د مایع فشار مواد
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. څرنګه 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 په ویاړ د فشار واحد په توګه کارول کیږي.
کله چې یو مایع په آرام حالت کې وي، نو دا د ټولې هغه سطحې سره عمودي قوه کاروي چې ورسره په تماس کې وي. د مثال په توګه، په یوه شیشه کې اوبه په پام کې ونیسئ؛ د اوبو هره برخه د شیشې دیوال سره عمودي قوه کاروي. له همدې امله، د اوبو هره برخه د هغه کانټینر د هرې واحد ساحې سره عمودي قوه کاروي چې دا یې نیسي. دا د جامد مایع، په آرام حالت کې مایع یو مهم ملکیت دی. کله چې یو مایع په یوه سطحه قوه کاروي، چیرې چې قوه عمودي نه وي، سطح به د عکس العمل قوه وکاروي، او عمودي هم نه وي. دا به د مایع د جریان لامل شي. په هرصورت، په حقیقت کې، مایع په آرام حالت کې پاتې کیږي. له همدې امله، په آرام حالت کې مایع کې، قوه تل د هغه کانټینر سطحې سره عمودي وي چې دا یې نیسي.
د مایع بل مهم ځانګړتیا د آرام په حالت کې دا ده چې دا تل په ټولو خواوو فشار راوړي. د دې د ښه پوهیدو لپاره، یو لامبو وهونکی شی د اوبو په یوه کانټینر کې ځای په ځای کړئ. که اوبه په بشپړه توګه ولاړې وي، نو شی به ثابت پاتې شي ځکه چې د هغې په ټوله سطحه فشار مساوي دی. که چیرې د اوبو فشار غیر مساوي وي، نو یو خالص ځواک به وي، کوم چې به شی ته د حرکت ورکولو لامل شي.
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 په پام کې ونیسو لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. د مایع ستنې لوړوالی h دی او د هغې د کراس سیکشن 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.
معلومات:
w = جاذبه
ρ = کثافت
m = کتله
g = د جاذبې قوې له امله سرعت
V = hA = د مایع ستنې حجم (h = لوړوالی، A = د سطحې مساحت)
که موږ دا د فشار معادلې سره یوځای کړو، موږ ترلاسه کوو:
p = ρ gh → معادله ۱ (تړل شوی کانتینر)
p = pa + ρ gh → معادله 2 (خلاص کانتینر)
معلومات:
pa = د اتموسفیر فشار
ρ gh = هایدروسټاټیک فشار
په پورته انځور کې، د اتموسفیر فشار نه دی ښودل شوی، مګر په حقیقت کې، که چیرې هغه کانټینر چې اوبه لري خلاص وي، د اتموسفیر فشار به د اوبو په سطحه هم عمل وکړي، کوم چې ښکته لوري ته متوجه دی.
د پورته معادلې پر بنسټ، داسې ښکاري چې فشار د مایع کثافت او ژوروالي سره مستقیم متناسب دی (د جاذبې سرعت ثابت پاتې کیږي). لکه څنګه چې د مایع ژوروالی زیاتیږي، فشار هم زیاتیږي. مایعات د پورته مایع وزن له امله تقریبا د فشار وړ ندي، نو د مایع کثافت ثابت پاتې کیږي. که چیرې د لوړوالي توپیر ډیر لوی وي (د مثال په توګه، په ډیر ژور سمندري اوبو کې)، کثافت یو څه توپیر لري. په هرصورت، که چیرې د لوړوالي توپیر ډیر لوی نه وي، د مایع کثافت اساسا ورته دی یا توپیر دومره کوچنی دی چې له پامه غورځول کیدی شي.
