ʻAtikala e pili ana i ke kaomi i loko o nā wai
IMa ke ʻano he ʻepekema ʻepekema, ua wehewehe ʻia ke kaomi ma ke ʻano he ikaika no kēlā me kēia wahi, kahi e kū pono ai ke kuhikuhi o ka ikaika i ka ʻili. Ma ke ʻano makemakika, ua hōʻike ʻia ke kaomi e ka hoohalike P = F / A, kahi ʻo P = kaomi, F = ikaika a me A = ʻili. ʻO ka ʻāpana ikaika (F) ʻo Newton (N), ʻo ka ʻāpana o ka wahi ka mika huinaha (m2). No ka mea, ʻo ke kaomi ka ikaika no kēlā me kēia ʻāpana, ʻo ke anakahi kaomi ʻo N/m2ʻO kekahi inoa ʻē aʻe no N/m2 ʻo Pascal (Pa). Ua hoʻohana ʻia ʻo Pascal ma ke ʻano he ʻāpana kaomi e hoʻohanohano iā Blaise Pascal.
Ke hoʻomaha ka wai, hāʻawi ka wai i kahi ikaika e kū pololei ana i ka ʻili holoʻokoʻa o ka pilina. No ka laʻana, ke nānā nei mākou i ka wai i loko o ke aniani; hāʻawi kēlā me kēia ʻāpana o ka wai i kahi ikaika me kahi kuhikuhi e kū pololei ana i ka paia aniani. No laila, hāʻawi kēlā me kēia ʻāpana o ka wai i kahi ikaika kū pololei i kēlā me kēia ʻāpana o ka pahu e noho ana. ʻO kēia kekahi o nā waiwai koʻikoʻi o ka wai paʻa. Ke hoʻokau ka wai i kahi ikaika hana ma luna o ka ʻili, kahi i kū ʻole ai ke kuhikuhi o ka ikaika, e hāʻawi ka ʻili i kahi ikaika hopena nona ke kuhikuhi ʻaʻole kū pololei. E hoʻoulu kēia i ke kahe ʻana o ka wai. Akā, ua hoʻomaha ka maʻi flu, id. No laila, ʻo ka hopena, i loko o kahi wai paʻa, kū pololei mau ke kuhikuhi o ka ikaika i ka ʻili o ka pahu.
ʻO kekahi ʻano koʻikoʻi o ka wai kūpaʻa, ʻo ia ka hoʻokau mau ʻana o ka wai i ke kaomi ma nā ʻaoʻao a pau. No ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i kēia wehewehe, e hoʻokomo i kahi mea e hiki ke lana i loko o ka wai i loko o kahi pahu. Inā kū ka wai, a laila ʻaʻole e neʻe ana ka mea no ka mea hana like ke kaomi ma luna o ka ʻili holoʻokoʻa o ka mea. Inā ʻaʻole like ke kaomi wai, a laila e loaʻa kahi ikaika holoʻokoʻa, ka mea e hoʻoneʻe ai i ka mea.
Ka hopena o ka hohonu ma ke kaomie
Pehea ka hopena o ka hohonu a i ʻole ke kiʻekiʻe i ke kaomi wai? Ua like anei ke kaomi wai ma ka hohonu o 10 mika me ke kaomi wai ma ka hohonu o 100 mika? E nānā hou kākou i ke kaomi wai i loko o kahi pahu e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi. ʻO ke kiʻekiʻe o ke kolamu wai ʻo h a ʻo ka ʻāpana ʻāpana A. He aha ke kaomi wai ma lalo o ka pahu?
w = ke kaumaha o ka wai, h = ke kiʻekiʻe o ke kolamu wai i loko o kahi pahu poepoe, A = ka ʻilikai, a ʻo P ke kaomi.
