წყლის წნევა სვეტის სიმაღლიდან. ჰაერის, ორთქლის, თხევადი ან მყარი წნევის ფორმულა

აიღეთ ცილინდრული ჭურჭელი ჰორიზონტალური ფსკერით და ვერტიკალური კედლებით, სითხით სავსე სიმაღლეზე (სურ. 248).

ბრინჯი. 248. ვერტიკალური კედლების მქონე ჭურჭელში წნევის ძალა ფსკერზე უდრის მთლიანი ჩასხმული სითხის მასას.

ბრინჯი. 249. ყველა გამოსახულ ჭურჭელში ფსკერზე წნევის ძალა ერთნაირია. პირველ ორ ჭურჭელში ის აღემატება ჩასხმული სითხის წონას, დანარჩენ ორში კი ნაკლებია.

ჰიდროსტატიკური წნევა გემის ფსკერზე თითოეულ წერტილში იგივე იქნება:

თუ ჭურჭლის ფსკერს აქვს ფართობი, მაშინ სითხის წნევის ძალა ჭურჭლის ფსკერზე, ანუ ტოლია ჭურჭელში ჩასხმული სითხის წონისა.

ახლა განვიხილოთ ჭურჭელი, რომლებიც განსხვავდებიან ფორმაში, მაგრამ ერთი და იგივე ქვედა ფართობით (სურ. 249). თუ თითოეულ მათგანში სითხე ერთსა და იმავე სიმაღლეზეა ჩასხმული, მაშინ წნევა ფსკერზეა. იგივეა ყველა ჭურჭელში. მაშასადამე, წნევის ძალა ფსკერზე უდრის

ასევე იგივეა ყველა ჭურჭელში. იგი უდრის სითხის სვეტის წონას, რომლის საფუძველი ტოლია ჭურჭლის ფსკერის ფართობისა და სიმაღლის ტოლი ჩამოსხმული სითხის სიმაღლისა. ნახ. 249 ეს სვეტი ნაჩვენებია თითოეულ გემთან წყვეტილი ხაზებით. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ფსკერზე ზეწოლის ძალა არ არის დამოკიდებული ჭურჭლის ფორმაზე და შეიძლება იყოს მეტი ან ნაკლები, ვიდრე გადასხმული სითხის წონა.

ბრინჯი. 250. პასკალის საკრავი ჭურჭლის ნაკრებით. ჯვარი სექციები ყველა გემისთვის ერთნაირია

ბრინჯი. 251. პასკალის ლულის ექსპერიმენტი

ამ დასკვნის შემოწმება შესაძლებელია ექსპერიმენტულად პასკალის მიერ შემოთავაზებული მოწყობილობის გამოყენებით (სურ. 250). სადგამზე შეიძლება დამაგრდეს სხვადასხვა ფორმის გემები, რომლებსაც ფსკერი არ აქვთ. ფსკერის ნაცვლად, ბალანსის სხივიდან ჩამოკიდებული ფირფიტა მჭიდროდ არის დაჭერილი ჭურჭელზე ქვემოდან. ჭურჭელში სითხის არსებობისას, თეფშზე მოქმედებს წნევის ძალა, რომელიც წყვეტს ფირფიტას, როდესაც წნევის ძალა იწყებს სხვა სასწორზე მდგომი წონის წონას.

ვერტიკალური კედლების მქონე ჭურჭელში (ცილინდრული ჭურჭელი) ფსკერი იხსნება, როდესაც ჩამოსხმული სითხის წონა წონას მიაღწევს. განსხვავებული ფორმის ჭურჭელში ფსკერი იხსნება თხევადი სვეტის იმავე სიმაღლეზე, თუმცა ჩამოსხმული წყლის წონა შეიძლება იყოს უფრო დიდი (ჭურჭელი ზევით გაფართოებული) და ნაკლები (შეკუმშვადი ჭურჭელი) წონის წონაზე.

ამ გამოცდილებას მივყავართ იმ აზრამდე, რომ ჭურჭლის სწორი ფორმის შემთხვევაში, მცირე რაოდენობის წყლის დახმარებით, შესაძლებელია ფსკერზე ზეწოლის უზარმაზარი ძალების მიღება. პასკალმა მიამაგრა გრძელი თხელი ვერტიკალური მილი წყლით სავსე მჭიდროდ დახურულ ლულაზე (სურ. 251). როდესაც მილი ივსება წყლით, ჰიდროსტატიკური წნევის ძალა ფსკერზე ხდება წყლის სვეტის წონის ტოლი, რომლის ფუძის ფართობი უდრის ლულის ფსკერის ფართობს და სიმაღლე უდრის მილის სიმაღლეს. შესაბამისად, ასევე იზრდება წნევის ძალები კედლებზე და ლულის ზედა ფსკერზე. როდესაც პასკალმა აავსო მილი რამდენიმე მეტრის სიმაღლეზე, რისთვისაც მხოლოდ რამდენიმე ჭიქა წყალი სჭირდებოდა, შედეგად მიღებული წნევის ძალებმა ლულა გახეთქა.