موږ کولی شو د پورته معادلې څخه د فشار توپیر په مختلفو ژورو کې محاسبه کولو لپاره هم کار واخلو. پورته معادله په لاندې ډول بیا لیکل کیدی شي:
د اتموسفیر فشار
کله چې موږ د اوبو لاندې ډوبېدو، زموږ ټول بدن د اوبو سره پوښل شوی دی. څومره چې موږ ژور ډوبېدو، هومره فشار موږ احساس کوو. په حقیقت کې، هره ورځ موږ د اتموسفیر سره هم پوښل شوي یو، کوم چې په دوامداره توګه زموږ د بدن په ټولو برخو فشار راوړي، لکه څنګه چې موږ د اوبو لاندې یو. لکه څنګه چې په سمندري اوبو کې، د ځمکې سطحه د اتموسفیر "سمندري سطح" سره پرتله کیدی شي. که دا ریښتیا وي چې اتموسفیر هم زموږ د بدن په ټولو برخو فشار راوړي، نو ولې موږ دا احساس نه کوو، لکه څنګه چې موږ د سمندر په ښکته کې یو؟ زموږ د بدن حجرات داخلي فشار ساتي چې تقریبا د بهرني فشار سره ورته دی. له همدې امله موږ د دې فشار توپیر اغیزې نه احساسوو.
د ځمکې د اتموسفیر فشار هم د لوړوالي سره بدلون مومي. په هرصورت، د اتموسفیر فشار د مایعاتو څخه یو څه توپیر لري. د مایعاتو په کثافت کې بدلون د ژوروالي د کوچنیو توپیرونو لپاره خورا کوچنی دی، نو د مایعاتو کثافت ورته ګڼل کیږي. دا د ځمکې د اتموسفیر د کثافت څخه توپیر لري. د ځمکې د اتموسفیر کثافت د لوړوالي سره د پام وړ توپیر لري. په مختلفو لوړوالي کې د هوا کثافت توپیر لري، نو موږ نشو کولی د پورته اخیستل شوي معادلې په کارولو سره د اتموسفیر فشار محاسبه کړو. سربیره پردې، د اتموسفیر کومه روښانه پوله نشته چې له هغې څخه لوړوالی اندازه 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 پارې بارومیټر په کارولو سره د اتموسفیر فشار اندازه کولو لپاره یوه طریقه رامینځته کړه. بارومیټر د یوې اوږدې شیشې ټیوب څخه جوړ و چې له پارې ډک و. د پارې ډک شیشې ټیوب په یوه لوښي کې چې له پارې ډک و، التهاب شوی و.
کله چې د شیشې ټیوب چې پارا لري، پورته وګرځول شي، د ټیوب پای د پارا څخه نه ډکیږي، دا یوازې د پارا بخار لري چې فشار یې دومره کوچنی دی چې له پامه غورځول کیږي (p2 = 0). په پلیټ کې د پارې په سطحه، د اتموسفیر فشار شتون لري چې ښکته لوري ته لارښوونه کیږي (اتموسفیر په پلیټ کې د پارې په فشار راوړي). دا اتموسفیر فشار د شیشې ټیوب کې د پارې ستنې ملاتړ کوي. په انځور کې، د اتموسفیر فشار د p لخوا سمبول شوی دی.o د اتموسفیر فشار شدت د معادلې په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
p o = ρ gh
د اندازه کولو د پایلو پر بنسټ، د سمندر په سطحه د اتموسفیر اوسط فشار 1,013 x 10 5 N/m 2 دی . د سمندر په سطحه د اتموسفیر فشار شدت د فشار د بل واحد تعریف کولو لپاره کارول کیږي، یعنی atm (اتموسفیر). نو 1 atm = 1,013 x 10 5 N/m 2 = 101,3 kPa (kPa = کیلو پاسکل). 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.
پورته د اتموسفیر فشار ارزښت څنګه ترلاسه کیږي؟
اندازه کول د توریسیلي لخوا پورته ښودل شوي اصل څخه کار اخلي. د کارول شوي پارې ستنې لوړوالی 76 سانتي متره دی (د اتموسفیر فشار یوازې د پارې ستنې ملاتړ کولی شي چې یوازې 76,0 سانتي متره لوړ وي)، چیرې چې د کارول شوي پارې تودوخه دقیقا 0 وي. oC او د جاذبې سرعت شدت 9,8 m/s دی2. په دې حالت کې د پارې کثافت ۱۳.۶ x ۱۰ دی3 کيلوګرام / متر3د اتموسفیر فشار:
د فشار ګیج
د فشار اندازه کولو لپاره ډیری وسایل کارول کیږي، په شمول د خلاص ټیوب مانومیټر.
