Закон на паскал за течностите и газовете. Налягане, предавано от течности и газове

Законът на Паскал за течностите и газовете гласи, че налягането, което се разпространява в дадено вещество, не променя силата си и се предава еднакво във всички посоки. Течните и газообразните вещества се държат под налягане с няколко разлики. Разликата се дължи на поведението на частиците и на теглото на газовете и течностите. В тази статия ще разгледаме всичко това в детайли с помощта на някои илюстративни експерименти.

Предава ли се налягане в течности?

Вземете съд с цилиндрична форма, който е затворен отгоре с бутало. Вътре има течност, а върху буталото има тежест. Той упражнява натиск със сила, равна на теглото му. Това налягане се предава на течността. неговите молекули, за разлика от частиците на твърдото тяло, могат да се движат свободно една спрямо друга. В подредбата им няма строг ред, те са разпръснати хаотично.

Познаването на моделите на движение на частиците в различните вещества по-късно ще ни помогне да разберем закона на Паскал за течностите и газовете. Как ще се държат молекулите на една течност, ако приложим силата на тежестта? Отговорът на този въпрос може да бъде намерен в нашия експеримент.

Как се държи течност под налягане?

Моделът на течност е стъклена топка, а моделът на съд е кутия без капак. Топчетата, подобно на частиците течна материя, се движат свободно в контейнера. Вземете всеки обект, който е със същата ширина като кутията. Той ще симулира бутало.

Избутваме буталото върху течността. Как се държат неговите молекули?? Виждаме ги да се притискат към дъното на съда, както и към стените му. Натискайте се един друг и се опитвайте да изпаднете от кутията. Ако беше истинска течност, тя щеше да се излее от съда. По-късно, когато изучаваме закона на Паскал за течностите и газовете, ще видим това в експеримент. Тъй като молекулите се движат свободно, налягането, упражнявано от тежестта, се предава както настрани, така и надолу. А какво ще стане, ако замените течността с газ??

Как се държи въздухът под налягане?

Да предположим, че имаме цилиндър с бутало, напълнено с въздух. Поставете тежест върху буталото. Какъв е натискът върху предавания газ? Когато буталото се движи надолу, разстоянието между молекулите в горната част на газа намалява, но не за дълго. Скоростта на молекулите на газа е стотици метри в секунда. Разстоянието между тях е много по-голямо от размера им. Те се движат в произволни посоки и се сблъскват помежду си.

Когато буталото се спусне надолу, частиците просто се задържат в по-малък обем. В резултат на това е по-вероятно те да се ударят в стената на съда и с намаляването на обема на газа налягането се увеличава. Този постулат трябва да се запомни, за да се разбере по-лесно законът на Паскал за течности и газове. Броят на ударите в секунда на квадратен сантиметър е почти същият. Това означава, че налягането, което произвежда буталото, се предава във всички посоки, без да се променя.

Предаване на налягането в различни посоки

Законът на Паскал за предаването на налягането от течности и газове не може да бъде разбран, без да се разбере една странност: както се оказва, че натискаме надолу, а налягането се предава както надолу, така и настрани? А ако към цилиндъра се прикрепи тръба, ще се предава ли налягането нагоре през нея?? Нека проведем експеримента.

Вземете две спринцовки, пълни с вода, и ги свържете с помощта на тръбичка. Нека да видим как се предава налягането от течността в спринцовките. Натискане на буталото на една спринцовка. Силата на натиск върху буталото, а следователно и върху флуида, е низходяща. Виждаме обаче, че буталото на втората спринцовка се издига нагоре. Оказва се, че налягането, което преминава през тръбата, променя посоката на силата. Интересно е, че спринцовките могат да се поставят не само вертикално, но и под прав ъгъл една спрямо друга. Резултатът ще бъде същият.

Изливането на водата оставя въздух в спринцовките. Нека повторим експеримента. В експеримента ще видим, че газът също така предава налягане във всички посоки. Има само една разлика с течността. Ако буталото на едната спринцовка се натисне максимално надолу и се закрепи с пръст, газът ще се сгъсти, когато буталото на другата спринцовка се натисне надолу. Обемът му ще намалее наполовина и буталото ще има тенденция да отскача нагоре. Този газ, който се стреми да увеличи обема си, кара буталото да се движи нагоре. Течността щеше да е различна, нямаше да се изстисква толкова лесно.

Закон на Паскал

Ще изучим предаването на налягане от течности и газове с експеримент. Изобретена е от френския физик Блез Паскал. Нека вземем куха топка, към която е прикрепена стъклена тръба. В различни части на топката има малки дупчици (отгоре, отстрани, отдолу). Вътре в тръбата има бутало. Това е специално устройство за демонстриране на закона на Паскал.

Напълнете балон през тръбата с вода, за да видите как ще се държи той. Въпреки че гравитацията действа върху сферата отгоре надолу, водните потоци излизат от отворите в сферата под ъгъл, настрани и дори нагоре. Разбира се, те леко се отклоняват от първоначалната си посока, защото върху тях действа гравитацията. Виждаме, че налягането, създавано от водата, се предава във всички посоки.

Ако вместо вода вземем дим и проведем експеримента, ще наблюдаваме предаване на на налягането в газа Всъщност димът е газ, оцветен от фини частици сажди или катран. Тъй като е много лек, гравитацията не му влияе толкова силно, той не се отклонява от първоначалното си положение, както водните струи. Можем да направим следния извод: налягането, упражнявано върху течност или газ, се предава, без да се променя силата, до всяка точка на течността или газа във всички посоки. Това е законът на Паскал за течностите и газовете. Формулата е: P = F/S, където P е налягането. Тя е равна на отношението на силата F към площта S, върху която тя действа перпендикулярно.