როგორ ავხსნათ, რომ ჭურჭლის ფსკერზე ზეწოლის ძალა, ჭურჭლის ფორმის მიხედვით, შეიძლება იყოს ჭურჭელში შემავალი სითხის წონაზე მეტი ან ნაკლები? ყოველივე ამის შემდეგ, ძალა, რომელიც მოქმედებს ჭურჭლის მხრიდან სითხეზე, უნდა დააბალანსოს სითხის წონა. ფაქტია, რომ ჭურჭლის სითხეზე მოქმედებს არა მხოლოდ ძირი, არამედ ჭურჭლის კედლებიც. ზევით გაფართოებულ ჭურჭელში, ძალებს, რომლითაც კედლები მოქმედებენ სითხეზე, აქვთ კომპონენტები მიმართული ზემოთ: ამრიგად, სითხის წონის ნაწილი დაბალანსებულია კედლების წნევის ძალებით და მხოლოდ ნაწილი უნდა იყოს დაბალანსებული წნევის ძალებით. ქვემოდან. პირიქით, ზევით შეკუმშულ ჭურჭელში ძირი მოქმედებს სითხეზე ზევით, ხოლო კედლები - ქვევით; შესაბამისად, ფსკერზე ზეწოლის ძალა უფრო მეტია, ვიდრე სითხის წონა. ჭურჭლის ძირიდან და მისი კედლებიდან სითხეზე მოქმედი ძალების ჯამი ყოველთვის სითხის წონის ტოლია. ბრინჯი. 252 ნათლად აჩვენებს სითხეზე კედლების მხრიდან მოქმედი ძალების განაწილებას სხვადასხვა ფორმის ჭურჭელში.

ბრინჯი. 252. სითხეზე მოქმედი ძალები კედლების მხრიდან სხვადასხვა ფორმის ჭურჭელში

ბრინჯი. 253. ძაბრში წყლის ჩასხმისას ცილინდრი ამოდის.

ზევით შეკუმშულ ჭურჭელში, ზევით მიმართული ძალა მოქმედებს კედლებზე სითხის მხრიდან. თუ ასეთი ჭურჭლის კედლები მოძრავია, მაშინ სითხე მათ ასწევს. ასეთი ექსპერიმენტი შეიძლება ჩატარდეს შემდეგ მოწყობილობაზე: დგუში ფიქსირდება და მასზე აყენებენ ცილინდრის ვერტიკალურ მილად გადაქცევას (სურ. 253). როდესაც დგუშის ზემოთ სივრცე ივსება წყლით, წნევის ძალები ცილინდრის მონაკვეთებსა და კედლებზე ამაღლებს ცილინდრის მაღლა.

სანტექნიკა, როგორც ჩანს, დიდ საფუძველს არ იძლევა ტექნოლოგიების, მექანიზმების ჯუნგლებში ჩაღრმავება, სკრუპულოზური გამოთვლებით ჩართვა ყველაზე რთული სქემების შესაქმნელად. მაგრამ ასეთი ხედვა არის სანტექნიკის ზედაპირული სახე. სანტექნიკის ნამდვილი ინდუსტრია არანაირად არ ჩამოუვარდება პროცესების სირთულის მხრივ და, ისევე როგორც მრავალი სხვა ინდუსტრია, მოითხოვს პროფესიონალურ მიდგომას. თავის მხრივ, პროფესიონალიზმი არის ცოდნის მყარი მარაგი, რომელზედაც დაფუძნებულია სანტექნიკა. მოდით ჩავუღრმავდეთ (თუმცა არც ისე ღრმად) სანტექნიკის სასწავლო ნაკადში, რათა ერთი ნაბიჯით მივუახლოვდეთ სანტექნიკოსის პროფესიულ სტატუსს.

თანამედროვე ჰიდრავლიკის ფუნდამენტური საფუძველი ჩამოყალიბდა, როდესაც ბლეზ პასკალმა შეძლო აღმოაჩინა, რომ სითხის წნევის მოქმედება უცვლელია ნებისმიერი მიმართულებით. სითხის წნევის მოქმედება მიმართულია ზედაპირის ფართობის მარჯვენა კუთხით.

თუ საზომი მოწყობილობა (მანომეტრი) მოთავსებულია სითხის ფენის ქვეშ გარკვეულ სიღრმეზე და მისი მგრძნობიარე ელემენტი მიმართულია სხვადასხვა მიმართულებით, წნევის მაჩვენებლები უცვლელი დარჩება მანომეტრის ნებისმიერ პოზიციაზე.

ანუ სითხის წნევა არ არის დამოკიდებული მიმართულების შეცვლაზე. მაგრამ სითხის წნევა თითოეულ დონეზე დამოკიდებულია სიღრმის პარამეტრზე. თუ წნევის საზომი მიუახლოვდება სითხის ზედაპირს, მაჩვენებელი შემცირდება.

შესაბამისად, ჩაძირვისას გაზომილი მაჩვენებლები გაიზრდება. უფრო მეტიც, სიღრმის გაორმაგების პირობებში წნევის პარამეტრიც გაორმაგდება.

პასკალის კანონი ნათლად აჩვენებს წყლის წნევის გავლენას თანამედროვე ცხოვრების ყველაზე ნაცნობ პირობებში.

ამიტომ, როდესაც სითხის სიჩქარე მოცემულია, მისი საწყისი სტატიკური წნევის ნაწილი გამოიყენება ამ სიჩქარის ორგანიზებისთვის, რომელიც მოგვიანებით არსებობს როგორც წნევის სიჩქარე.

მოცულობა და ნაკადის სიჩქარე

სითხის მოცულობა, რომელიც გადის გარკვეულ წერტილში მოცემულ დროს, განიხილება, როგორც მოცულობის ნაკადი ან ნაკადის სიჩქარე. ნაკადის მოცულობა ჩვეულებრივ გამოიხატება ლიტრებში წუთში (ლ/წთ) და დაკავშირებულია სითხის ფარდობით წნევასთან. მაგალითად, 10 ლიტრი წუთში 2.7 ატმ.

