په مایعاتو کې د فشار په اړه مقاله
په فزیک کې، فشار د هر واحد ساحې د قوې په توګه تعریف شوی، چیرې چې د قوې لوري د سطحې ساحې سره عمودي وي. په ریاضي کې، فشار د P = F / A معادلې لخوا څرګندیږي، چیرې چې P = فشار، F = ځواک او A = د سطحې ساحه. د قوې واحد (F) نیوټن (N) دی، د ساحې واحد مربع متره (m 2 ) دی. ځکه چې فشار د هر واحد ساحې قوه ده، د فشار واحد N/m 2 دی. د N/m 2 بل نوم پاسکل (Pa) دی. پاسکل د بلیس پاسکل د درناوي لپاره د فشار واحد په توګه کارول شوی و.
کله چې مایع په ارام حالت کې وي، مایع یو داسې قوه چمتو کوي چې د تماس ټولې سطحې ته عمودي وي. د مثال په توګه، موږ په شیشه کې اوبه بیاکتنه کوو؛ د اوبو هره برخه د شیشې دیوال ته عمودي لوري سره یو قوه چمتو کوي. نو د اوبو هره برخه د هغه کانټینر د هرې واحد ساحې لپاره عمودي قوه چمتو کوي چې دا یې نیسي. دا د جامد مایع یو له اړینو ځانګړتیاو څخه دی. کله چې مایع په سطحه د عمل قوه پلي کوي، چیرې چې د قوې لوري عمودي نه وي، سطح به د عکس العمل قوه ورکړي چې لوري یې عمودي نه وي. دا به د مایع د جریان لامل شي. مګر فلو، ایډ په آرام حالت کې دی. نو پایله دا ده چې په یوه ثابت مایع کې، د قوې لوري تل د کانټینر سطحې ته عمودي وي.
د جامد مایع بله مهمه ځانګړتیا دا ده چې مایع تل په ټولو لارښوونو کې فشار راوړي. د دې وضاحت د ښه پوهیدو لپاره، یو شی په یوه کانټینر کې دننه کړئ چې په اوبو کې لامبو وهلی شي. که اوبه په ارامه وي، نو شی حرکت نه کوي ځکه چې ورته فشار د شی په ټوله سطحه کار کوي. که د اوبو فشار یو شان نه وي، نو یو بشپړ ځواک به وي، کوم چې به شی د حرکت لامل شي.
[آی آر پي]
د فشار په اړه د ژوروالي اغېز
ژوروالی یا لوړوالی د مایع فشار څنګه اغیزه کوي؟ ایا د سمندري اوبو فشار د 10 مترو په ژوروالي کې د سمندري اوبو فشار سره ورته دی چې د 100 مترو په ژوروالي کې دی؟ راځئ چې په یوه کانټینر کې د اوبو فشار بیاکتنه وکړو لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. د مایع ستنې لوړوالی h او د کراس سیکشنل ساحه A ده. د کانټینر په ښکته برخه کې د اوبو فشار څومره دی؟
w = د اوبو وزن، h = د اوبو د ستنې لوړوالی په یوه سلنډر کانټینر کې، A = د سطحې ساحه، او P فشار دی.
د مایع ستنې وزن دا دی:
ρ = م / وی
م = ρ وی
م = ρ ح الف
د مایع ستنې وزن دا دی:
w = mg = ρ h الف ګرامه
w = وزن، ρ = کثافت، m = کتله، g = د جاذبې سرعت، V = h A = د مایع حجم (h = لوړوالی، A = د سطحې ساحه)
که چیرې پورته معادله د فشار په معادله کې داخل شي:
p = ρ gh → معادله ۱ (تړل شوی کانتینر)
p = pa + ρ gh → معادله 2 (خلاص کانتینر)
pa = اتموسفیر فشار، ρ gh = هایدروسټاټیک فشار
که چیرې خلاص کانتینر اوبه ولري، نو د اوبو په سطحه د اتموسفیر فشار ښکته خوا ته ځي.
د پورته معادلې پر بنسټ، فشار د مایع کثافت او ژوروالي سره مستقیم متناسب دی (د جاذبې سرعت ثابت دی).
