Nkhani yokhudza Kupanikizika mu Zamadzimadzi
In physics, kupanikizika kumatanthauzidwa ngati mphamvu pa gawo lililonse, komwe kayendetsedwe ka mphamvuyo kali kolunjika ku dera la pamwamba. Mwa masamu, kupanikizika kumafotokozedwa ndi equation P = F / A, pomwe P = kupanikizika, F = mphamvu ndi A = dera la pamwamba. Gawo la mphamvu (F) ndi Newton (N), gawo la dera ndi mita lalikulu (m).2Popeza kupanikizika ndi mphamvu pa dera lililonse, gawo la kupanikizika ndi N/m2Dzina lina la N/m2 ndi Pascal (Pa). Pascal ankagwiritsidwa ntchito ngati gawo lothandizira kulemekeza Blaise Pascal.
Madzi akapuma, madziwo amapereka mphamvu yolunjika pamwamba pa chinthu chonsecho. Mwachitsanzo, timayang'ananso madzi omwe ali mugalasi; gawo lililonse la madzi limapereka mphamvu yokhala ndi njira yolunjika kukhoma lagalasi. Chifukwa chake gawo lililonse la madzi limapereka mphamvu yolunjika ku gawo lililonse la chidebe chomwe chilimo. Ichi ndi chimodzi mwazinthu zofunika kwambiri za madzi osasunthika. Madziwo akagwiritsa ntchito mphamvu yochitapo kanthu pamwamba, komwe njira ya mphamvuyo si yolunjika, pamwamba pake pamapereka mphamvu yochitapo kanthu yomwe njira yake si yolunjika. Izi zimapangitsa kuti madziwo ayende. Koma chimfine, id, chili pa nthawi yopuma. Chifukwa chake, mumadzi osakhazikika, njira ya mphamvuyo nthawi zonse imakhala yolunjika pamwamba pa chidebecho.
Chinthu china chofunika cha madzi osasinthasintha ndichakuti madzi nthawi zonse amakhala ndi mphamvu mbali zonse. Kuti mumvetse bwino kufotokozera kumeneku, ikani chinthu chomwe chingayandama m'madzi mu chidebe. Ngati madzi ali pamalo opumulira, ndiye kuti chinthucho sichikuyenda chifukwa mphamvu yomweyo imagwira ntchito pamwamba pa chinthucho. Ngati mphamvu ya madzi si yofanana, ndiye kuti padzakhala mphamvu yonse, yomwe idzapangitsa chinthucho kusuntha.
Zotsatira za kuya kwa madzi pa kuthamanga kwa magazie
Kodi kuya kapena kutalika kumakhudza bwanji kuthamanga kwa madzi? Kodi kuthamanga kwa madzi a m'nyanja pa kuya kwa mamita 10 ndikofanana ndi kuthamanga kwa madzi a m'nyanja pa kuya kwa mamita 100? Tiyeni tiwone kuthamanga kwa madzi mu chidebe monga momwe zasonyezedwera pachithunzichi. Kutalika kwa mzere wamadzi ndi h ndipo dera lopingasa A. Kodi kuthamanga kwa madzi pansi pa chidebe ndi kotani?
w = kulemera kwa madzi, h = kutalika kwa mzati wa madzi mu chidebe chozungulira, A = malo a pamwamba, ndipo P ndi kupanikizika.
Kulemera kwa mzere wamadzimadzi ndi:
ρ = m / V
m = ρ V
m = ρ h A
Kulemera kwa mzere wamadzimadzi ndi:
w = mg = ρ h A g
w = kulemera, ρ = kuchulukana, m = kulemera, g = kufulumira kwa mphamvu yokoka, V = h A = kuchuluka kwa madzi (h = kutalika, A = malo a pamwamba)
Ngati equation yomwe ili pamwambapa yalowetsedwa mu equation ya kupanikizika:
p = ρ gh → Equation 1 (chidebe chotsekedwa)
p = pa + ρ gh → Equation 2 (chidebe chotseguka)
pa = kupanikizika kwa mpweya, ρ gh = kupanikizika kwa hydrostatic
Ngati chidebe chotseguka chili ndi madzi, mphamvu ya mpweya imatsikira pansi pamwamba pa madzi.