ნაკადის სიჩქარე (სითხის სიჩქარე) განისაზღვრება, როგორც საშუალო სიჩქარე, რომლითაც სითხე მოძრაობს მოცემულ წერტილში. როგორც წესი, გამოხატულია მეტრებში წამში (მ/წმ) ან მეტრებში წუთში (მ/წთ). ნაკადის სიჩქარე მნიშვნელოვანი ფაქტორია ჰიდრავლიკური ხაზების ზომის განსაზღვრაში.

მოცულობა და სითხის ნაკადის სიჩქარე ტრადიციულად განიხილება "დაკავშირებულ" ინდიკატორებად. გადაცემის იგივე რაოდენობით, სიჩქარე შეიძლება განსხვავდებოდეს გადასასვლელის კვეთის მიხედვით

მოცულობა და ნაკადის სიჩქარე ხშირად განიხილება ერთდროულად. სხვა თანაბარი პირობებით (ინექციის მოცულობის უცვლელი) ნაკადის სიჩქარე იზრდება მილის მონაკვეთის ან ზომის შემცირებისას და ნაკადის სიჩქარე მცირდება მონაკვეთის გაზრდისას.

ამრიგად, მილსადენების ფართო ნაწილებში აღინიშნება ნაკადის შენელება, ხოლო ვიწრო ადგილებში, პირიქით, სიჩქარე იზრდება. ამავდროულად, თითოეულ ამ საკონტროლო წერტილში გამავალი წყლის მოცულობა უცვლელი რჩება.

ბერნულის პრინციპი

ფართოდ ცნობილი ბერნულის პრინციპი აგებულია ლოგიკაზე, რომ სითხის წნევის აწევას (დაცემას) ყოველთვის თან ახლავს სიჩქარის შემცირება (მატება). პირიქით, სითხის სიჩქარის ზრდა (დაკლება) იწვევს წნევის შემცირებას (მატებას).

ეს პრინციპი არის მრავალი ნაცნობი სანტექნიკის ფენომენის საფუძველი. როგორც ტრივიალური მაგალითი, ბერნულის პრინციპი არის „დამნაშავე“ იმაში, რომ საშხაპე ფარდის „ჩამოწევა“ ხდება, როცა მომხმარებელი წყალს რთავს.

წნევის სხვაობა გარეთ და შიგნით იწვევს შხაპის ფარდაზე ძალას. ამ ძალით ფარდა შიგნით იწევა.

კიდევ ერთი კარგი მაგალითია სუნამოს სპრეის ბოთლი, სადაც ჰაერის მაღალი სიჩქარით იქმნება დაბალი წნევის არე. ჰაერი ატარებს სითხეს.

ბერნულის პრინციპი თვითმფრინავის ფრთისთვის: 1 - დაბალი წნევა; 2 - მაღალი წნევა; 3 - სწრაფი ნაკადი; 4 - ნელი ნაკადი; 5 - ფრთა

ბერნულის პრინციპი ასევე გვიჩვენებს, თუ რატომ იშლება სახლის ფანჯრები ქარიშხლების დროს სპონტანურად. ასეთ შემთხვევებში, ფანჯრის გარეთ ჰაერის უკიდურესად მაღალი სიჩქარე იწვევს გარეთ წნევას გაცილებით ნაკლების, ვიდრე შიგნით წნევა, სადაც ჰაერი პრაქტიკულად უმოძრაო რჩება.

ძალის მნიშვნელოვანი განსხვავება უბრალოდ უბიძგებს ფანჯრებს გარეთ, რაც იწვევს მინის მსხვრევას. ასე რომ, როდესაც დიდი ქარიშხალი უახლოვდება, არსებითად უნდა გაიხსნას ფანჯრები რაც შეიძლება ფართოდ, რათა გაათანაბროს წნევა შენობის შიგნით და გარეთ.

და კიდევ რამდენიმე მაგალითი, როდესაც მუშაობს ბერნულის პრინციპი: თვითმფრინავის აწევა შემდგომი ფრენით ფრთების გამო და ბეისბოლში „მოხვეული ბურთების“ მოძრაობა.

ორივე შემთხვევაში, ზემოდან და ქვემოდან ობიექტზე გავლის ჰაერის სიჩქარის განსხვავება იქმნება. თვითმფრინავის ფრთებისთვის სიჩქარის სხვაობა იქმნება ფლაპების მოძრაობით, ბეისბოლში, ტალღოვანი კიდის არსებობით.

სახლის სანტექნიკის პრაქტიკა

წნევა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაკუთრებულ როლს ასრულებს ბუნებასა და ადამიანის ცხოვრებაში. ეს ფენომენი, თვალისთვის შეუმჩნეველი, არა მხოლოდ გავლენას ახდენს გარემოს მდგომარეობაზე, არამედ ძალიან კარგად გრძნობს ყველას. მოდით გავარკვიოთ რა არის ის, რა ტიპები არსებობს და როგორ ვიპოვოთ წნევა (ფორმულა) სხვადასხვა გარემოში.

რასაც ფიზიკაში და ქიმიაში წნევას უწოდებენ

ეს ტერმინი ეხება მნიშვნელოვან თერმოდინამიკურ სიდიდეს, რომელიც გამოიხატება პერპენდიკულარულად განხორციელებული წნევის ძალის თანაფარდობით იმ ზედაპირის ფართობთან, რომელზეც ის მოქმედებს. ეს ფენომენი არ არის დამოკიდებული სისტემის ზომაზე, რომელშიც ის მუშაობს და, შესაბამისად, ეხება ინტენსიურ რაოდენობებს.