که چیرې د لوړوالي توپیر خورا لوی وي (د مثال په توګه په ډیرو ژورو سمندري اوبو کې)، کثافت یو څه توپیر لري. مګر که چیرې د لوړوالي توپیر ډیر مهم نه وي، نو اساسا د مایع کثافت ورته دی، یا توپیر دومره کوچنی دی چې له پامه غورځول کیږي.
موږ کولی شو د پورته معادلې څخه د هر مختلف ژوروالي د فشار توپیر محاسبه کولو لپاره هم کار واخلو. پورته معادله بیا لیکل کیږي:
Δp = ρ g Δh
Δp = د فشار توپیر، Δh = د لوړوالي توپیر
[آی آر پي]
هوایی چاپیریال فشار
کله چې موږ په اوبو کې غوټه وهو، زموږ د بدن ټولې برخې په اوبو پوښل شوي دي. څومره چې ژوره غوټه وهو، هومره فشار مو احساسېږي. هره ورځ موږ د اتموسفیر لخوا هم پوښل شوي یو چې تل زموږ د بدن ټولې برخې فشاروي لکه کله چې موږ په اوبو کې یو. لکه څنګه چې د سمندر په اوبو کې، د ځمکې سطحه د "سمندر پر بنسټ" اتموسفیر سره پرتله کیدی شي. که چیرې اتموسفیر په هر وخت کې زموږ د بدن ټولې برخې فشاروي، نو ولې موږ دا احساس نه کوو، لکه څنګه چې موږ د سمندر په بنسټ کې یو؟ زموږ د بدن حجرې داخلي فشار ساتي چې تقریبا د بهرني فشار سره ورته دی. دا موږ د دې فشار توپیرونو اغیزې نه احساسوي.
د ځمکې اتموسفیر فشار هم د لوړوالي سره بدلون مومي. خو د ځمکې اتموسفیر فشار د مایع څخه توپیر لري. د مایعاتو په کثافت کې بدلونونه د ژوروالي توپیرونو لپاره خورا کوچني دي چې ډیر لوی نه دي نو د مایع کثافت ورته ګڼل کیږي. دا د ځمکې د اتموسفیر د وزن څخه توپیر لري. د ځمکې د اتموسفیر وزن د لوړوالي سره د پام وړ توپیر لري. د هوا کثافت په هر لوړوالي کې توپیر لري نو موږ نشو کولی د پورته اخیستل شوي مساواتو په کارولو سره د اتموسفیر فشار محاسبه کړو. همدارنګه، د اتموسفیر لپاره هیڅ محدودیت نشته چې له هغې څخه لوړوالی اندازه کیدی شي. د اتموسفیر فشار هم د هوا سره توپیر لري. د اتموسفیر فشار د ټاکلو لپاره، موږ اندازه اخلو.
د فشار اندازه کول
د ګالیلیو یو زده کوونکی، ایوانجیلیستا توریسیلي (۱۶۰۸-۱۶۴۷)، په ۱۶۴۳ کال کې د خپل کار د پارې بارومیټر په کارولو سره د اتموسفیر فشار اندازه کولو لپاره یوه لاره جوړه کړه. بارومیټر یو اوږد شیشې ټیوب دی، په کوم کې چې ټیوب د پارې څخه ډک شوی دی. ښه، د شیشې ټیوب چې پارې لري په یوه لوښي کې بدل شوی چې د پارې څخه هم ډک شوی دی.
