Mea Paʻi Wai
I loko o ke kinoea, 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 ke anakahi o ka ikaika (F) ʻo Newton (N), ʻo ke anakahi o ka ʻili he mika kuea (m2 ) . ʻOiai ʻo ke kaomi ka ikaika no kēlā me kēia wahi, ʻo ke anakahi o ke kaomi ʻo N/m2 . ʻO kekahi inoa no N/m2 ʻo pascal (Pa). Hoʻohana ʻia ʻo Pascal ma ke ʻano he anakahi o ke kaomi no ka hoʻohanohano ʻana iā Blaise Pascal.
Ke hoʻomaha kahi wai, hoʻopuka ia i kahi ikaika e kū pono ana i ka ʻili holoʻokoʻa e pili ana. No ka laʻana, e noʻonoʻo i ka wai i loko o ke aniani; hoʻopuka kēlā me kēia ʻāpana o ka wai i kahi ikaika e kū pono ana i ka paia aniani. No laila, hoʻopuka kēlā me kēia ʻāpana o ka wai i kahi ikaika e kū pono ana i kēlā me kēia ʻāpana o ka pahu e noho ana. He waiwai koʻikoʻi kēia o kahi wai kūpaʻa, kahi wai e hoʻomaha ana. Ke hoʻopuka kahi wai i kahi ikaika ma luna o kahi ʻili, kahi ʻaʻole kū pono ka ikaika, e hoʻopuka ka ʻili i kahi ikaika hopena, ʻaʻole hoʻi e kū pono ana. E hoʻoulu kēia i ke kahe ʻana o ka wai. Eia naʻe, i ka ʻoiaʻiʻo, noho mau ka wai i ka hoʻomaha. No laila, i loko o kahi wai e hoʻomaha ana, kū pono mau ka ikaika i ka ʻili o ka pahu e noho ana.
ʻO kekahi ʻano koʻikoʻi o kahi wai e kū mālie ana, ʻo ia ka hoʻokau mau ʻana i ke kaomi ma nā ʻaoʻao a pau. No ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i kēia, e kau i kahi mea lana i loko o kahi pahu wai. Inā mālie loa ka wai, e noho paʻa ka mea no ka mea ua like ke kaomi i kau ʻia ma luna o kona ʻili holoʻokoʻa. Inā ʻaʻole like ke kaomi wai, e loaʻa kahi ikaika ʻupena, ka mea e hoʻoneʻe ai i ka mea.
Ka hopena o ka hohonu ma ke kaomi
Pehea ka hopena o ka hohonu a i ʻole ke kiʻekiʻe i ke kaomi wai? Ua like anei ke kaomi o ka wai kai ma ka hohonu o 10 mika me ke kaomi o ka wai kai ma ka hohonu o 100 mika? E noʻonoʻo 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 he h a ʻo kona ʻāpana ʻāpana he 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.
ʻIkepili:
w = umekaumaha
ρ = ka nui
m = ka nuipa
g = ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi
V = hA = ka nui o ke kolamu wai (h = ke kiʻekiʻe, A = ka ʻilikai)
Inā mākou e hoʻokomo iā ia i loko o ka hoohalike kaomi, loaʻa iā mākou:
p = ρ gh → Kaulike 1 (pahu pani)
p = pa + ρ gh → Kaulike 2 (pahu hāmama)
ʻIkepili:
pa = Kaomi lewa
ρ gh = Kaomi hydrostatic
Ma ke kiʻi ma luna, ʻaʻole i hōʻike ʻia ke kaomi lewa, akā ʻo ka ʻoiaʻiʻo, inā hāmama ka ipu me ka wai, e hana pū ke kaomi lewa ma luna o ka wai, kahi e kuhikuhi ʻia ana i lalo.
Ma muli o ke kaulike ma luna, ʻike ʻia ua kūlike pololei ke kaomi me ka nui a me ka hohonu o ka wai (e mau ana ka wikiwiki o ka umekaumaha). I ka piʻi ʻana o ka hohonu o ka wai, e piʻi pū ana ke kaomi. ʻAneʻane hiki ʻole ke kaomi ʻia nā wai ma muli o ke kaumaha o ka wai ma luna o lākou, no laila e mau ana ka nui o ka wai. Inā nui loa ka ʻokoʻa o ke kiʻekiʻe (no ka laʻana, i loko o ka wai kai hohonu loa), ʻokoʻa iki ka nui. Eia naʻe, inā ʻaʻole nui loa ka ʻokoʻa o ke kiʻekiʻe, ua like ka nui o ka wai a i ʻole ua liʻiliʻi loa ka ʻokoʻa a hiki ke hoʻowahāwahā ʻia.