წონასწორობის მდგომარეობაში წნევა ერთნაირია სისტემის ყველა წერტილზე.

ფიზიკასა და ქიმიაში ეს აღინიშნება ასო "P"-ით, რომელიც არის ტერმინის ლათინური სახელწოდების - pressūra აბრევიატურა.

თუ ვსაუბრობთ სითხის ოსმოსურ წნევაზე (ბალანსი წნევას უჯრედის შიგნით და გარეთ), გამოიყენება ასო „P“.

წნევის ერთეულები

საერთაშორისო SI სისტემის სტანდარტების მიხედვით, განხილული ფიზიკური ფენომენი იზომება პასკალებში (კირილიცაზე - Pa, ლათინურად - Ra).

წნევის ფორმულიდან გამომდინარე, გამოდის, რომ ერთი Pa უდრის ერთ N-ს (ნიუტონი - გაყოფილი ერთ კვადრატულ მეტრზე (ფართის ერთეული).

თუმცა, პრაქტიკაში, პასკალების გამოყენება საკმაოდ რთულია, რადგან ეს ერთეული ძალიან მცირეა. ამასთან დაკავშირებით, SI სისტემის სტანდარტების გარდა, ეს მნიშვნელობა შეიძლება სხვაგვარად შეფასდეს.

ქვემოთ მოცემულია მისი ყველაზე ცნობილი ანალოგები. მათი უმეტესობა ფართოდ გამოიყენება ყოფილ სსრკ-ში.

• ბარები. ერთი ბარი უდრის 105 Pa.
• ტორესი, ანუ მილიმეტრები ვერცხლისწყალი.დაახლოებით ერთი Torr შეესაბამება 133.3223684 Pa.
• მილიმეტრი წყლის სვეტი.
• მეტრი წყლის სვეტი.
• ტექნიკური ატმოსფერო.
• ფიზიკური ატმოსფერო.ერთი ატმ უდრის 101,325 Pa და 1.033233 at.
• კილოგრამი-ძალა კვადრატულ სანტიმეტრზე.ასევე არსებობს ტონ-ფორსი და გრამ-ძალა. გარდა ამისა, არსებობს ანალოგური ფუნტი-ძალა კვადრატულ ინჩზე.

ზოგადი წნევის ფორმულა (მე-7 კლასის ფიზიკა)

მოცემული ფიზიკური სიდიდის განსაზღვრებიდან შეიძლება განისაზღვროს მისი პოვნის მეთოდი. ქვემოთ მოცემულ ფოტოს ჰგავს.

მასში F არის ძალა, ხოლო S არის ფართობი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წნევის პოვნის ფორმულა არის მისი ძალა გაყოფილი ზედაპირის ფართობზე, რომელზეც ის მოქმედებს.

ის ასევე შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად: P = mg / S ან P = pVg / S. ამრიგად, ეს ფიზიკური რაოდენობა დაკავშირებულია სხვა თერმოდინამიკურ ცვლადებთან: მოცულობასთან და მასასთან.

ზეწოლისთვის მოქმედებს შემდეგი პრინციპი: რაც უფრო მცირეა ძალის ზემოქმედების ადგილი, მით მეტია მასზე დაჭერის ძალა. თუმცა, თუ ფართობი იზრდება (იგივე ძალით) - სასურველი მნიშვნელობა მცირდება.

ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულა

ნივთიერებების სხვადასხვა საერთო მდგომარეობა უზრუნველყოფს მათი თვისებების არსებობას, რომლებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან. ამის საფუძველზე განსხვავებული იქნება მათში P-ის განსაზღვრის მეთოდებიც.

მაგალითად, წყლის წნევის ფორმულა (ჰიდროსტატიკური) ასე გამოიყურება: P = pgh. ეს ასევე ეხება გაზებს. ამავე დროს, მისი გამოყენება შეუძლებელია ატმოსფერული წნევის გამოსათვლელად, სიმაღლისა და ჰაერის სიმკვრივის სხვაობის გამო.

ამ ფორმულაში p არის სიმკვრივე, g არის გრავიტაციული აჩქარება და h არის სიმაღლე. აქედან გამომდინარე, რაც უფრო ღრმად იძირება ობიექტი ან ობიექტი, მით უფრო მაღალია მასზე ზეწოლა სითხის (აირის) შიგნით.

განსახილველი ვარიანტი არის კლასიკური მაგალითის ადაპტაცია P = F / S.

თუ გავიხსენებთ, რომ ძალა უდრის მასის წარმოებულს თავისუფალი ვარდნის სიჩქარით (F = მგ), ხოლო სითხის მასა არის მოცულობის წარმოებული სიმკვრივით (m = pV), მაშინ წნევის ფორმულა შეიძლება ჩაიწეროს P = pVg / S. ამ შემთხვევაში, მოცულობა არის ფართობი გამრავლებული სიმაღლეზე (V = Sh).

თუ ამ მონაცემს ჩასვამთ, აღმოჩნდება, რომ მრიცხველსა და მნიშვნელში ფართობი შეიძლება შემცირდეს და გამომავალი არის ზემოთ მოცემული ფორმულა: P \u003d pgh.