کله چې د شیشې پایپ چې پارا لري، بیرته راګرځول کیږي، د ټیوب پای د پارې څخه نه ډکیږي؛ مینځپانګه یوازې د پارې بخار دی، فشار دومره کوچنی دی چې له پامه غورځول کیږي (p2 = 0). د پارې په سطحه چې د پلیټ دننه ده، یو اتموسفیر فشار شتون لري چې ښکته خوا ته لارښوونه کیږي (اتفوسفیر په پلیټ کې پارا فشاروي). اتموسفیر فشار د شیشې پایپ کې د پارې ستنه ساتي. په انځور کې، د اتموسفیر فشار د po لخوا ښودل شوی. د اتموسفیر فشار اندازه د مساوات په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
p o = ρ gh
د اندازه کولو د پایلو پر بنسټ، د سمندر په سطحه د اتموسفیر فشار اوسط 1.013 x 10 5 N/m 2 دی . د سمندر په سطحه د اتموسفیر فشار اندازه د نورو فشار واحدونو تعریف کولو لپاره کارول کیږي، یعنې atm (اتموسفیر). نو 1 atm = 1.013 x 10 5 N/m 2 = 101.3 kPa (kPa = کیلو پاسکلونه). د فشار بل واحد بار دی (ډیری وختونه په هوا پېژندنه کې کارول کیږي). 1 بار = 1.00 x 10 5 N / m 2 = 100 kPa.
[آی آر پي]
پورته اتموسفیر فشار څنګه ترلاسه کیږي؟
اندازه کول د توریسیلي لخوا پورته ښودل شوي اصول کاروي. د پارې ستنې لوړوالی کارول شوی 76 سانتي متره دی (د اتموسفیر فشار یوازې د پارې ستنې ساتلی شي چې یوازې 76.0 سانتي متره لوړوالی ته رسیږي)، چیرې چې د پارې تودوخه په سمه توګه 0 o C کارول کیږي او د جاذبې د سرعت شدت 9.8 m/s دی 2. پدې حالت کې د پارې وزن 13.6 x 10 3 kg/m3 دی . د اتموسفیر فشار:
p o = ρ gh
p o = (13.6 x 10 3 kg/m 3 )(9.8 m/s 2 )(76 cm)
p o = (۱۳.۶ x ۱۰ ۳ کیلوګرامه/متر ۳ )(۹.۸ متر/ثانیه ۲ )(۷۶ x ۱۰ -۲ متر)
p o = 101.3 x 10 3 N/m 2
p o = 1.013 x 10 5 N/m 2
p o = ۱ اتم
د فشار وسایل
د فشار اندازه کولو لپاره ډیری وسایل کارول کیږي، په شمول د خلاص ټیوب مانومیټرونه.
په یوه خلاص ټیوب مانومیټر کې، چیرې چې ټیوب U شکل لري، ځینې ټیوبونه د مایع (پارا یا اوبه) څخه ډک شوي دي. اندازه شوی فشار د هغه مایع د دوو لوړوالیو توپیر سره تړاو لري چې په ټیوب کې ډک شوي. د فشار اندازه د معادلې په کارولو سره محاسبه کیږي:
p = p a + ρ gh
p a = د اتموسفیر فشار
ρ gh = اندازه شوی فشار
ρ = د مایع کثافت
عموما د ρ gh محصول نه محاسبه کیږي بلکه د مایع لوړوالی (h) محاسبه کیږي ځکه چې فشار ځینې وختونه د پارې په ملی متر (mm Hg) یا د اوبو په ملی متر (mm H 2 O) کې ورکول کیږي. د mm hg بل نوم تور دی (د ایوانجیلیستا توریسیلي په ویاړ).
د مانومیټرونو سربیره، نور ګیجونه هم شتون لري لکه د انیرایډ بارومیټرونه، دواړه میخانیکي او بریښنایی، په شمول د ټایر فشار ګیجونه، او نور. هغه وسیله چې د توریسیلي لخوا د اتموسفیر فشار اندازه کولو لپاره کارول کیږي د پارې بارومیټر هم ویل کیږي، په کوم کې چې د شیشې ټیوب د پارې څخه ډک شوی وي.