په یوه خلاص ټیوب مانومیټر کې، چیرې چې ټیوب U شکل لري، ټیوب په جزوي ډول د مایع (پارا یا اوبو) څخه ډک شوی. اندازه شوی فشار د ټیوب ته د داخل شوي مایعاتو د دوه لوړوالیو توپیر سره تړاو لري. فشار د معادلې په کارولو سره محاسبه کیږي:
په عمومي توګه، دا د ρ gh محصول نه دی چې 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 څرګندیږي. د mm hg بل نوم تور دی (د ایوانجیلیستا توریسیلي په یاد کې).
د مانومیټرونو سربیره، د اندازه کولو نور وسایل 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، چیرې چې د شیشې ټیوب د پارې څخه ډک کیږي او بیا په یوه پلیټ کې بدلیږي چې پارې هم لري.
درجه بندي شوی فشار، د ګیج فشار او مطلق فشار
کله چې د موټر ټایرونه هوا سره ډکوئ، د هوا د فشار ګیج معمولا کارول کیږي. دا ډاډ ورکوي چې د ټایر فشار نه ډیر ټیټ دی او نه ډیر لوړ. کله چې ټایرونه هوا سره ډکوئ، یوازې د ټایر دننه د هوا فشار اندازه کیږي. اتموسفیر فشار په پام کې نه نیول کیږي. نه یوازې د ټایر فشار اندازه کولو پرمهال، بلکه په ډیری نورو فشار اندازه کولو کې هم، اتموسفیر فشار نه اندازه کیږي. دا اندازه شوی فشار د اندازه شوي فشار په نوم یادیږي. نو، د دې او مطلق فشار ترمنځ څه توپیر دی؟
مطلق فشار = اتموسفیر فشار + اندازه شوی فشار. نو د مطلق فشار ترلاسه کولو لپاره، موږ اندازه شوی فشار د اتموسفیر فشار سره اضافه کوو. په بل عبارت، مطلق فشار = ټول فشار. په ریاضيکي توګه، دا په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
p = pa + p اندازه
د مثال په توګه، که چیرې د ټایر فشار چې موږ یې اندازه کوو = 100 kPa، نو مطلق فشار دا دی:
p = pa + p اندازه
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
مطلق فشار = 201 kPa.
یو بل اصطلاح هم شته: د ګیج فشار، چې د ګیج فشار په نوم هم پیژندل کیږي. د ګیج فشار د اتموسفیر فشار څخه پورته اضافي فشار دی. د مثال په توګه، د موټرسایکل د ټایر فشار په پام کې ونیسئ. کله چې د موټرسایکل ټایر خراب شي، د ټایر دننه فشار د اتموسفیر فشار سره مساوي وي (د اتموسفیر فشار = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). کله چې ټایر له هوا ډک شي، د ټایر فشار په طبیعي ډول لوړیږي. کله چې د ټایر فشار له 101 kPa څخه ډیر شي، اضافي فشار ته د ګیج فشار هم ویل کیږي.
د مایع فشار نمونې پوښتنې
د مثال پوښتنه ۱:
یو اوبتل د ۲۰۰ مترو په ژوروالي کې ډوبېږي. د اوبتل لخوا تجربه شوی فشار څومره دی؟
غوټه؟ g = 10 m/s2
بحث
دا معلومه ده چې:
ژوروالی (h) = 200 متره
د سمندر د اوبو کثافت (ρ) = ۱.۰۳ x ۱۰3 کيلوګرام / متر3 = 1030 kg/m3 (د کثافت جدول وګورئ)
د اتموسفیر فشار (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / م2 = 1x105 (کیلو ګرامه م/سیکنډ2)/متر2 = 1x105 کیلوګرام/ملی ثانیې2
د جاذبې قوې له امله سرعت (g) = 10 m/s2
پوښتنه وشوه: فشار
ځواب:
کانټینر خلاص دی نو د اتموسفیر فشار په محاسبه کې شامل نه دی.