Hiki iā mākou ke hoʻohana i ka hoohalike ma luna e helu i ka ʻokoʻa o ke kaomi ma nā hohonu like ʻole. Hiki ke kākau hou ʻia ka hoohalike ma luna penei:
Kaomi o ka lewa
Ke luʻu mākou i lalo o ka wai, ua hoʻopuni ʻia ko mākou kino holoʻokoʻa e ka wai. ʻO ka hohonu o ko mākou luʻu ʻana, ʻo ka nui o ke kaomi a mākou e manaʻo ai. ʻOiaʻiʻo, i kēlā me kēia lā ua hoʻopuni ʻia mākou e ka lewa, ka mea e kaomi mau ana i nā ʻāpana a pau o ko mākou kino, e like me ko mākou noho ʻana i lalo o ka wai. E like me ke kai moana, hiki ke hoʻohālikelike ʻia ka ʻili o ka Honua me ka "moana" o ka lewa. Inā he ʻoiaʻiʻo e kaomi pū ana ka lewa i nā ʻāpana a pau o ko mākou kino i nā manawa a pau, no ke aha mākou e manaʻo ʻole ai, me he mea lā aia mākou ma lalo o ke kai? Mālama nā ʻāpana o ko mākou kino i kahi kaomi kūloko e like me ke kaomi o waho. ʻO ia ke kumu ʻaʻole mākou e manaʻo i nā hopena o kēia ʻokoʻa kaomi.
Hoʻololi pū ke kaomi lewa o ka Honua me ke kiʻekiʻe. Eia nō naʻe, ʻokoʻa iki ke kaomi lewa mai ke kaomi o nā wai. He liʻiliʻi loa ka loli o ka nui o nā wai no nā ʻokoʻa liʻiliʻi o ka hohonu, no laila ua manaʻo ʻia ua like ka nui o nā 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. He ʻokoʻa ka nui o ka lewa ma nā kiʻekiʻe like ʻole, no laila ʻaʻole hiki iā mākou ke helu i ke kaomi lewa me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike i loaʻa ma luna. Eia kekahi, ʻaʻohe palena lewa maopopo e hiki ai ke ana ʻia ke kiʻekiʻe. Hoʻololi pū ke kaomi lewa me ke aniau. No ka hoʻoholo ʻana i ke kaomi lewa, lawe mākou i nā ana.
Ana Kaomi
Ua hoʻomohala ʻo Evangelista Torricelli (1608–1647), he haumāna na Galileo, i kahi ʻano hana no ke ana ʻana i ke kaomi lewa i ka makahiki 1643 me ka hoʻohana ʻana i kāna barometer mercury. ʻO ka barometer he ʻōmole aniani lōʻihi i piha i ka mercury. Ua hoʻohuli ʻia ka ʻōmole aniani i piha i ka mercury i loko o kahi kīʻaha i piha pū me ka mercury.
Ke hoʻohuli ʻia kahi ʻōmole aniani e loaʻa ana ka mercury i lalo, ʻaʻole i piha ka hopena o ka ʻōmole me ka mercury, aia wale nō ka mahu mercury nona ke kaomi haʻahaʻa loa a hoʻowahāwahā ʻia (p2 = 0). Ma luna o ka ʻili o ka mercury i loko o ka pā, aia ke kaomi lewa e kuhikuhi ʻia ana i lalo (e kaomi ana ka lewa ma luna o ka mercury i loko o ka pā). Kākoʻo kēia kaomi lewa i ke kolamu o ka mercury i loko o ka ʻōmole aniani. Ma ke kiʻi, ua hōʻailona ʻia ke kaomi lewa e po Hiki ke helu ʻia ka nui o ke kaomi lewa me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike:
p o = ρ gh
Ma muli o nā hopena ana, ʻo ke kaomi lewa awelika ma ka ʻilikai he 1,013 x 10 5 N/m 2. Hoʻohana ʻia ka nui o ke kaomi lewa ma ka ʻilikai e wehewehe i kahi anakahi ʻē aʻe o ke kaomi, ʻo ia hoʻi ka atm (lewa). No laila, 1 atm = 1,013 x 10 5 N/m 2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). ʻO kekahi anakahi o ke kaomi ka pā (hoʻohana pinepine ʻia i ka meteorology). 1 pā = 1,00 x 10 5 N/m 2 = 100 kPa.