[آی آر پي]
د ګیج فشار او مطلق فشار
مطلق فشار = اتموسفیر فشار + اندازه شوی فشار. نو د مطلق فشار ترلاسه کولو لپاره، موږ د اتموسفیر فشار سره ګیج فشار اضافه کوو. په بل عبارت، مطلق فشار = ټول فشار. په ریاضي ډول لیکل کیدی شي:
p = پا + pg
د مثال په توګه که چیرې د ټایر فشار چې موږ یې اندازه کوو = 100 kPa، نو مطلق فشار دا دی:
p = p a + p g
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
د مطلق فشار اندازه = 201 kPa
د مثال ستونزه ۱:
یو اوبتل د ۲۰۰ مترو په ژوروالي کې غوټه وهي. هغه فشار چې اوبتل یې تجربه کوي څومره دی؟ g = ۱۰ متر/سیکنډه ۲
پیژندل شوی:
ژوروالی (h) = 200 متره
د سمندري اوبو کثافت (ρ) = 1.03 x 10 3 kg/m3 = 1030 kg/ m3
د اتموسفیر فشار (pa) = 1 atm = 1 x 10 5 N/m 2 = 1 x 10 5 (Kg m/s 2 )/m 2 = 1 x 10 5 Kg/ms 2
د جاذبې قوې چټکتیا (g) = 10 m/s 2
غوښتل شوي:
حل:
p = پا + ρ ګ
p = 1 x 10 5 kg/ms 2 + (1030 kg/m 3 )(10 m/s 2 )(200 m)
p = 1 x 10 5 kg/ms 2 + 2060000 kg/ms 2
p = 1 x 10 5 kg/ms 2 + 20.6 x 10 5 kg/ms 2
p = 21.6 x 10 5 kg/ms 2
مخ = ۲۰ x ۱۰ ۵ ن/متر ۲
p = 21.6 x 10 5 پا
کانټینر خلاص دی نو د اتموسفیر فشار په محاسبه کې شامل نه دی.
د مثال ستونزه ۱:
د اوبو یوه زیرمه A ډکه ده چې د اوبو څخه ډکه ده او لوړوالی یې ۱۰ متره دی. که چیرې د اوبو زیرمې سطحه تړل شوې وي، نو د کانټینر په ښکته برخه کې د اوبو فشار څومره دی؟ g = ۱۰ متر/ ثانیې ۲
پیژندل شوی:
لوړوالی (h) = 10 متره
د اوبو کثافت (ρ) = 1,00 x 10 3 kg/m3 = 1000 kg/ m3
د اتموسفیر فشار (pa) = 1 atm = 1 x 10 5 N/m 2 = 1 x 10 5 (kg m/s 2 ) / m 2 = 1 x 10 5 Kg/ms 2
د جاذبې قوې چټکتیا (g) = 10 m/s 2
غوښتل شوي: فشار
حل:
p = ρ ګ
p = (۱۰۰۰ کیلوګرامه/متر ۳ )(۱۰ متر/ثانیه ۲ )(۲۰۰ متر)
p = ۲۰۰۰،۰۰۰ کیلوګرامه/ملی ثانیې ۲
p = 20 x 10 5 kg/ms 2
مخ = ۲۰ x ۱۰ ۵ ن/متر ۲
p = 20 x 10 5 پا
کانټینر تړل شوی ترڅو د اتموسفیر فشار په محاسبه کې شامل نه شي.
د مثال ستونزه ۱:
د اوبو د ستنې لوړوالی (ښي اړخ ته) = 50 سانتي متره، پداسې حال کې چې د بل مایع ستنې لوړوالی (چپ اړخ ته) = 30 سانتي متره دی. د نورو مایعاتو کثافت څومره دی؟
پیژندل شوی:
د جاذبې قوې چټکتیا (g) = 10 m/s 2
د اوبو لوړوالی (h 1 ) = 50 سانتي متره
د اوبو کثافت (ρ 1 ) = 1 x 10 3 kg/m3 = 1000 kg/ m3
د بل مایع لوړوالی (h 2 ) = 30 سانتي متره
مطلوب: د بل مایع کثافت
حل:
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
ρ ۱ ح ۱ = ρ ۲ ح ۲
ρ ۲ = ρ ۱ ساعت ۱ / ساعت ۲
ρ ۲ = (۵۰ سانتي متره) (۱۰۰۰ کیلوګرامه/متر ۳ ) / ۳۰ سانتي متره
ρ ۲ = ۱۶۶۶.۷ کیلوګرامه/متر ۳
[آی آر پي]