ʻO ke kaumaha o ke kolamu wai:
ρ = m / V
m = ρ V
m = ρ h A
ʻO ke kaumaha o ke kolamu wai:
w = mg = ρ h A g
w = kaumaha, ρ = nuipaʻa, m = nuipaʻa, g = wikiwiki o ke koʻikoʻi, V = h A = ka nui o ka wai (h = kiʻekiʻe, A = ʻilikai)
Inā hoʻokomo ʻia ka hoohalike ma luna i loko o ka hoohalike o ke kaomi:
p = ρ gh → Kaulike 1 (pahu pani)
p = pa + ρ gh → Kaulike 2 (pahu hāmama)
pa = kaomi lewa, ρ gh = kaomi hydrostatic
Inā loaʻa ka wai i loko o ka pahu hāmama, e kuhikuhi ʻia ke kaomi o ka lewa i lalo ma luna o ka ʻili o ka wai.
Ma muli o ke kaulike ma luna, ua like pololei ke kaomi me ka nui a me ka hohonu o ka wai (ua mau ka wikiwiki o ka umekaumaha).
Inā nui ka ʻokoʻa o ke kiʻekiʻe (no ka laʻana ma ka wai kai hohonu loa), ʻokoʻa iki ka nui o ke kiʻekiʻe. Akā inā ʻaʻole nui loa ka ʻokoʻa o ke kiʻekiʻe, ʻo ia hoʻi, ua like ka nui o ka wai, a i ʻole ua liʻiliʻi loa ka ʻokoʻa a ua hoʻowahāwahā ʻia.
Hiki iā mākou ke hoʻohana i ka hoohalike ma luna e helu i ka ʻokoʻa o ke kaomi ma kēlā me kēia hohonu like ʻole. Ua kākau hou ʻia ka hoohalike ma luna:
Δp = ρ g Δh
Δp = ʻokoʻa o ke kaomi, Δh = ʻokoʻa o ke kiʻekiʻe
Ke Kaumaha Aʻe
Ke luʻu mākou i loko o ka wai, ua uhi ʻia nā ʻāpana a pau o ko mākou kino i ka wai. ʻO ka hohonu o ko mākou luʻu ʻana, ʻo ka nui o ke kaomi a mākou e manaʻo ai. I kēlā me kēia lā, ua uhi ʻia mākou e ka lewa e kāohi mau ana i nā ʻāpana a pau o ko mākou kino e like me ko mākou wā i loko o ka wai. E like me ke kai moana, hiki ke hoʻohālikelike ʻia ka ʻili o ka honua me ka lewa "ma ke kai". Inā kāohi ka lewa i nā ʻāpana a pau o ko mākou kino i kēlā me kēia manawa, no ke aha mākou e manaʻo ʻole ai, me he mea lā aia mākou ma ke kumu o ke kai? Mālama ko mākou mau ʻāpana kino i ke kaomi kūloko e like me ke kaomi o waho. ʻO kēia ka mea e hōʻole ai iā mākou i ka hopena o kēia mau ʻokoʻa kaomi.
Hoʻololi pū ke kaomi lewa o ka Honua me ke kiʻekiʻe. Akā, ʻokoʻa ke kaomi lewa o ka Honua mai ka wai. He liʻiliʻi loa nā loli o ka nui o nā wai no nā ʻokoʻa o ka hohonu ʻaʻole nui loa i manaʻo ʻia ai ka nui o ka wai. He ʻokoʻa kēia mai ka nui o ka lewa o ka Honua. ʻOkoʻa loa ka nui o ka lewa o ka Honua me ke kiʻekiʻe. ʻOkoʻa ka nui o ka lewa ma kēlā me kēia kiʻekiʻe i hiki ʻole iā mākou ke helu i ke kaomi lewa me ka hoʻohana ʻana i nā kaulike i loaʻa ma luna. Eia kekahi, ʻaʻohe palena o ka lewa e hiki ai ke ana ʻia nā kiʻekiʻe. Hoʻololi pū ke kaomi lewa me ke aniau. No ka hoʻoholo ʻana i ke kaomi lewa, lawe mākou i nā ana.s.
Ana o ke kaomi
Ua hana ʻo Evangelista Torricelli (1608-1647), he haumāna na Galileo, i kahi ala e ana ai i ke kaomi lewa i ka makahiki 1643 me ka hoʻohana ʻana i ka barometer mercury o kāna hana. He ʻōmole aniani lōʻihi ka barometer, kahi i hoʻopiha ʻia ai ka ʻōmole me ka mercury. ʻĀ, ua hoʻohuli ʻia ka ʻōmole aniani i loaʻa ka mercury i loko o kahi kīʻaha i hoʻopiha ʻia me ka mercury.
