kõrgemale tõusmiseks lastakse pallilt maha spetsiaalne ballast (raskus) ja see kergendab palli. Lõpuks saavutab pall oma maksimaalse tõstekõrguse. Palli langetamiseks vabastatakse osa gaasist selle kestast spetsiaalse klapi abil. Horisontaalses suunas liigub õhupall ainult tuule mõjul, nii nimetatakse seda õhupall (kreeka keelest õhku- õhk, stato- seistes). Mitte nii kaua aega tagasi kasutati atmosfääri ülemiste kihtide, stratosfääri uurimiseks tohutuid õhupalle - stratostaadid . Enne kui nad õppisid ehitama suuri lennukeid reisijate ja kauba õhutranspordiks, kasutati juhitavaid õhupalle - õhulaevad. Need on pikliku kujuga, kere all on riputatud mootoriga gondel, mis juhib propellerit. Õhupall ei tõuse mitte ainult iseenesest, vaid võib tõsta ka mõnda lasti: salongi, inimesi, instrumente. Seega selleks, et teada saada, millist koormust õhupall tõsta suudab, tuleb see kindlaks teha. tõstejõud. Laske õhku näiteks õhupall mahuga 40 m 3, mis on täidetud heeliumiga. Kuuli kesta täitva heeliumi mass on võrdne: m Ge \u003d ρ Ge V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7,2 kg, ja selle kaal on: P Ge = g m Ge; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N. Sellele kuulile õhus mõjuv üleslükkejõud (Archimedean) on võrdne 40 m 3 mahuga õhu massiga, s.o. F A \u003d g ρ õhk V; F A \u003d 9,8 N / kg 1,3 kg / m 3 40 m 3 \u003d 520 N. See tähendab, et see pall suudab tõsta koormat, mis kaalub 520 N – 71 N = 449 N. See on selle tõstejõud. Sama mahuga, kuid vesinikuga täidetud õhupall suudab tõsta 479 N suurust koormust. See tähendab, et selle tõstejõud on suurem kui heeliumiga täidetud õhupallil. Kuid siiski kasutatakse heeliumi sagedamini, kuna see ei põle ja on seetõttu ohutum. Vesinik on põlev gaas. Kuuma õhuga täidetud õhupalli on palju lihtsam tõsta ja langetada. Selleks asub palli alumises osas asuva augu all põleti. Gaasipõleti abil saate reguleerida palli sees oleva õhu temperatuuri, mis tähendab selle tihedust ja ujuvust. Selleks, et pall kõrgemale tõuseks, piisab, kui soojendate selles olevat õhku tugevamalt, suurendades põleti leeki. Kui põleti leek väheneb, langeb kuulis oleva õhu temperatuur ja pall läheb alla. Võimalik on valida selline palli temperatuur, mille juures palli ja kabiini kaal on võrdne üleslükkejõuga. Siis jääb pall õhus rippuma ja sellest on lihtne vaatlusi teha. Teaduse arenedes toimusid olulised muutused ka lennutehnoloogias. Õhupallide jaoks sai võimalikuks kasutada uusi kestasid, mis muutusid vastupidavaks, külmakindlaks ja kergeks. Saavutused raadiotehnika, elektroonika ja automaatika vallas võimaldasid kujundada mehitamata õhupalle. Neid õhupalle kasutatakse õhuvoolude uurimiseks, geograafilisteks ja biomeditsiinilisteks uuringuteks atmosfääri madalamates kihtides. Surve on väga oluline füüsiline kogus, millel on suur roll loodus kui ka inimelu. Inimsilmale väliselt hoomamatu surve on meist igaühele väga hästi tajutav. Seda õppisid eriti hästi vanemad inimesed, kes kannatavad sageli kõrge vererõhu all (või vastupidi madala vererõhu all). Kuid meie artiklis räägime lähemalt rõhust füüsikas, selle mõõtmise ja arvutamise kohta, millised on valemid erinevate ainete rõhu arvutamiseks: õhu, vedeliku või tahke aine. Rõhu definitsioon füüsikas Füüsikas mõistetakse rõhku kui termodünaamilist suurust, mis on väljendatud risti asetseva survejõu suhtena pindalaga, millele see mõjub. Veelgi enam, Pascali seaduse kohaselt, kui süsteem on tasakaaluseisundis, on rõhk sellele süsteemi kõigis punktides sama. Füüsikas, nagu ka keemias, tähistatakse rõhku suure tähega P, mis pärineb Ladina