Ад чаго залежыць ціск у вадкасці і газе?

Як ужо гаварылася, ціск нас літаральна акружае. Яно існуе ў любым прадмеце або арганізме. Дастаткова сказаць, што на любы прадмет або жывая істота, якое знаходзіцца на паверхні Зямлі, цісне ціск у 100 кн / м 2. Гэты ціск слупа паветра. Людзі неяк больш ўспрымаюць візуальную карцінку ціску, як накіраваныя сілы ў закрытым аб'ёме. Гэта справядліва для ізаляваных сасудаў. У адкрытых ёмістасцях гэтая карцінка - следства ціску слупа. Любое ціск у вадкасці і газе - гэта вынік "паводзін" малекул самога матэрыялу. Абсалютна справядліва для вадкасці, газу і цвёрдага цела зацвярджэнне, што ціск як фізічная велічыня - гэта сумарная сіла удараў ўсіх малекул аб паверхню.

З курсу элементарнай фізікі вядома, што формула ціску вадкасці і газу мае выгляд:

Р = ρ × g × h, [Па]

Разгледзім адкуль такія складнікі. Калі ўзяць любы аб'ём вадкасці / газу, то вызначыць ціск яго на плошчу можна наступным чынам. Ціск - гэта сіла, прыкладзеная да плошчы - F / S. Гэта зразумела любому школьніку. Цяпер распішам, што такое сіла з другога закона Ньютана - маса цела, памножаная на паскарэнне (у дадзеным выпадку - калі рабочае цела ў стане спакою - паскарэнне вольнага падзення). У сваю чаргу, маса - гэта твор шчыльнасці на аб'ём займаны целам. А аб'ём можна раскласці як твор плошчы на вышыню. У формульным выглядзе атрымліваем:

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

дзе P - ціск, F - сіла, S - пдощадь, m - маса, g - паскарэнне вольнага падзення, V - аб'ём, ρ - шчыльнасць, h - вышыня

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

Прыведзеныя адзінкі вымярэння паказваюць, як утворыцца Паскаль. Блез Паскаль быў вядомым вучоным, у тым ліку і ў галіне фізікі. Ён аўтар асноўнага закона, які адказвае на пытанне: "Як знайсці ціск газу або вадкасці, калі яна знаходзіцца ў стане спакою?" На аснове яго вопыту быў атрыманы адзін з асноўных законаў фізікі і гідраўлікі - ціск ад цела (вадкасці або газу) у любой абранай кропцы аднолькава па ўсёй паверхні, з якой ўзаемадзейнічае цела.

Больш сучасная навука - гідраўліка мае на ўзбраенні таксама закон з яго аўтарствам - "Закон сталасці напору". Ён абвяшчае, што напор вадкасці будзе пастаянным у любым пункце вадкасці, пры ўмове яе спакою. Гэтыя асновы і паклалі пачатак разліках складаных цяпер сістэм і далі магчымасць ствараць незвычайныя тэхнічныя рашэнні. У наш час любая сістэма ці механізм, які працуе з вадкасцю або газам, у абавязковым парадку пралічваецца на непревышение гранічна дапушчальных значэнняў (якія вядомыя з досведаў для розных матэрыялаў), якія ўтвараюць ціск у вадкасці і газе.

Калі разглядаць ціск пры спакойным стане вадкасці, то варта казаць пра гидростатическоме ціску. Калі ж гаворка пра дынаміку, то актуальней казаць пра гідраўдар. Гідраўдар - гэта з'ява, якое ўзнікае ў ёмістасцях і трубах, з прычыны рэзкага павышэння ціску ў любым месцы. Усе гидромеханизмы і іх элементы пралічваюцца на гранічныя статычныя ціску і кароткачасовыя закіды - гідраўдар. Да прыкладу, частай прычынай выхаду з ладу водаправодных кранаў з'яўляецца менавіта гідраўдар. Вялікі скок на лініі магістралі можа дайсці да крана, і ён выйдзе з ладу (цалкам або часткова).

Цікава, што хоць вадкасць і несжимаема (практычна), з аднаго боку гэта паляпшае перадачу імпульсу. З іншага - калі шлях будзе доўгім і на ім будуць перашкоды (напрыклад, бытавой фільтр), то гідраўдар можа цалкам загасіць. Змяніць ціск у вадкасці і газе можна і іншымі фактарамі. Першае, што зыходзіць з формулы - гэта змена вышыні размяшчэння ёмістасці. Гэты прынцып актыўна выкарыстоўвалі ў старажытнасці розныя цывілізацыі, а таксама наглядна можна ўбачыць у вёсках. Яшчэ пакінутыя з часоў СССР воданапорныя вежы працуюць менавіта на гэтым прынцыпе. У вялікую ёмістасць пад ціскам нагняталага помпы падаецца вада да пэўнага ўзроўню. Гэта рэгулюецца аўтаматычна - паплаўком, як у зліўным бачку вашага ўнітаза (пры дасягненні ўзроўню паплавок ўсплывае, і рычаг перакрывае падачу вады). Далей вадкасць цячэ самаходам, бо узровень яе над зямлёй вялікі, а адтуліна маленькае.

Акрамя гэтага, змяніць ціск можна шляхам змены тэмпературы. Ад яе залежыць хуткасць руху малекул, а значыць, і колькасць удараў. Здавалася б, чым яна больш, тым больш высокім будзе ціск у вадкасці і газе. Але ці так гэта? На самай справе няма. Тут справа ў уласцівасцях. Вада, напрыклад, застывае і павялічваецца ў аб'ёме, а паветра - памяншаецца. Просты прыклад - у каго ёсць дачы, ведае, што на зіму трэба зліваць ваду з сістэмы магістралі, каб трубы і краны не патрэскаліся. Яшчэ прыклад з нагоды паветра - надзьміце паветраны шарык і змесціце яго ў халадзільнік на 10 ... 15 хвілін. Калі вы яго выцягне, ён паменшыцца ў аб'ёме. Калі ж яго паліць гарачай вадой з чайніка, то ён хутка раздуецца.

Ціск - гэта з'ява, з якім нам даводзіцца не толькі жыць, але і лічыцца. Ўспомніце ныранне на глыбіню ці гукавую хвалю пры моцным громе. Будзьце заўсёды акуратныя і памятайце, што ціск - гэта рух малекул, а малекулы - гэта маленькія часцінкі жыцця!