Ke hoʻohuli ʻia kahi paipu aniani e loaʻa ana ka mercury, ʻaʻole i hoʻopiha ʻia ka hopena o ka paipu me ka mercury; he mahu mercury wale nō nā mea i loko, ua liʻiliʻi loa ke kaomi a ua hoʻowahāwahā ʻia (p2 = 0). Ma luna o ka ʻili o ka mercury i loko o ka pā, aia kahi kaomi lewa e kuhikuhi ʻia ana i lalo (paʻi ka lewa i ka mercury ma luna o ka pā). Hoʻopaʻa ke kaomi lewa i ke kolamu mercury i loko o ka paipu aniani. Ma ke kiʻi, ua hōʻike ʻia ke kaomi lewa e po. Hiki ke helu ʻia ka nui o ke kaomi lewa me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike:
po = ρ gh
Ma muli o nā hopena o nā ana, ʻo ka awelika o ke kaomi lewa ma ka ʻilikai he 1.013 x 105 M / m2. Hoʻohana ʻia ka nui o ke kaomi lewa ma ka ʻilikai e wehewehe i nā anakahi kaomi ʻē aʻe, ʻo ia hoʻi ka atm (ka lewa). No laila 1 atm = 1.013 x 105 M / m2 = 101.3 kPa (kPa = kilo pascals). ʻO kekahi anakahi kaomi he pā (hoʻohana pinepine ʻia i ka meteorology). 1 pā = 1.00 x 105 N / m2 = 100 kPa.
Pehea e loaʻa ai ke kaomi lewa ma luna?
Hoʻohana ke ana ʻana i nā loina i hōʻike ʻia e Torricelli ma luna. ʻO ke kiʻekiʻe o ke kolamu mercury i hoʻohana ʻia he 76 cm (hiki i ke kaomi lewa ke hoʻopaʻa wale i ke kolamu mercury e hiki wale ana i 76.0 cm ke kiʻekiʻe), kahi i hoʻohana ʻia ai ka mahana mercury me ka pololei o 0. oC a ʻo ka nui o ka wikiwiki o ke koʻikoʻi he 9.8 m/s2ʻO ke kaumaha o ka mercury ma kēia kūlana he 13.6 x 103 kg / m3Kaomi lewa:
po = ρ gh
po = (13.6 x 103 kg / m3)(9.8 m/s2)(76 kenimika)
po = (13.6 x 103 kg / m3)(9.8 m/s2)(76 x 10-2 m)
po = 101.3x103 M / m2
po = 1.013x105 M / m2
po = 1 ʻātoma
puʻuwai hana
Nui nā mea hana i hoʻohana ʻia e ana i ke kaomi, me nā manometers paipu hāmama.
I loko o kahi manometer paipu hāmama, kahi i ʻano U ai ka paipu, ua hoʻopiha ʻia kekahi o nā paipu me ka wai (mercury a wai paha). Pili ka kaomi i ana ʻia me ka ʻokoʻa o nā kiʻekiʻe ʻelua o ka wai i hoʻopiha ʻia i loko o ka paipu. Ua helu ʻia ka nui o ke kaomi me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike:
p = pa + ρ gh
pa = kaomi lewa
ρ gh = kaomi i ana ʻia
ρ = ka nui o ke kinowai
ʻO ka maʻamau, ʻaʻole i helu ʻia ka huahana ρ gh akā ʻo ke kiʻekiʻe o ka wai (h) no ka mea ua hāʻawi ʻia ke kaomi i kekahi manawa ma millimeters o ka mercury (mm Hg) a i ʻole millimeters o ka wai (mm H2ʻO). ʻO kekahi inoa ʻē aʻe ʻo mm hg ʻo torr (no ka hoʻohanohano ʻana iā Evangelista Torricelli).