sõna"pressura" - surve. (IN inglise keel rõhk jäi peaaegu muutumatuks - rõhk). Üldine rõhuvalem Alates klassikaline määratlus et sellise rõhu saab tuletada selle arvutamiseks üldvalemi. See näeb välja selline: Kus F on survejõud ja S on pindala, millele see mõjub. See tähendab, et rõhu leidmise valem on teatud pinnale mõjuv jõud, mis on jagatud selle pinna pindalaga. Nagu valemist näha, kehtib rõhu arvutamisel alati järgmine põhimõte: mida väiksemat ruumi mõjutab jõud, seda suur kogus surudes sellele jõudu ja vastupidi. Seda saab illustreerida lihtsa elulise näitega: leiba on kõige lihtsam lõigata terava noaga, kuna teraval noal on teritatud tera ehk selle pind S valemist on minimaalne, mis tähendab, et leival olev nuga on võimalikult võrdne nuga hoidja jõuga F. Kuid nüri noaga on leiba juba keerulisem lõigata, kuna selle tera on suure pinnaga S ja noa surve leivale on väiksem, mis tähendab, et leivatüki ära lõikamiseks peate rakendama rohkem jõudu F. Rõhu üldvalem kirjeldab tegelikult suurepäraselt tahke keha rõhu valemit. Surveühikud Rahvusvahelise meetermõõdustiku süsteemi kohaselt mõõdetakse rõhku paskalites. Klassikalisest valemist üks paskal võrdub ühe njuutoni (nagu me teame, Newton on meie jõuühik) jagatud ühe ruutmeetriga. Kuid paraku osutub pascal praktikas väga väikeseks ühikuks ja seda pole alati mugav kasutada rõhu mõõtmiseks, seetõttu kasutatakse rõhu mõõtmiseks sageli muid ühikuid: Baarid – üks riba on võrdne 105 paskaliga Veesammas millimeetrites Veesamba arvestid Tehniline ja füüsiline õhkkond Hüdrostaatilise rõhu valem Nagu me teame, erinevad koondseisundid ained on erinevad füüsikalised omadused. Vedelikud erinevad oma omaduste poolest tahketest ainetest ja gaasid omakorda neist kõigist. Seetõttu on üsna loogiline, et ka vedelike, tahkete ainete ja gaaside rõhu määramise meetodid on erinevad. Näiteks veesurve (või hüdrostaatilise rõhu) valem näeb välja järgmine: Kui väike p on aine tihedus, g on vaba langemise kiirendus, h on kõrgus. Eelkõige selgitab see valem, miks kui sukeldujad (või batüskaaf või allveelaev) sukelduvad sügavusele, suureneb ümbritseva vee rõhk üha enam. Ka sellest valemist on selge, miks mingisse tarretisse sukeldatud objektile avaldab suurem rõhk kui lihtsalt vette kastetud objektile, kuna tarretise tihedus (p) on suurem kui vee tihedus ja seda suurem on tihedus. seda kõrgem on selle hüdrostaatiline rõhk. Meie poolt antud hüdrostaatilise rõhu valem ei kehti mitte ainult vedelike, vaid ka gaaside kohta. Seetõttu peab inimene, sukelduja või mägironija kõrgele mägedesse tõustes (kus õhk on haruldasem, mis tähendab väiksemat survet) kui ka laskudes veealustesse sügavustesse, läbima spetsiaalse kohanemise, harjuma sellega, et ta seda mõjutab erinev rõhk. Rõhu järsk muutus võib põhjustada kessonitõbe (sukeldujate puhul) või mägitõbe (ronijate puhul). Nii "kesson" kui ka "gornjaška", nagu sukeldujad ja mägironijad neid slängi nimetavad, on põhjustatud rõhu järsust muutusest keskkond. See tähendab, et kui ettevalmistamata inimene hakkab ootamatult Everesti ronima, püüab ta kiiresti kinni “kaevuri” ja kui sama inimene hakkab laskuma Mariinski süviku põhja, saab ta kindlasti “kessoni”. Esimesel juhul ei ole põhjuseks keha kohanemine madala rõhuga, vaid teisel juhul suurenenud rõhuga. Ameerika sukeldujad dekompressioonikambris, mis on loodud selleks, et valmistada neid ette süvasukeldumiseks ja kohandada keha ookeani sügavuste kõrge rõhuga. Osarõhk ja selle valem Kuigi hüdrostaatilise rõhu valem on rakendatav gaaside puhul, on nende jaoks mugavam rõhku arvutada teise valemi, osarõhu