სითხეებში წნევის გათვალისწინებით, უნდა გვახსოვდეს, რომ მყარი სხეულებისგან განსხვავებით, მათში ხშირად შესაძლებელია ზედაპირული ფენის გამრუდება. და ეს, თავის მხრივ, ხელს უწყობს დამატებითი წნევის ფორმირებას.

ასეთი სიტუაციებისთვის გამოიყენება ოდნავ განსხვავებული წნევის ფორმულა: P \u003d P 0 + 2QH. ამ შემთხვევაში, P 0 არის არამრუდე ფენის წნევა, ხოლო Q არის თხევადი დაძაბულობის ზედაპირი. H არის ზედაპირის საშუალო გამრუდება, რომელიც განისაზღვრება ლაპლასის კანონით: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). კომპონენტები R 1 და R 2 არის ძირითადი გამრუდების რადიუსი.

ნაწილობრივი წნევა და მისი ფორმულა

მიუხედავად იმისა, რომ P = pgh მეთოდი გამოიყენება როგორც სითხეებზე, ასევე აირებზე, უმჯობესია ამ უკანასკნელში წნევა ოდნავ განსხვავებული გზით გამოვთვალოთ.

ფაქტია, რომ ბუნებაში, როგორც წესი, აბსოლუტურად სუფთა ნივთიერებები არც თუ ისე გავრცელებულია, რადგან მასში ნარევები ჭარბობს. და ეს ეხება არა მხოლოდ სითხეებს, არამედ გაზებსაც. და როგორც მოგეხსენებათ, თითოეული ეს კომპონენტი ახორციელებს განსხვავებულ წნევას, რომელსაც ეწოდება ნაწილობრივი წნევა.

საკმაოდ მარტივია განსაზღვრა. იგი უდრის განხილული ნარევის თითოეული კომპონენტის წნევის ჯამს (იდეალური გაზი).

აქედან გამომდინარეობს, რომ ნაწილობრივი წნევის ფორმულა ასე გამოიყურება: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... და ასე შემდეგ, შემადგენელი კომპონენტების რაოდენობის მიხედვით.

ხშირია შემთხვევები, როცა საჭიროა ჰაერის წნევის დადგენა. თუმცა, ზოგიერთი შეცდომით ახორციელებს გამოთვლებს მხოლოდ ჟანგბადით P = pgh სქემის მიხედვით. მაგრამ ჰაერი სხვადასხვა გაზების ნაზავია. შეიცავს აზოტს, არგონს, ჟანგბადს და სხვა ნივთიერებებს. არსებული სიტუაციიდან გამომდინარე, ჰაერის წნევის ფორმულა არის მისი ყველა კომპონენტის წნევის ჯამი. ასე რომ, თქვენ უნდა აიღოთ ზემოხსენებული P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ...

წნევის გაზომვის ყველაზე გავრცელებული ინსტრუმენტები

იმისდა მიუხედავად, რომ ზემოაღნიშნული ფორმულების გამოყენებით განსახილველი თერმოდინამიკური რაოდენობის გამოთვლა არ არის რთული, ზოგჯერ უბრალოდ დრო არ არის გაანგარიშების განსახორციელებლად. ყოველივე ამის შემდეგ, თქვენ ყოველთვის უნდა გაითვალისწინოთ მრავალი ნიუანსი. ამიტომ, მოხერხებულობისთვის, რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში შეიქმნა მრავალი მოწყობილობა, რათა ამის გაკეთება ხალხის ნაცვლად.

სინამდვილეში, ამ ტიპის თითქმის ყველა მოწყობილობა არის წნევის მრიცხველის სახეობა (ის ეხმარება განსაზღვროს წნევა გაზებსა და სითხეებში). თუმცა, ისინი განსხვავდებიან დიზაინით, სიზუსტით და მოცულობით.

• ატმოსფერული წნევა იზომება წნევის ლიანდაგის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ბარომეტრი. თუ საჭიროა ვაკუუმის დადგენა (ანუ წნევა ატმოსფერული წნევის ქვემოთ), გამოიყენება მისი სხვა ვერსია, ვაკუუმ ლიანდაგი.
• ადამიანში არტერიული წნევის დასადგენად გამოიყენება სფიგმომანომეტრი. უმეტესობისთვის ის უფრო ცნობილია, როგორც არაინვაზიური ტონომეტრი. ასეთი მოწყობილობების მრავალი სახეობა არსებობს: ვერცხლისწყლის მექანიკურიდან სრულად ავტომატურ ციფრულამდე. მათი სიზუსტე დამოკიდებულია მასალებზე, საიდანაც ისინი მზადდება და გაზომვის ადგილს.
• წნევის ვარდნა გარემოში (ინგლისურად - წნევის ვარდნა) განისაზღვრება ან დიფნამომეტრების გამოყენებით (არ აგვერიოს დინამომეტრებში).

წნევის ტიპები

წნევის, მისი პოვნის ფორმულისა და სხვადასხვა ნივთიერების ვარიაციების გათვალისწინებით, ღირს ამ რაოდენობის ჯიშების გაცნობა. სულ ხუთია.

• აბსოლუტური.
• ბარომეტრიული
• Ჭარბი.
• ვაკუუმი.
• დიფერენციალური.

აბსოლუტური

ეს არის საერთო წნევის სახელწოდება, რომლის ქვეშაც მდებარეობს ნივთიერება ან ობიექტი, ატმოსფეროს სხვა აირისებრი კომპონენტების გავლენის გათვალისწინების გარეშე.