Kutengera ndi equation yomwe ili pamwambapa, kuthamanga kwa madzi kumakhala kofanana ndi kuchuluka ndi kuzama kwa madzi (kuthamanga kwa mphamvu yokoka kumakhala kosalekeza).
Ngati kusiyana kwa kutalika kuli kwakukulu (monga m'madzi akuya kwambiri a m'nyanja), kuchuluka kwake kumakhala kosiyana pang'ono. Koma ngati kusiyana kwa kutalika sikuli kwakukulu kwambiri, kwenikweni kuchuluka kwa madziwo ndi komweko, kapena kusiyana kwake ndi kochepa kwambiri kotero kuti sikunyalanyazidwa.
Tingagwiritsenso ntchito equation yomwe ili pamwambapa kuti tiwerenge kusiyana kwa kuthamanga pa kuya kulikonse kosiyana. Equation yomwe ili pamwambapa yalembedwanso:
Δp = ρ g Δh
Δp = kusiyana kwa kuthamanga, Δh = kusiyana kwa kutalika
Kupanikizika Kwambiri
Tikamamira m'madzi, ziwalo zonse za thupi lathu zimakutidwa ndi madzi. Tikamamira kwambiri, timamva kupanikizika kwakukulu. Tsiku lililonse timakutidwanso ndi mlengalenga womwe nthawi zonse umaletsa ziwalo zonse za thupi lathu monga momwe zilili m'madzi. Monga momwe zilili m'madzi a m'nyanja, pamwamba pa dziko lapansi tingayerekezeredwe ndi mlengalenga "wochokera m'nyanja". Ngati mlengalenga umaletsa ziwalo zonse za thupi lathu nthawi iliyonse, bwanji sitikumva, ngati kuti tili pansi pa nyanja? Maselo athu a thupi amasunga kupanikizika kwamkati komwe kuli kofanana ndi kukakamizidwa kwakunja. Izi zimatipangitsa kuti tisamve zotsatira za kusiyana kwa kupanikizika kumeneku.
Kuthamanga kwa mpweya wa dziko lapansi kumasinthanso ndi kutalika. Koma kuthamanga kwa mpweya wa dziko lapansi kumasiyana ndi madzi. Kusintha kwa kuchuluka kwa madzi ndi kochepa kwambiri pa kusiyana kwa kuya komwe sikuli kwakukulu kwambiri kotero kuti kuchuluka kwa madzi kumaonedwa kuti ndi kofanana. Izi ndi zosiyana ndi kulemera kwa mpweya wa dziko lapansi. Kulemera kwa mpweya wa dziko lapansi kumasiyana kwambiri ndi kutalika. Kuchuluka kwa mpweya pa kutalika kulikonse kumasiyana kotero kuti sitingathe kuwerengera kuthamanga kwa mpweya pogwiritsa ntchito ma equation omwe atengedwa pamwambapa. Komanso, palibe malire pa mlengalenga momwe kutalika kungayesedwere. Kuthamanga kwa mpweya kumasiyananso ndi nyengo. Kuti tidziwe kuthamanga kwa mpweya, timayesas.
Kuyeza Kupanikizika
Evangelista Torricelli (1608-1647), wophunzira wa Galileo, anapanga njira yoyezera kuthamanga kwa mpweya mu 1643 pogwiritsa ntchito mercury barometer ya ntchito yake. Barometer ndi chubu chagalasi chachitali, momwe chubucho chimadzazidwa ndi mercury. Chabwino, chubu chagalasi chokhala ndi mercury chimasinthidwa kukhala mbale yomwe yadzazidwanso ndi mercury.