valemi abil. Fakt on see, et absoluutselt puhtaid aineid leidub looduses harva ja see kehtib nii vedelike kui ka gaaside kohta. Tavaliselt valitsevad praktikas ümbritsevas maailmas erinevad segud ja on loogiline, et iga sellise segu komponent võib avaldada erinevat survet, sellist erinevat rõhku nimetatakse osaliseks. Osarõhu määramine on lihtne – see on võrdne vaadeldava segu iga komponendi rõhkude summaga. Siit alates on osarõhu valem järgmine: P = P 1 + P 2 + P 3 Kus P 1 , P 2 ja P 3 on gaasisegu iga komponendi rõhud, nn "ideaalgaas". Näiteks õhurõhu määramiseks ei piisa tavalisest hüdrostaatilise rõhu valemist, kuna õhk on tegelikult erinevate gaaside segu, kus lisaks hapniku põhikomponendile, mida me kõik hingame, on ka teisi: lämmastik, argoon jne. Sellised arvutused tuleb teha osarõhu valemi abil. Ideaalne gaasirõhu valem Samuti väärib märkimist, et ideaalse gaasi, st gaasisegu iga üksiku komponendi rõhku saab mugavalt arvutada molekulaarkineetilise teooria valemi abil. Kus n on gaasimolekulide kontsentratsioon, T on gaasi absoluutne temperatuur, k on Boltzmanni konstant (näitab seost gaasiosakese kineetilise energia ja selle vahel absoluutne temperatuur), võrdub 1,38 * 10 -23 J/K. Rõhu mõõtmise instrumendid Loomulikult on inimkond leiutanud palju seadmeid, mis võimaldavad kiiresti ja mugavalt mõõta rõhu taset. Ümbritseva rõhu mõõtmiseks on tegemist ka atmosfäärirõhuga, kasutades mõõteriista, näiteks manomeetrit või baromeetrit. Inimesel sageli vaevusi põhjustava vererõhu väljaselgitamiseks kasutatakse aparaati, mis on enamikule tuntud mitteinvasiivse tonomeetri nime all. Selliseid seadmeid on mitut tüüpi. Samuti tegelevad bioloogid oma uurimistöös osmootse rõhu arvutamisega - see on rõhk rakus ja väljaspool. Ja meteoroloogid ennustavad meile ilma eelkõige keskkonna rõhulanguse järgi. Kuznetsov VN rõhk. Suur vene entsüklopeedia. Vaadatud 27. augustil 2016. E.R. Cohen et al, "Kvantiteedid, ühikud ja sümbolid füüsikalises keemias", IUPACi roheline raamat, 3. väljaanne, 2. trükk, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008). - lk. 14. Anuma põhja ja seinte vedeliku rõhu arvutamine, video Rõhk on füüsiline suurus, mis mängib looduses ja inimese elus erilist rolli. See silmale hoomamatu nähtus ei mõjuta mitte ainult keskkonnaseisundit, vaid on ka kõigile väga hästi tunnetatav. Mõelgem välja, mis see on, mis tüüpi see eksisteerib ja kuidas erinevates keskkondades survet (valemit) leida. Mida füüsikas ja keemias nimetatakse rõhuks See termin viitab olulisele termodünaamilisele suurusele, mida väljendatakse risti avaldatava survejõu ja selle pindala suhtena, millele see mõjub. See nähtus ei sõltu selle süsteemi suurusest, milles see töötab, ja viitab seetõttu intensiivsetele kogustele. Tasakaaluseisundis on rõhk süsteemi kõikides punktides ühesugune. Füüsikas ja keemias tähistatakse seda tähega "P", mis on termini ladinakeelse nimetuse lühend - pressūra. Kui me räägime vedeliku osmootsest rõhust (raku sise- ja välisrõhu tasakaalust), kasutatakse tähte "P". Surveühikud Rahvusvahelise SI-süsteemi standardite kohaselt mõõdetakse vaadeldavat füüsikalist nähtust paskalites (kirillitsas - Pa, ladina keeles - Ra). Rõhuvalemi põhjal selgub, et üks Pa on võrdne ühe N-ga (njuuton – jagatud ühe ruutmeetriga (pindala ühik). Praktikas on aga pascalite kasutamine üsna keeruline, kuna see seade on väga väike. Sellega seoses saab seda väärtust mõõta lisaks SI-süsteemi standarditele ka erineval viisil. Allpool on toodud selle kuulsaimad analoogid. Enamik neist on laialdaselt kasutusel endises NSV Liidus. baarid. Üks riba on võrdne 105 Pa-ga. Torres ehk elavhõbedamillimeetrid. Ligikaudu üks Torr vastab 133,3223684 Pa-le. millimeetrit veesammast. Veesamba meetrit. tehniline õhkkond. füüsilised atmosfäärid.