Ma waho aʻe o nā manometers, aia kekahi mau anakahi ʻē aʻe ʻo ia hoʻi nā barometers aneroid, ʻo nā mechanical a me nā uila, me nā anakahi kaomi o nā kaila, a pēlā aku. ʻO ka mea hana i hoʻohana ʻia e Torricelli e ana i ke kaomi lewa ua kapa ʻia hoʻi he mercury barometer, kahi i hoʻopiha ʻia ai kahi ʻōmole aniani me ka mercury.
Kaomi Ana a me ke Kaomi Loa
Kaomi piha = kaomi lewa + kaomi i ana ʻia. No laila, no ka loaʻa ʻana o ke kaomi piha, ua hoʻohui mākou kūkaʻi kaomi me ke kaomi lewa. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, kaomi paʻa = kaomi holoʻokoʻa. Hiki ke kākau ʻia ma ka makemakika:
p = pa + pg
Eia kekahi laʻana, inā ʻo ke kaomi o ka huila a mākou e ana ai = 100 kPa, a laila ʻo ke kaomi paʻa loa:
p = pa + pg
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
ʻO ka nui o ke kaomi paʻa = 201 kPa
Laʻana pilikia 1:
Luʻu kahi moku luʻu i ka hohonu o 200 mika. He aha ke kaomi i ʻike ʻia e ka moku luʻu? g = 10 m/s2
ʻIke ʻia:
Ka hohonu (h) = 200 m
Ka nui o ka wai kai (ρ) = 1.03 x 103 kg / m3 = 1030 kg / m3
Kaomi lewa (pa) = 1 atm = 1 x 105 M / m2 = 1x105 (Kg m/s)2)/m2 = 1x105 Kg/ms2
Ka wikiwiki o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Makemake ʻia:
Lōlā:
p = pa + ρ gh
p = 1 x 105 kg/ms2 + (1030 kg/m3)(10 m/s2)(200 mika)
p = 1 x 105 kg/ms2 + 2060000 kg/ms2
p = 1 x 105 kg/ms2 + 20.6x105 kg/ms2
p = 21.6 x 105 kg/ms2
p = 21.6 x 105 M / m2
p = 21.6 x 105 Pa
Ua hāmama ka pahu i ʻole e hoʻokomo ʻia ke kaomi o ka lewa i ka helu ʻana.
Laʻana pilikia 2:
He waihona wai He wahi piha me ke kiʻekiʻe o 10 mika i hoʻopiha ʻia me ka wai. Inā pani ʻia ka ʻili o ka waihona wai, he aha ke kaomi wai ma lalo o ka ipu? g = 10 m/s2
ʻIke ʻia:
Kiʻekiʻe (h) = 10 m
Ka nui o ka wai (ρ) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
Kaomi lewa (pa) = 1 atm = 1 x 105 M / m2 = 1x105 (kg m/s)2) / m2 = 1x105 Kg/ms2
Ka wikiwiki o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Makemake ʻia: puʻuwai
Lōlā:
p = ρ gh
p = (1000 kg/m3)(10 m/s2)(200 mika)
p = 2000,000 kg/ms2
p = 20 x 105 kg/ms2
p = 20 x 105 M / m2
p = 20 x 105 Pa
Ua pani ʻia ka pahu i ʻole e hoʻokomo ʻia ke kaomi o ka lewa i ka helu ʻana.
Laʻana pilikia 3:
ʻO ke kiʻekiʻe o ke kolamu wai (ʻākau) = 50 kenimika, ʻoiai ke kiʻekiʻe o ke kolamu wai ʻē aʻe (hema) = 30 kenimika. He aha ka nui o nā wai ʻē aʻe?
ʻIke ʻia:
Ka wikiwiki o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Ke kiʻekiʻe o ka wai (h)1) = 50 kenimika
Ka nui o ka wai (ρ1) = 1 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
ʻO ke kiʻekiʻe o kekahi wai ʻē aʻe (h2) = 30 kenimika
Makemake ʻia: Ka nui o kekahi wai ʻē aʻe
Lōlā:
pa + ρ1 gh1 = pa + ρ2 gh2
ρ1 h1 = ρ2 h2
ρ2 = ρ1 h1 / h2
ρ2 = (50 kenimika)(1000 kg/m3) / 30 kenimika
ρ2 = 1666.7 kg / m3