Pamene chitoliro chagalasi chokhala ndi mercury chatembenuzidwa, kumapeto kwa chubucho sikudzazidwa ndi mercury; zomwe zili mkati mwake ndi nthunzi ya mercury yokha, kupanikizika kumakhala kochepa kwambiri kotero kuti sikunyalanyazidwa (p2 = 0). Pamwamba pa mercury yomwe ili mkati mwa mbale, pali kupanikizika kwa mlengalenga komwe kumatsogozedwa pansi (mlengalenga umakankhira mercury pa mbale). Kupanikizika kwa mlengalenga kumasunga mzati wa mercury mu chitoliro chagalasi. Pachithunzichi, kupanikizika kwa mlengalenga kumaimiridwa ndi po. Kuchuluka kwa kupsinjika kwa mlengalenga kumatha kuwerengedwa pogwiritsa ntchito equation:
po = ρ gh
Kutengera ndi zotsatira za muyeso, avareji ya kuthamanga kwa mpweya pamadzi ndi 1.013 x 105 N / m2Kuchuluka kwa kuthamanga kwa mpweya pamlingo wa nyanja kumagwiritsidwa ntchito pofotokoza mayunitsi ena othamanga, omwe ndi atm (mpweya). Chifukwa chake 1 atm = 1.013 x 105 N / m2 = 101.3 kPa (kPa = kilo pascals). Chigawo china cha kupanikizika ndi bala (nthawi zambiri chimagwiritsidwa ntchito mu meteorology). Bala 1 = 1.00 x 105 N / m2 = 100 kPa.
Kodi kuthamanga kwa mpweya komwe kuli pamwambaku kumapezeka bwanji?
Muyesowu umagwiritsa ntchito mfundo zomwe zawonetsedwa ndi Torricelli pamwambapa. Kutalika kwa chigawo cha mercury chomwe chagwiritsidwa ntchito ndi 76 cm (kupanikizika kwa mlengalenga kumatha kugwira chigawo cha mercury chomwe chimafika kutalika kwa 76.0 cm), pomwe kutentha kwa mercury kumagwiritsidwa ntchito ndendende 0 oC ndipo kukula kwa kufulumira kwa mphamvu yokoka ndi 9.8 m/s2Kulemera kwa mercury mu mkhalidwe uwu ndi 13.6 x 103 kg / m3Kupanikizika kwa mpweya:
po = ρ gh
po = (13.6 x 103 kg / m3)(9.8 m/s2)(76 cm)
po = (13.6 x 103 kg / m3)(9.8 m/s2)(76 x 10-2 m)
po = 101.3x10 pa3 N / m2
po = 1.013x10 pa5 N / m2
po = 1 atm
Anzanu zida
Pali zida zambiri zomwe zimagwiritsidwa ntchito poyeza kuthamanga kwa magazi, kuphatikizapo ma manometer otseguka a chubu.
Mu manometer yotseguka ya chubu, komwe chubucho chili ndi mawonekedwe a U, machubu ena amadzazidwa ndi madzi (mercury kapena madzi). Kupanikizika komwe kumayesedwa kumalumikizidwa ndi kusiyana kwa kutalika kwa madzi omwe amadzazidwa mu chubucho. Kuchuluka kwa kuthamanga kumawerengedwa pogwiritsa ntchito equation:
p = pa + ρ gh
pa = kupanikizika kwa mlengalenga
ρ gh = kupanikizika koyezedwa
ρ = kuchuluka kwa madzi
Kawirikawiri si chinthu chomwe chimawerengedwa ρ gh koma kutalika kwa madzi (h) chifukwa nthawi zina kuthamanga kumaperekedwa mu mamilimita a mercury (mm Hg) kapena mamilimita a madzi (mm H2Oh). Dzina lina mm hg ndi torr (polemekeza Evangelista Torricelli).
Kuwonjezera pa manometers, palinso ma gauge ena monga aneroid barometers, onse amakina ndi amagetsi, kuphatikizapo ma gauge a kuthamanga kwa matayala, ndi zina zotero. Chida chomwe Torricelli amagwiritsa ntchito poyeza kuthamanga kwa mpweya chimatchedwanso mercury barometer, momwe chubu chagalasi chimadzazidwa ndi mercury.