Üks atm võrdub 101 325 Pa ja 1,033233 atm. Kilogramm-jõud ruutsentimeetri kohta. Samuti on olemas tonn-force ja gramm-force. Lisaks on ruuttolli kohta analoogne naeljõud. Üldrõhu valem (7. klassi füüsika) Antud füüsikalise suuruse määratluse järgi saab määrata selle leidmise meetodi. See näeb välja nagu alloleval fotol. Selles on F jõud ja S on pindala. Teisisõnu, rõhu leidmise valem on selle jõud jagatud pindalaga, millele see mõjub. Selle võib kirjutada ka järgmiselt: P = mg / S või P = pVg / S. Seega on see füüsikaline suurus seotud teiste termodünaamiliste muutujatega: ruumala ja mass. Surve puhul kehtib järgmine põhimõte: mida väiksemat ruumi mõjutab jõud, seda suurem on selle survejõud. Kui aga pindala suureneb (sama jõuga) - soovitud väärtus väheneb. Hüdrostaatilise rõhu valem Ainete erinevad agregeeritud olekud tagavad nende üksteisest erinevate omaduste olemasolu. Sellest lähtuvalt on ka neis P määramise meetodid erinevad. Näiteks veesurve (hüdrostaatiline) valem näeb välja selline: P = pgh. See kehtib ka gaaside kohta. Samal ajal ei saa seda kasutada õhurõhu arvutamiseks kõrguste ja õhutiheduse erinevuse tõttu. Selles valemis on p tihedus, g on gravitatsioonikiirendus ja h on kõrgus. Sellest lähtuvalt, mida sügavamale objekt või objekt vajub, seda suurem on sellele vedeliku (gaasi) sees avaldatav rõhk. Vaadeldav variant on klassikalise näite P = F / S adaptsioon. Kui meenutada, et jõud on võrdne massi tuletisega vaba langemise kiiruse järgi (F = mg) ja vedeliku mass on ruumala tuletis tiheduse järgi (m = pV), siis rõhu valem saab kirjutada kujul P = pVg / S. Sel juhul on ruumala pindala korrutatud kõrgusega (V = Sh). Kui sisestate need andmed, selgub, et lugeja ja nimetaja ala saab vähendada ning väljundiks on ülaltoodud valem: P \u003d pgh. Arvestades rõhku vedelikes, tasub meeles pidada, et erinevalt tahketest on neis sageli võimalik pinnakihi kumerus. Ja see omakorda aitab kaasa täiendava surve tekkele. Selliste olukordade jaoks kasutatakse veidi erinevat rõhuvalemit: P \u003d P 0 + 2QH. Sel juhul on P 0 mittekõvera kihi rõhk ja Q on vedeliku pingepind. H on pinna keskmine kumerus, mis määratakse Laplace'i seadusega: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Komponendid R 1 ja R 2 on põhikõveruse raadiused. Osarõhk ja selle valem Kuigi meetod P = pgh on rakendatav nii vedelike kui gaaside puhul, on viimastes parem rõhku arvutada veidi teistmoodi. Fakt on see, et looduses ei ole absoluutselt puhtad ained reeglina väga levinud, kuna selles on ülekaalus segud. Ja see kehtib mitte ainult vedelike, vaid ka gaaside kohta. Ja nagu teate, avaldab igaüks neist komponentidest erinevat survet, mida nimetatakse osarõhuks. Seda on üsna lihtne määratleda. See on võrdne vaadeldava segu iga komponendi rõhu summaga (ideaalgaas). Sellest järeldub, et osarõhu valem näeb välja selline: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... ja nii edasi, vastavalt koostisosade arvule. Sageli on juhtumeid, kui on vaja määrata õhurõhk. Kuid mõned teevad ekslikult arvutusi ainult hapnikuga vastavalt skeemile P = pgh. Õhk on aga erinevate gaaside segu. See sisaldab lämmastikku, argooni, hapnikku ja muid aineid. Praeguse olukorra põhjal on õhurõhu valem kõigi selle komponentide rõhkude summa. Niisiis, peaksite võtma ülalnimetatud P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... Kõige tavalisemad rõhu