Від чого залежить тиск в рідині і газі?

Як вже говорилося, тиск нас буквальнооточує. Воно існує в будь-якому предметі або організмі. Досить сказати, що на будь-який предмет або живу істоту, що знаходиться на поверхні Землі, давить тиск в 100 кН / м2. Це тиск стовпа повітря. Люди якось більше сприймають візуальну картинку тиску, як спрямовані сили в закритому об'ємі. Це справедливо для ізольованих судин. У відкритих ємностях ця картинка - наслідок тиску стовпа. Будь-який тиск в рідині і газі - це результат "поведінки" молекул самого матеріалу. Абсолютно справедливо для рідини, газу та твердого тіла твердження, що тиск як фізична величина - це сумарна сила ударів всіх молекул об поверхню.

З курсу елементарної фізики відомо, що формула тиску рідини і газу має вигляд:

Р = ρ × g × h, [Па]

Розглянемо звідки такі складові. Якщо взяти будь-який обсяг рідини / газу, то визначити тиск його на площу можна наступним чином. Тиск - це сила, прикладена до площі - F / S. Це зрозуміло будь-якому школяреві. Тепер розпишемо, що таке сила з другого закону Ньютона - маса тіла, помножена на прискорення (в даному випадку - коли робоче тіло в стані спокою - прискорення вільного падіння). У свою чергу, маса - це твір щільності на об'єм займаний тілом. А обсяг можна розкласти як добуток площі на висоту. У формульному вигляді отримуємо:

P = F / S = (m × g) / S = (V × ρ × g) / S = (S × h × ρ × g) / S = ρ × g × h

де P - тиск, F - сила, S - пдощадь, m - маса, g - прискорення вільного падіння, V - об'єм, ρ - щільність, h - висота

Па = Н / м2 = (кг × м / с2) / м2 = (м3 × кг / м3 × м / с2) / м2 = (м2 × м × кг / м3 × м / с2) / м2 = м × кг / м3 × м / с2 = кг / (м × с 2)

Наведені одиниці виміру показують, якутворюється Паскаль. Блез Паскаль був відомим вченим, в тому числі і в галузі фізики. Він автор основного закону, який відповідає на питання: "Як знайти тиск газу або рідини, якщо вона знаходиться в стані спокою?" На основі його досвіду було отримано один з основних законів фізики і гідравліки - тиск від тіла (рідини або газу) в будь-якій обраній точці однаково по всій поверхні, з якою взаємодіє тіло.

Більш сучасна наука - гідравліка має наозброєнні також закон з його авторством - "Закон сталості напору". Він говорить, що напір рідини буде постійним в будь-якій точці рідини, за умови її спокою. Ці основи і поклали початок розрахунками складних нині систем і дали можливість створювати незвичайні технічні рішення. У наш час будь-яка система або механізм, що працює з рідиною або газом, в обов'язковому порядку прораховується на неперевищення гранично допустимих значень (які відомі з дослідів для різних матеріалів), які утворюють тиск в рідині і газі.

Якщо розглядати тиск при спокійномустані рідини, то слід говорити про гідростатіческоме тиску. Якщо ж мова про динаміку, то актуальніше говорити про гідроударі. Гідроудар - це явище, яке виникає в ємностях і трубах, внаслідок різкого підвищення тиску в будь-якому місці. Все гідромеханізму і їх елементи прораховуються на граничні статичні тиску і короткочасні закидання - гідроудари. Наприклад, частою причиною виходу з ладу водопровідних кранів є саме гідроудар. Великий стрибок на лінії магістралі може дійти до крана, і він вийде з ладу (повністю або частково).

Цікаво, що хоч рідина і нестислива(Практично), з одного боку це покращує передачу імпульсу. З іншого - якщо шлях буде довгим і на ньому будуть перешкоди (наприклад, побутовий фільтр), то гідроудар може повністю загасити. Змінити тиск в рідині і газі можна і іншими факторами. Перше, що виходить з формули - це зміна висоти розташування ємності. Цей принцип активно використовували в давнину різні цивілізації, а також наочно можна побачити в селах. Ще залишилися з часів СРСР водонапірні башти працюють саме на цьому принципі. У велику ємність під тиском нагнітає насоса подається вода до певного рівня. Це регулюється автоматично - поплавком, як в зливному бачку вашого унітазу (при досягненні рівня поплавок спливає, і важіль перекриває подачу води). Далі рідина тече самоходом, тому що рівень її над землею великий, а отвір маленький.

Крім цього, змінити тиск можна шляхомзміни температури. Від неї залежить швидкість руху молекул, а значить, і кількість ударів. Здавалося б, чим вона більша, тим вищим буде тиск в рідині і газі. Але чи так це? Насправді ні. Тут справа у властивостях. Вода, наприклад, застигає і збільшується в об'ємі, а повітря - зменшується. Простий приклад - у кого є дачі, знає, що на зиму потрібно зливати воду із системи магістралі, щоб труби і кранів не полопалися. Ще приклад з приводу повітря - надійти повітряну кульку і помістіть його в холодильник на 10 ... 15 хвилин. Коли ви його витягнете, він зменшиться в обсязі. Якщо ж його полити гарячою водою з чайника, то він швидко роздується.

Тиск - це явище, з яким нам доводитьсяне тільки жити, але і рахуватися. Згадайте пірнання на глибину або звукову хвилю при сильному громі. Будьте завжди обережні і пам'ятайте, що тиск - це рух молекул, а молекули - це маленькі частинки життя!