د مثال پوښتنه ۱:
د اوبو یوه ۱۰ متره لوړه زیرمه له اوبو ډکه شوې ده. که چیرې د اوبو زیرمې سطحه
تړل شوی، د کانتینر په ښکته برخه کې د اوبو فشار څومره دی؟ g = 10 m/s2
بحث
دا معلومه ده چې:
لوړوالی (h) = 10 متره
د اوبو کثافت (ρ) = ۱.۰۰ x ۱۰3 کيلوګرام / متر3 = 1000 kg/m3
د اتموسفیر فشار (pa) = 1 atm = 1 x 105 N / م2 = 1x105 (کیلوګرامه م/سیکنډه2) / م2 = 1x105 کیلوګرام/ملی ثانیې2
د جاذبې قوې له امله سرعت (g) = 10 m/s2
پوښتنه وشوه: فشار
ځواب:
کانټینر تړل شوی دی نو د اتموسفیر فشار په محاسبه کې شامل نه دی.
د مثال پوښتنه 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 بل مایع کثافت څومره دی؟
بحث
دا معلومه ده چې:
د جاذبې قوې له امله سرعت (g) = 10 m/s2
د اوبو کچه (h1) = ۴۰ سانتي متره
د اوبو کثافت (ρ1) = ۸۰ x ۱۰3 کيلوګرام / متر3 = 1000 kg/m3
د نورو مایعاتو لوړوالی (h2) = ۴۰ سانتي متره
د نورو مایعاتو کثافت (ρ2) = ?
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
د اتموسفیر فشار (Pa) او د جاذبې سرعت (g) یو شان دي، نو دوی لغوه کیږي.
د مثال پوښتنه ۱:
د شیشې ټیوب دننه یو مایع 10 سانتي متره لوړ دی. د ټیوب په ښکته برخه کې د اوبو فشار 1200 N/m دی.2که چیرې g = 10 m/s2. د هوا فشار له پامه وغورځوئ. د مایع کثافت څومره دی؟
الف. ۶۰۰ کیلوګرامه/متر3
ب. ۹۰۰ کیلوګرامه/متر3
ج. ۱۰۰۰ کیلوګرامه/متر3
د. ۱۲۰۰ کیلوګرامه/متر3
E. ۱۳۰۰ کیلوګرامه/متر3
بحث:
ډیکیتاوی :
کیټینګین مایع (h) = ۱۰ سانتي متره = ۰.۱ متره
د اوبو فشار (P) د ټیوب په بنسټ کې = 1200 N/m2
د جاذبې چټکتیا (g) = ۱۰ متره/ ثانیه2
پوښتنه وشوه :
کثافت مایع؟
جواب :
کثافت مایع ۱۲۰۰ کیلوګرامه/متر دی3.
سم ځواب D دی.
د مثال پوښتنه ۱:
په وصل شویو رګونو کې عطارد د سطحې توپیر 3 سانتي متره لري. د عطارد کثافت = 13,6 gr/cm3. په چپ اړخ کې د ټیوب کې د مایع لوړوالی 10 سانتي متره دی. د مایع کثافت څومره دی؟
الف. ۶۰۰ کیلوګرامه/متر3
ب. ۹۰۰ کیلوګرامه/متر3
ج. ۱۰۰۰ کیلوګرامه/متر3
د. ۱۲۰۰ کیلوګرامه/متر3
E. ۱۳۰۰ کیلوګرامه/متر3
بحث:
ډیکیتاوی :
د عطارد لوړوالی (h) = 3 سانتي متره = 0,03 متر
د پارې کثافت = ۱۳.۶ ګرامه/سانتي متره3 = 13600 kg/m3
د مایع لوړوالی (h) = 10 سانتي متره = 0,1 متر
پوښتنه وشوه :
کثافت مایع؟
ځواب:
Sistem berada dalam keadaan setimbang statis karenanya tekanan zat cair (tabung kiri) = tekanan raksa (tabung kanan)
Pهوا + پمایع = مخهوا + پپارې
د هوا فشار یو شان دی نو له معادلې څخه حذف کیږي
د مایع P = د هوا P
سم ځواب C دی.