mõõtmise instrumendid Hoolimata asjaolust, et vaadeldava termodünaamilise suuruse arvutamine ülaltoodud valemite abil ei ole keeruline, pole mõnikord lihtsalt aega arvutuste tegemiseks. Lõppude lõpuks peate alati arvestama paljude nüanssidega. Seetõttu on mugavuse huvides mitme sajandi jooksul välja töötatud mitmeid seadmeid, mis teevad seda inimeste asemel. Tegelikult on peaaegu kõik seda tüüpi seadmed manomeetri tüübid (see aitab määrata gaaside ja vedelike rõhku). Kuid need erinevad disaini, täpsuse ja ulatuse poolest. Atmosfäärirõhku mõõdetakse manomeetriga, mida nimetatakse baromeetriks. Kui on vaja määrata vaakum (st rõhk alla atmosfäärirõhu), kasutatakse selle teist versiooni, vaakummõõturit. Inimese vererõhu väljaselgitamiseks kasutatakse sfügmomanomeetrit. Enamiku jaoks on see paremini tuntud kui mitteinvasiivne tonomeeter. Selliseid seadmeid on palju: elavhõbeda mehaanilisest kuni täisautomaatse digitaalni. Nende täpsus sõltub materjalidest, millest need on valmistatud, ja mõõtmiskohast. Rõhulangused keskkonnas (inglise keeles - rõhulangus) määratakse või difnamomeetrite abil (mitte segi ajada dünamomeetritega). Surve tüübid Arvestades survet, selle leidmise valemit ja selle variatsioone erinevate ainete puhul, tasub õppida tundma selle koguse sorte. Neid on viis. Absoluutne. baromeetriline Liigne. Vaakum. Diferentsiaal. Absoluutne See on üldrõhu nimi, mille all aine või objekt asub, arvestamata atmosfääri muude gaasiliste komponentide mõju. Seda mõõdetakse paskalites ja see on ülemäärase rõhu ja atmosfäärirõhu summa. See on ka erinevus baromeetriliste ja vaakumtüüpide vahel. See arvutatakse valemiga P = P 2 + P 3 või P = P 2 - P 4. Absoluutse rõhu võrdluspunktiks planeedi Maa tingimustes võetakse rõhk mahutis, millest õhk eemaldatakse (st klassikaline vaakum). Enamikus termodünaamilistes valemites kasutatakse ainult seda tüüpi rõhku. baromeetriline See termin tähistab atmosfääri rõhku (gravitatsiooni) kõikidele selles leiduvatele objektidele ja objektidele, sealhulgas Maa enda pinnale. Enamik inimesi teab seda ka atmosfäärilise nime all. Sellele viidatakse ja selle väärtus varieerub olenevalt mõõtmiskohast ja -ajast, samuti ilmastikutingimustest ja merepinnast kõrgemal/allapoole. Baromeetrilise rõhu väärtus võrdub atmosfääri jõu mooduliga pindalaühiku kohta piki selle normaalväärtust. Stabiilses atmosfääris on selle füüsikalise nähtuse suurus võrdne õhusamba massiga alusel, mille pindala on võrdne ühega. Baromeetrilise rõhu norm on 101 325 Pa (760 mm Hg 0 kraadi Celsiuse järgi). Veelgi enam, mida kõrgemal on objekt Maa pinnast, seda madalamaks muutub õhurõhk sellele. Iga 8 km järel väheneb see 100 Pa võrra. Tänu sellele omadusele keeb vesi veekeetjates mägedes palju kiiremini kui kodus pliidil. Fakt on see, et rõhk mõjutab keemistemperatuuri: selle langusega viimane väheneb. Ja vastupidi. Antud kinnistule on ehitatud selliste köögiseadmete töö nagu kiirkeetja ja autoklaav. Rõhu tõus nende sees aitab kaasa kõrgemate temperatuuride tekkele roogades kui tavalistel pliidipannidel. Atmosfäärirõhu arvutamiseks kasutatakse baromeetrilise kõrguse valemit. See näeb välja nagu alloleval fotol. P on soovitud väärtus kõrgusel, P 0 on õhu tihedus pinna lähedal, g on vaba langemise kiirendus, h on kõrgus Maa kohal, m - molaarmass gaas, t on süsteemi temperatuur, r on universaalne gaasikonstant 8,3144598 J⁄(mol x K) ja e on Euclairi arv 2,71828. Sageli kasutatakse ülaltoodud atmosfäärirõhu valemis R asemel K - Boltzmanni konstant. Universaalset gaasikonstanti väljendatakse sageli selle tootena Avogadro