ის იზომება პასკალებში და არის ჭარბი და ატმოსფერული წნევის ჯამი. ეს არის ასევე განსხვავება ბარომეტრულ და ვაკუუმურ ტიპებს შორის.

იგი გამოითვლება ფორმულით P = P 2 + P 3 ან P = P 2 - P 4.

პლანეტა დედამიწის პირობებში აბსოლუტური წნევის საცნობარო წერტილისთვის, აღებულია წნევა კონტეინერის შიგნით, საიდანაც ჰაერი ამოღებულია (ანუ კლასიკური ვაკუუმი).

მხოლოდ ამ ტიპის წნევა გამოიყენება თერმოდინამიკური ფორმულების უმეტესობაში.

ბარომეტრიული

ეს ტერმინი აღნიშნავს ატმოსფეროს (გრავიტაციის) წნევას მასში ნაპოვნი ყველა ობიექტსა და ობიექტზე, მათ შორის თავად დედამიწის ზედაპირზე. უმეტესობამ ის ასევე იცის ატმოსფერული სახელით.

იგი მოხსენიებულია და მისი ღირებულება მერყეობს გაზომვის ადგილისა და დროის მიხედვით, ასევე ამინდის პირობებისა და ზღვის დონიდან/ქვემოთ მდებარეობის მიხედვით.

ბარომეტრული წნევის მნიშვნელობა ტოლია ატმოსფეროს ძალის მოდულის ერთეულ ფართობზე მის ნორმალურზე.

სტაბილურ ატმოსფეროში, ამ ფიზიკური ფენომენის სიდიდე უდრის ჰაერის სვეტის წონას ბაზაზე, რომლის ფართობიც ტოლია.

ბარომეტრიული წნევის ნორმაა 101,325 Pa (760 მმ Hg 0 გრადუს ცელსიუსზე). უფრო მეტიც, რაც უფრო მაღალია ობიექტი დედამიწის ზედაპირიდან, მით უფრო დაბალია მასზე ჰაერის წნევა. ყოველ 8 კმ-ზე ის მცირდება 100 Pa-ით.

ამ ქონების წყალობით, მთებში, ქვაბებში წყალი ადუღდება ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე სახლში ღუმელზე. ფაქტია, რომ წნევა გავლენას ახდენს დუღილის წერტილზე: მისი შემცირებით, ეს უკანასკნელი მცირდება. და პირიქით. ამ ქონებაზეა აგებული ისეთი სამზარეულოს ტექნიკის მუშაობა, როგორიცაა წნევის გაზქურა და ავტოკლავი. მათ შიგნით წნევის მატება ხელს უწყობს ჭურჭელში უფრო მაღალი ტემპერატურის წარმოქმნას, ვიდრე ჩვეულებრივ ტაფებში გაზქურაზე.

ბარომეტრიული სიმაღლის ფორმულა გამოიყენება ატმოსფერული წნევის გამოსათვლელად. ქვემოთ მოცემულ ფოტოს ჰგავს.

P არის სასურველი მნიშვნელობა სიმაღლეზე, P 0 არის ჰაერის სიმკვრივე ზედაპირთან ახლოს, g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება, h არის სიმაღლე დედამიწის ზემოთ, m არის გაზის მოლური მასა, t არის სისტემის ტემპერატურა. , r არის უნივერსალური გაზის მუდმივი 8,3144598 J⁄ ( mol x K), და e არის ეკლერის რიცხვი, უდრის 2,71828.

ხშირად ატმოსფერული წნევის ზემოაღნიშნულ ფორმულაში R-ის ნაცვლად გამოიყენება K - ბოლცმანის მუდმივი. უნივერსალური გაზის მუდმივი ხშირად გამოიხატება მისი პროდუქტის მიხედვით ავოგადროს რიცხვით. უფრო მოსახერხებელია გამოთვლებისთვის, როდესაც ნაწილაკების რაოდენობა მოცემულია მოლში.

გამოთვლების გაკეთებისას ყოველთვის ღირს გავითვალისწინოთ ჰაერის ტემპერატურის ცვლილების შესაძლებლობა მეტეოროლოგიური სიტუაციის ცვლილების გამო ან ზღვის დონიდან ასვლისას, აგრეთვე გეოგრაფიული გრძედი.

ლიანდაგი და ვაკუუმი

ატმოსფერულ და გაზომულ წნევას შორის განსხვავებას ეწოდება ზეწოლა. შედეგიდან გამომდინარე, იცვლება მნიშვნელობის სახელი.

თუ ის დადებითია, მას ეძახიან საზომი წნევა.

თუ მიღებული შედეგი არის მინუს ნიშნით, მას ვაკუუმამეტრი ეწოდება. უნდა გვახსოვდეს, რომ ის არ შეიძლება იყოს ბარომეტრიულზე მეტი.

დიფერენციალური

ეს მნიშვნელობა არის წნევის სხვაობა სხვადასხვა გაზომვის წერტილებში. როგორც წესი, იგი გამოიყენება ნებისმიერ მოწყობილობაზე წნევის ვარდნის დასადგენად. ეს განსაკუთრებით ეხება ნავთობის მრეწველობას.

იმის გაგებით, თუ რა სახის თერმოდინამიკურ რაოდენობას ეწოდება წნევა და რა ფორმულების დახმარებით არის ნაპოვნი, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეს ფენომენი ძალიან მნიშვნელოვანია და, შესაბამისად, ამის შესახებ ცოდნა არასდროს იქნება ზედმეტი.