Kupanikizika kwa Gauge ndi Kupanikizika Kwambiri
Kupanikizika kotheratu = kupanikizika kwa mlengalenga + kupanikizika koyezedwa. Kotero kuti tipeze kupanikizika kotheratu, tawonjezera geji Kupanikizika ndi kupanikizika kwa mpweya. Mwa kuyankhula kwina, kupanikizika kwathunthu = kupsinjika konse. Mwa masamu zitha kulembedwa:
p = pa + pg
Mwachitsanzo, ngati kuthamanga kwa tayala komwe timayesa = 100 kPa, ndiye kuti kuthamanga kwathunthu ndi:
p = pa +pg
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Kuchuluka kwa kupanikizika kwathunthu = 201 kPa
Chitsanzo cha vuto 1:
Sitima yapamadzi imamira pansi pamadzi mpaka mamita 200. Kodi mphamvu ya sitima yapamadzi imakumana ndi chiyani? g = 10 m/s2
Zodziwika:
Kuzama (h) = 200 m
Kuchuluka kwa madzi a m'nyanja (ρ) = 1.03 x 103 kg / m3 = 1030kg/m3
Kupanikizika kwa mpweya (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1x10 pa5 (Kg m/s2)/m2 = 1x10 pa5 Kg/ms2
Kuthamanga kwa mphamvu yokoka (g) = 10 m/s2
Akufuna:
Yankho:
p = pa + ρ gh
p = 1 x 105 makilogalamu/ms2 + (1030 kg/m23)(10 m/s2(200 m)
p = 1 x 105 makilogalamu/ms2 + 2060000 kg/ms2
p = 1 x 105 makilogalamu/ms2 +20.6x10 pa5 makilogalamu/ms2
p = 21.6 x 105 makilogalamu/ms2
p = 21.6 x 105 N / m2
p = 21.6 x 105 Pa
Chidebecho chili chotseguka kotero kuti kuthamanga kwa mpweya kusaphatikizidwe mu kuwerengera.
Chitsanzo cha vuto 2:
Chosungira madzi Chodzaza ndi kutalika kwa mamita 10 chodzaza ndi madzi. Ngati pamwamba pa chosungira madzi chatsekedwa, kodi mphamvu ya madzi pansi pa chidebecho ndi yotani? g = 10 m/s2
Zodziwika:
Kutalika (h) = 10 m
Kuchuluka kwa madzi (ρ) = 1,00 x 103 kg / m3 = 1000kg/m3
Kupanikizika kwa mpweya (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / m2 = 1x10 pa5 (kg m/s2) / m2 = 1x10 pa5 Kg/ms2
Kuthamanga kwa mphamvu yokoka (g) = 10 m/s2
Akufuna: Anzanu
Yankho:
p = ρ gh
p = (1000 kg/m3)(10 m/s2(200 m)
p = 2000,000 kg/ms2
p = 20 x 105 makilogalamu/ms2
p = 20 x 105 N / m2
p = 20 x 105 Pa
Chidebecho chatsekedwa kotero kuti kuthamanga kwa mpweya kusaphatikizidwe mu kuwerengera.
Chitsanzo cha vuto 3:
Kutalika kwa mzere wa madzi (kumanja) = 50 cm, pomwe kutalika kwa mzere wina wamadzimadzi (kumanzere) = 30 cm. Kodi kuchuluka kwa madzi ena ndi kotani?
Zodziwika:
Kuthamanga kwa mphamvu yokoka (g) = 10 m/s2
Kutalika kwa madzi (h)1) = 50 cm
Kuchuluka kwa madzi (ρ)1) = 1 x 103 kg / m3 = 1000kg/m3
Kutalika kwa madzi ena (h2) = 30 cm
Akufuna: Kuchuluka kwa madzi ena
Yankho:
pa + ρ1 gh1 = pa + ρ2 gh2
ρ1 h1 = ρ2 h2
ρ2 = ρ1 h1 / h2
ρ2 = (50 cm)(1000 kg/m3) / 30 cm
ρ2 = 1666.7kg/m3