Pehea e loaʻa ai ke kumukūʻai o ke kaomi lewa ma luna?
Hoʻohana ke ana ʻana i ke kumumanaʻo 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 kākoʻo i kahi kolamu mercury he 76,0 cm wale nō ke kiʻekiʻe), kahi i kūlike ai ka mahana o ka mercury i hoʻohana ʻia me 0. oC a ʻo ka nui o ka wikiwiki o ka umekaumaha he 9,8 m/s2ʻO ka nui o ka mercury ma kēia kūlana he 13,6 x 103 kg / m3Kaomi lewa:
Ana kaomi
Nui nā mea hana i hoʻohana ʻia e ana i ke kaomi, me ka manometer paipu hāmama.
I loko o kahi manometer paipu hāmama, kahi i ʻano U ai ka paipu, ua hoʻopiha hapa ʻia ka paipu me ka wai (mercury a wai paha). Pili ke kaomi i ana ʻia i ka ʻokoʻa o nā kiʻekiʻe ʻelua o nā wai i hoʻokomo ʻia i loko o ka paipu. Ua helu ʻia ke kaomi me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike:
Ma keʻano laulā, ʻaʻole ka huahana o ρ gh i helu ʻia akā ʻo ke kiʻekiʻe o ka wai (h) no ka mea ua hōʻike ʻia ke kaomi i kekahi manawa ma nā millimeters o ka mercury (mm hg) a i ʻole nā millimeters o ka wai (mm H 2 O). ʻO kekahi inoa no mm hg ʻo torr (i ka hoʻomanaʻo ʻana iā Evangelista Torricelli).
Ma waho aʻe o nā manometers, aia kekahi mau mea ana ʻē aʻe, ʻo ia hoʻi nā barometers aneroid, 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 a laila hoʻohuli ʻia i loko o kahi pā i loaʻa pū ka mercury.
Kaomi i helu ʻia, Kaomi ana a me ke Kaomi Loa
I ka hoʻopiha ʻana i nā kaila kaʻa me ka ea, hoʻohana pinepine ʻia kahi anakahi kaomi ea. Hōʻoia kēia ʻaʻole haʻahaʻa loa ke kaomi o nā kaila a ʻaʻole hoʻi kiʻekiʻe loa. I ka hoʻopiha ʻana i nā kaila me ka ea, ʻo ke kaomi ea wale nō i loko o ka kaila e ana ʻia. ʻAʻole i noʻonoʻo ʻia ke kaomi lewa. ʻAʻole wale i ke ana ʻana i ke kaomi o nā kaila, akā i ka hapa nui o nā ana kaomi ʻē aʻe, ʻaʻole i ana ʻia ke kaomi lewa. Ua kapa ʻia kēia kaomi i ana ʻia he kaomi i ana ʻia. No laila, he aha ka ʻokoʻa ma waena o kēia a me ke kaomi paʻa?
Kaomi piha = kaomi lewa + kaomi i ana ʻia. No laila, no ka loaʻa ʻana o ke kaomi piha, hoʻohui mākou i ke kaomi i ana ʻia i ke kaomi lewa. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, kaomi piha = kaomi holoʻokoʻa. Ma ke ʻano makemakika, hiki ke kākau ʻia kēia penei:
p = pa + p ana
Eia kekahi laʻana, inā ʻo ke kaomi o nā kaila a mākou e ana ai = 100 kPa, a laila ʻo ke kaomi paʻa loa:
p = pa + p ana
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
ʻO ke kaomi piha = 201 kPa.
Aia kekahi huaʻōlelo ʻē aʻe: kaomi anakahi, i ʻike ʻia hoʻi he kaomi anakahi. ʻO ke kaomi anakahi ke kaomi keu ma luna o ke kaomi lewa. No ka laʻana, e noʻonoʻo i ke kaomi o ka huila mokokaikala. Ke hoʻohaʻahaʻa ʻia ka huila mokokaikala, ua like ke kaomi i loko o ka huila me ke kaomi lewa (Kaomi anakahi = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Ke piha ka huila i ka ea, piʻi maoli ke kaomi o ka huila. Ke ʻoi aku ke kaomi o ka huila ma mua o 101 kPa, ua kapa ʻia hoʻi ke kaomi keu he kaomi anakahi.