ამ გაკვეთილზე მათემატიკური გარდაქმნებისა და ლოგიკური დასკვნების გამოყენებით მიიღება ფორმულა ჭურჭლის ფსკერზე და კედლებზე სითხის წნევის გამოსათვლელად.

თემა: მყარი, სითხეების და აირების წნევა

გაკვეთილი: სითხის წნევის გამოთვლა გემის ძირსა და კედლებზე

ჭურჭლის ფსკერზე და კედლებზე წნევის გამოთვლის ფორმულის წარმოების გამარტივებისთვის ყველაზე მოსახერხებელია მართკუთხა პარალელეპიპედის სახით ჭურჭლის გამოყენება (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. ჭურჭელი სითხის წნევის გამოსათვლელად

ამ ხომალდის ფსკერის ფართობია სმისი მაღალი - თ. დავუშვათ, რომ ჭურჭელი სავსეა სითხით მთელ სიმაღლეზე თ. ფსკერზე ზეწოლის დასადგენად, ფსკერზე მოქმედი ძალა უნდა გაყოთ ფსკერის ფართობზე. ჩვენს შემთხვევაში, ძალა არის სითხის წონა პმდებარეობს ჭურჭელში

ვინაიდან ჭურჭელში არსებული სითხე სტაციონარულია, მისი წონა უდრის მიზიდულობის ძალას, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს, თუ ცნობილია სითხის მასა. მ

შეგახსენებთ, რომ სიმბოლო გთავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

სითხის მასის დასადგენად, თქვენ უნდა იცოდეთ მისი სიმკვრივე. ρ და მოცულობა ვ

ჭურჭელში არსებული სითხის მოცულობას ვიღებთ ფსკერის ფართობის ჭურჭლის სიმაღლეზე გამრავლებით

ეს მნიშვნელობები თავდაპირველად ცნობილია. თუ მათ რიგრიგობით შევცვლით ზემოთ მოცემულ ფორმულებში, მაშინ წნევის გამოსათვლელად მივიღებთ შემდეგ გამონათქვამს:

ამ გამოსახულებაში მრიცხველი და მნიშვნელი შეიცავს ერთსა და იმავე მნიშვნელობას სარის ჭურჭლის ფსკერის ფართობი. თუ შეამცირებთ, მიიღებთ სასურველ ფორმულას ჭურჭლის ფსკერზე სითხის წნევის გამოსათვლელად:

ასე რომ, წნევის საპოვნელად აუცილებელია სითხის სიმკვრივის გამრავლება თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მნიშვნელობით და თხევადი სვეტის სიმაღლეზე.

ზემოთ მოცემულ ფორმულას ეწოდება ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულა. ეს საშუალებას გაძლევთ იპოვოთ წნევა ბოლოშიჭურჭელი. როგორ გამოვთვალოთ წნევა გვერდითიკედლებიგემი? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად გახსოვდეთ, რომ ბოლო გაკვეთილზე დავადგინეთ, რომ წნევა ერთ დონეზე ყველა მიმართულებით ერთნაირია. ეს ნიშნავს, რომ წნევა სითხის ნებისმიერ წერტილში მოცემულ სიღრმეზე თშეიძლება მოიძებნოს იგივე ფორმულით.

მოდით შევხედოთ რამდენიმე მაგალითს.

ავიღოთ ორი ჭურჭელი. ერთი მათგანი შეიცავს წყალს, ხოლო მეორე შეიცავს მზესუმზირის ზეთს. სითხის დონე ორივე ჭურჭელში ერთნაირია. იქნება თუ არა ამ სითხეების წნევა გემების ფსკერზე? რა თქმა უნდა არა. ჰიდროსტატიკური წნევის გაანგარიშების ფორმულა მოიცავს სითხის სიმკვრივეს. ვინაიდან მზესუმზირის ზეთის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლებია, ხოლო თხევადი სვეტის სიმაღლე იგივეა, ზეთი უფრო ნაკლებ წნევას მოახდენს ფსკერზე, ვიდრე წყალი (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. სხვადასხვა სიმკვრივის მქონე სითხეები იმავე სვეტის სიმაღლეზე ახორციელებენ სხვადასხვა წნევას ფსკერზე

კიდევ ერთი მაგალითი. არსებობს სამი სხვადასხვა ფორმის ჭურჭელი. მათში იგივე სითხე შეედინება იმავე დონეზე. იქნება თუ არა წნევა გემების ფსკერზე? ყოველივე ამის შემდეგ, მასა და, შესაბამისად, სითხეების წონა გემებში განსხვავებულია. დიახ, წნევა იგივე იქნება (ნახ. 3). მართლაც, ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულაში არ არის ნახსენები ჭურჭლის ფორმა, მისი ფსკერის ფართობი და მასში ჩასხმული სითხის წონა. წნევა განისაზღვრება მხოლოდ სითხის სიმკვრივით და მისი სვეტის სიმაღლით.

ბრინჯი. 3. სითხის წნევა არ არის დამოკიდებული ჭურჭლის ფორმაზე

ჩვენ მივიღეთ ფორმულა ჭურჭლის ფსკერზე და კედლებზე სითხის წნევის დასადგენად. ეს ფორმულა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სითხის მოცულობაში წნევის გამოსათვლელად მოცემულ სიღრმეზე. მისი გამოყენება შესაძლებელია სკუბა მყვინთავის ჩაძირვის სიღრმის დასადგენად, ბატისკაფის, წყალქვეშა ნავების დიზაინის გაანგარიშებისას და მრავალი სხვა სამეცნიერო და საინჟინრო პრობლემის გადასაჭრელად.