numbriga. Arvutamiseks on mugavam, kui osakeste arv on antud moolides. Arvutuste tegemisel tasub alati arvestada õhutemperatuuri muutumise võimalusega meteoroloogilise olukorra muutumisest või merepinnast kõrgemale ronides, samuti geograafilise laiuskraadiga. Mõõtur ja vaakum Atmosfääri ja mõõdetud välisrõhu erinevust nimetatakse ülerõhuks. Olenevalt tulemusest muutub väärtuse nimi. Kui see on positiivne, nimetatakse seda manomeetriliseks rõhuks. Kui saadud tulemus on miinusmärgiga, nimetatakse seda vaakummõõturiks. Tasub meeles pidada, et see ei saa olla rohkem kui baromeetriline. diferentsiaal See väärtus on rõhkude erinevus erinevates mõõtmispunktides. Reeglina kasutatakse seda mis tahes seadmete rõhulanguse määramiseks. See kehtib eriti naftatööstuses. Olles välja mõelnud, millist termodünaamilist suurust nimetatakse rõhuks ja milliste valemite abil see leitakse, võime järeldada, et see nähtus on väga oluline ja seetõttu pole teadmised selle kohta kunagi üleliigsed. Väljalase 16 Meelelahutusteaduste akadeemia füüsika videotunnis tutvustab professor Daniil Edisonovitš noortele vaatajatele uut füüsikalist suurust, mis on mõeldud rõhu mõõtmiseks – Pascal. Pärast saate vaatamist saate teada, kui oluline on tahke keha toetuspind, kuidas mitte läbi jää või lume kukkuda ning tutvute ka tahkete kehade surve valemiga. Tahke keharõhu valem Nagu te ilmselt mäletate eelmisest programmist, on kaal jõud, millega keha surub toele. Miks on nii, et sama inimene saabastega lumes kõndides kukub läbi, aga suusatades mitte? Selle probleemi mõistmiseks õpetab professor Daniil Edisonovitš teile tahkete ainete rõhu valemit. Traktor kaalub palju rohkem kui auto, ega jää lahtise pinnasesse kinni. Samas jääb sellist pinnast põrkuv kerge sõiduk tõenäoliselt kinni ja tuleb traktoriga välja tõmmata. Pinnale mõjuva jõu tulemus ei sõltu ainult selle jõu suurusest, vaid ka pindalast, millele see jõud rakendub. Kui inimene astub lumme, jaotub tema keharaskus tema jalgade alale. Ja kui inimene kannab suuski, jaotub raskus tema alale, mis on palju suurem kui jalgade pindala. Kuna kasutusala on muutunud suuremaks, siis inimene lume alla ei kuku. Rõhk on skalaarne füüsikaline suurus, mis võrdub antud pinnale rakendatud survejõu ja selle pinna pindala suhtega. Rõhu määramiseks on vaja jagada pinnaga risti mõjuv jõud selle pinna pindalaga. Tahkete ainete rõhu valem on kirjutatud järgmiselt: p \u003d F / S, kus p on rõhk, F on survejõud, S on toe pindala. Rõhuühik on rõhk, mille tekitab 1 njuutoni suurune jõud, mis mõjub 1 m2 suurusele pinnale, mis on selle pinnaga risti. Rõhku mõõdetakse paskalites. Seega on tahkete ainete rõhu valemi järgi 1 paskal võrdne 1 njuutoniga ruutmeetri kohta. Survejõu ja rõhu vahel on otsene proportsionaalne seos, see tähendab, et mida suurem on jõud, seda suurem on rõhk, ja vastupidi, mida väiksem on jõud, seda väiksem on rõhk. Kui me räägime rõhu sõltuvusest toe pindalast, siis on pöördvõrdeline suhe, see tähendab, et mida suurem on toe pindala, seda väiksem on rõhk ja vastupidi. , mida väiksem on kehade kontaktpind, seda suurem on rõhk. Surve väärtus on suur tähtsus mitte ainult inimeste, vaid ka loomade elus. Näiteks 1,2 kPa rõhku avaldav jänes võib lahtisele lumele 12 kPa rõhku avaldava hundi eest suhteliselt kergesti ära joosta, kuid kindlal pinnasel tema eest ei pääse. Võib-olla olete huvitatud Argumendid teemadele "ükskõiksus ja reageerimisvõime" Vene keele oskuse tase Miks te ei saa kosmoses nutta ega aevastada – teaduslik seletus, kas astronaudid võivad kosmoses nutta Miks on taevas päeval sinine ja öösel punane?