Nā nīnau hoʻohālike no ke kaomi wai
Laʻana nīnau 1:
Luʻu kahi moku luʻu i ka hohonu o 200 mika. He aha ke kaomi i ʻike ʻia e ka moku luʻu?
ka luʻu ʻana? g = 10 m/s2
Pahana
Ua ʻike ʻia:
Ka hohonu (h) = 200 m
Ka nui o ka wai kai (ρ) = 1,03 x 103 kg / m3 = 1030 kg / m3 (e nānā i ka papa helu mānoanoa)
Kaomi lewa (pa) = 1 atm = 1 x 105 M / m2 = 1x105 (Kg m/s)2)/m2 = 1x105 Kg/ms2
Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Nīnau ʻia: Kaomi
Pane:
Ua hāmama ka pahu no laila ʻaʻole i hoʻokomo ʻia ke kaomi o ka lewa i nā helu ʻana.
Laʻana nīnau 2:
Ua hoʻopiha ʻia kahi waihona wai he 10 mika ke kiʻekiʻe me ka wai. Inā ʻili o ka waihona wai
pani ʻia, he aha ke kaomi wai ma lalo o ka ipu? g = 10 m/s2
Pahana
Ua 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 ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Nīnau ʻia: Kaomi
Pane:
Ua pani ʻia ka pahu no laila ʻaʻole i hoʻokomo ʻia ke kaomi o ka lewa i nā helu ʻana.
Laʻana nīnau 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 ka wai ʻē aʻe?
Pahana
Ua ʻike ʻia:
Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s2
Pae wai (h1) = 50 kenimika
Ka nui o ka wai (ρ1) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000 kg / m3
ʻO ke kiʻekiʻe wai ʻē aʻe (h2) = 30 kenimika
Ka nui o nā wai ʻē aʻe (ρ2) = ?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
Ua like ke kaomi lewa (Pa) a me ka wikiwiki o ka umekaumaha (g), no laila ua hoʻopau ʻia lāua.
Laʻana nīnau 4:
Aia i loko o kahi paipu aniani kahi wai he 10 kenimika ke kiʻekiʻe. ʻO ke kaomi wai ma lalo o ka paipu he 1200 N/m2Inā ʻo g = 10 m/s2. Hoʻowahāwahā i ke kaomi ea. He aha ka nui o ka wai?
A. 800 kg/m3
B. 900 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1300 kg/m3
Kūkākūkā:
Ua ʻike ʻia :
Ketinggian wai (h) = 10 kenimika = 0,1 mika
Kaomi wai (P) ma ke kumu o ka paipu = 1200 N/m2
Ka Hoʻolalelale ʻana o ke Umekaumaha (g) = 10 m/s2
Ua nīnau ʻia :
Ka nui o ka paʻa wai?
Pane :
Ka nui o ka paʻa ʻo ka wai he 1200 kg/m3.
ʻO D ka pane pololei.
Laʻana nīnau 5:
ʻO ka ʻokoʻa o ka ʻili o Mercury i loko o nā kīʻaha i hoʻopili ʻia he 3 cm. ʻO ka nui o ka mercury = 13,6 gr/cm3ʻO ke kiʻekiʻe o ka wai i loko o ka ʻōmole ma ka hema he 10 kenimika. He aha ka nui o ka wai?
A. 800 kg/m3
B. 1030 kg/m3
C. 1080 kg/m3
D. 1300 kg/m3
E. 1360 kg/m3
Kūkākūkā:
Ua ʻike ʻia :
Ke kiʻekiʻe (h) o Mercury = 3 kenimika = 0,03 m
Ka nui o ka mercury = 13,6 gr/cm3 = 13600 kg / m3
Ke kiʻekiʻe (h) o ka wai = 10 kenimika = 0,1 m
Ua nīnau ʻia :
Ka nui o ka paʻa wai?
Pane:
Aia ka ʻōnaehana i ke kūlana o ke kaulike paʻa no laila ke kaomi o ka wai (ka ʻōmole hema) = kaomi o ka mercury (ka ʻōmole ʻākau).
Pea +Pwai = Pea +Pmercury
Ua like ke kaomi o ka ea no laila ua hoʻopau ʻia mai ka hoohalike
P wai = P ea
ʻO C ka pane pololei.