ბიბლიოგრაფია

1. პერიშკინი A.V. ფიზიკა. 7 უჯრედი - მე-14 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M.: Bustard, 2010 წ.
2. პერიშკინი A.V. ფიზიკის პრობლემების კრებული, 7-9 უჯრედი: მე-5 გამოცემა, სტერეოტიპი. - მ: გამოცდების გამომცემლობა, 2010 წ.
3. ლუკაშიკი V. I., ივანოვა E. V. ფიზიკის პრობლემების კრებული საგანმანათლებლო დაწესებულებების 7-9 კლასებისთვის. - მე-17 გამოცემა. - მ.: განმანათლებლობა, 2004 წ.

1. ციფრული საგანმანათლებლო რესურსების ერთიანი კოლექცია ().

Საშინაო დავალება

1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. ფიზიკის ამოცანების კრებული 7-9 კლასებისთვის No 504-513.

სითხეები და აირები ყველა მიმართულებით გადასცემენ არა მხოლოდ მათზე განხორციელებულ გარე წნევას, არამედ იმ წნევას, რომელიც არსებობს მათში საკუთარი ნაწილების წონის გამო. სითხის ზედა ფენები დაჭერით შუაზე, ქვედაზე, ბოლოები კი ქვედაზე.

სითხის მიერ მოსვენებულ მდგომარეობაში მყოფი წნევა ეწოდება ჰიდროსტატიკური.

ვიღებთ ფორმულას სითხის ჰიდროსტატიკური წნევის გამოსათვლელად თვითნებურ სიღრმეზე h (სურათზე 98-ზე A წერტილის სიახლოვეს). ზეწოლის ძალა, რომელიც მოქმედებს ამ ადგილას თხევადი ვიწრო ვერტიკალური სვეტიდან, შეიძლება გამოიხატოს ორი გზით:
უპირველეს ყოვლისა, როგორც ამ სვეტის ფუძეზე წნევის პროდუქტი და მისი განივი ფართობი:

F = pS ;

მეორეც, როგორც ერთი და იგივე სითხის სვეტის წონა, ანუ სითხის მასის პროდუქტი (რომელიც შეიძლება მოიძებნოს ფორმულით m = ρV, სადაც მოცულობა არის V = Sh) და გრავიტაციული აჩქარება g:

F = მგ = ρShg.

მოდით გავაიგივოთ ორივე გამოხატულება წნევის ძალისთვის:

pS = ρShg.

ამ განტოლების ორივე მხარის S ფართობზე გაყოფით, ვპოულობთ სითხის წნევას h სიღრმეზე:

p = rgh. (37.1)

Მივიღეთ ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულა. ჰიდროსტატიკური წნევა სითხის შიგნით ნებისმიერ სიღრმეზე არ არის დამოკიდებული ჭურჭლის ფორმაზე, რომელშიც სითხე მდებარეობს და ტოლია სითხის სიმკვრივის, გრავიტაციული აჩქარების და იმ სიღრმეზე, რომელზეც წნევა განიხილება. .

წყლის ერთსა და იმავე რაოდენობას, სხვადასხვა ჭურჭელში ყოფნისას, შეუძლია სხვადასხვა ზეწოლა მოახდინოს ფსკერზე. ვინაიდან ეს წნევა დამოკიდებულია თხევადი სვეტის სიმაღლეზე, ის უფრო დიდი იქნება ვიწრო ჭურჭელში, ვიდრე ფართოში. ამის წყალობით, წყალმაც კი შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან დიდი წნევა. 1648 წელს ბ.პასკალმა ეს ძალიან დამაჯერებლად აჩვენა. წყლით სავსე დახურულ კასრში ვიწრო მილი ჩადო და სახლის მეორე სართულის აივანზე ასვლისას ამ მილში ჭიქა წყალი ჩაასხა. მილის მცირე სისქის გამო მასში წყალი დიდ სიმაღლეზე ავიდა და ლულაში წნევა იმდენად გაიზარდა, რომ ლულის სამაგრებმა ვერ გაუძლეს და გაიბზარა (სურ. 99).
ჩვენი შედეგები მოქმედებს არა მხოლოდ სითხეებზე, არამედ გაზებზეც. მათი ფენები ასევე ზეწოლას ახდენენ ერთმანეთზე და, შესაბამისად, მათ აქვთ ჰიდროსტატიკური წნევა.

1. რა წნევას ეწოდება ჰიდროსტატიკური? 2. რა სიდიდეებზეა დამოკიდებული ეს წნევა? 3. გამოიტანეთ ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულა თვითნებურ სიღრმეზე. 4. როგორ შეგიძლიათ შექმნათ დიდი წნევა მცირე რაოდენობით წყალთან ერთად? გვითხარით პასკალის გამოცდილებაზე.
ექსპერიმენტული დავალება.აიღეთ მაღალი ჭურჭელი და გააკეთეთ სამი პატარა ხვრელი მის კედელზე სხვადასხვა სიმაღლეზე. ხვრელები დახურეთ პლასტილინით და შეავსეთ ჭურჭელი წყლით. გახსენით ხვრელები და მიჰყევით წყლის ნაკადულებს (სურ. 100). რატომ ჟონავს წყალი ხვრელებიდან? რას ნიშნავს, რომ წყლის წნევა იზრდება სიღრმესთან ერთად?