Давление в жидкости и газе

Давление-величина, равная отношению с илы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхнос ти, называется давлением. За единицу давления принимается такое давлени е, которое производит сила в 1Н, действующая на поверхность площадью 1м2 пе рпендикулярно этой поверхности. Следовательно, чтобы определить давл ение, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на п лощадь поверхности: Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся . При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками со суда, в котором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их удар ов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в к омнате, на поверхность площадью 1см2 за 1 сек. выражается двадцатитрехзнач ным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех мол екул о стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа. Итак, давл ение газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа. Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При сво ем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в к отором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, н а поверхность площадью 1 см2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стен ки сосуда значительно, оно и создает давление газа. Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газ а. При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличе нии объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газ а остаются неизменными. -1- Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа.(закон Паскаля). На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыт. На рисунке изображен полый ша р, имеющий в различных местах узкие отверстия. К шару присоединена трубк а, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень дав ит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, у плотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким обр азом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей ша р. В результате часть воды выталкивается из шара в виде струек, вытекающи х из всех отверстий. Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить струйки дыма. Это подтверж дает, (что и газы передают производимое на них давление во все стороны оди наково.) Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в другой, более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резин овая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показы вает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Наступает полное выпрямление пленки тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают. Итак, опыт показывает, что внутри жидкости существует давление и на одн ом и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давлени е увеличивается. Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей. -2- Формула для расчета давления жидкости на дно сосуда. Из этой формулы в идно, что давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и в ысоты столба жидкости. Мембранный манометр. Как измерить давление жидк ости на поверхность твердого тела? Как измерить, например, давление воды на дно стакана? Конечно, дно стакана деформируется под действием сил да вления, и зная величину деформации, мы могли бы определить величину вызв авшей ее силы и рассчитать давление; но эта деформация настолько мала, чт о изменить ее непосоедственно практически невозможно. Так как судить по деформации данного тела о давлении, оказываемом на него жидкостью, удобн о лишь в том случае, когда деформации достаточно велики, то для практичес кого определения давления жидкости пользуются специальными приборами - манометрами, вкоторых деформации имеют сравнительно большую, легко из меримую величину. Простейший мембранный манометр устроен следующим о бразом. Тонкая упругая пластинка М — мембрана — герметически закрывае т пустую коробку K. К мембране присоединен указатель Р, вращающийся около оси О. При погружении прибора в жидкость мембрана прогибается под действ ием сил давления, и ее прогиб передается в увеличенном виде указателю, пе редвигающемуся по шкале. Каждому положению указателя соответствует о пределенный прогиб мембраны, а следовательно, и определенная сила давле ния на мембрану. Зная площадь мембраны, можно от сил давления перейти к са мим давлениям. Можно непосредственно измерять давление, если заранее пр оградуировать манометр, т. е. определить, какому давлению соответствует то или иное положение указателя на шкале. Для этого нужно подвергнуть ма нометр действию давлений, величина которых известна и, замечая положени е стрелки указателя, проставить соответственные цифры на шкале прибора. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой (от греческ их слов: атмос-пар, воздух и сфера-шар). Атмосфера, как показали наблюдени я за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нес кольких тысяч километров. Мы живем на дне огромного -3- воздушного океана. Поверхность Земли — дно этого океана. Вследствие д ействия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и согласно закону Паскаля передает производимое на него да вление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и т ела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как о бычно говорят, испытывают атмосферное давление. В практике для измерен ия атмосферного давления используют металлический барометр, называемы й анероидом (в переводе с греческого-без жидкостный. Так барометр называ ют потому,что он не содержит ртути). [pic] Внешний вид анероида изображен на рисунке. Главная часть его - металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрир ованной) поверхностью. Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосфе рное давление не раздавило коробочку, ее крышку пружиной 2 оттягивают вв ерх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и нат ягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пр ужине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указател ь 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под ст релкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутног о барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида , показы вает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм. -4- Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или ( 1000 гПа. Знани е атмосферного давления весьма важно для предсказывания погоды на ближ айшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр - необходимый прибор при метеорологических наблюдения х. -5- Список использованной литературы: 1. Учебники по Физике за 7-9 Классы. 2. Эл ементарный учебник Физики (том 1-2). 3. Справочник по Физики для школьников. 4. Интернет.(www.big-il.com)