තරල පීඩනය

තරල පීඩන ද්‍රව්‍ය

භෞතික විද්‍යාවේදී, පීඩනය යනු ඒකක ප්‍රදේශයකට බලය ලෙස අර්ථ දක්වා ඇති අතර, එහිදී බලයේ දිශාව පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශයට ලම්බක වේ. ගණිතමය වශයෙන්, පීඩනය P = F/A සමීකරණය මගින් ප්‍රකාශ වේ, එහිදී P = පීඩනය, F = බලය සහ A = පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශය. බලයේ ඒකකය (F) නිව්ටන් (N) වන අතර, වර්ගඵලයේ ඒකකය වර්ග මීටර් (m) වේ.²). පීඩනය ඒකක ප්‍රදේශයකට බලයක් බැවින්, පීඩන ඒකකය N/m වේ.². N/m සඳහා තවත් නමක්² පැස්කල් (Pa) වේ. බ්ලේස් පැස්කල්ට ගෞරවයක් වශයෙන් පැස්කල් පීඩන ඒකකයක් ලෙස භාවිතා කරයි.

තරලයක් නිශ්චලව පවතින විට, එය ස්පර්ශ වන මුළු මතුපිටටම ලම්බකව බලයක් යොදයි. උදාහරණයක් ලෙස, වීදුරුවක ජලය සලකා බලන්න; ජලයේ සෑම කොටසක්ම වීදුරු බිත්තියට ලම්බකව බලයක් යොදයි. එබැවින්, ජලයේ සෑම කොටසක්ම එය අල්ලාගෙන සිටින බහාලුම්වල සෑම ඒකක ප්‍රදේශයකටම ලම්බකව බලයක් යොදයි. මෙය ස්ථිතික තරලයක, නිශ්චලතාවයේ ඇති තරලයක වැදගත් ගුණාංගයකි. තරලයක් මතුපිටක් මත බලයක් යොදන විට, බලය ලම්බක නොවන තැන, මතුපිට ප්‍රතික්‍රියා බලයක් යොදනු ඇත, එසේම ලම්බක නොවේ. මෙය තරලය ගලා යාමට හේතු වේ. කෙසේ වෙතත්, යථාර්ථයේ දී, තරලය නිශ්චලව පවතී. එබැවින්, නිශ්චලතාවයේ ඇති තරලයක, බලය සෑම විටම එය අල්ලාගෙන සිටින බහාලුම් මතුපිටට ලම්බකව පවතී.

නිශ්චලතාවයේ ඇති තරලයක තවත් වැදගත් ගුණාංගයක් වන්නේ එය සෑම විටම සෑම දිශාවකටම පීඩනය යෙදීමයි. මෙය වඩා හොඳින් තේරුම් ගැනීමට, පාවෙන වස්තුවක් ජල භාජනයක තබන්න. ජලය සම්පූර්ණයෙන්ම නිශ්චල නම්, වස්තුව නිශ්චලව පවතිනු ඇත, මන්ද එහි මුළු මතුපිටම යොදන පීඩනය සමාන වේ. ජල පීඩනය අසමාන නම්, ශුද්ධ බලයක් ඇති වන අතර එමඟින් වස්තුව චලනය වීමට හේතු වේ.

පීඩනය මත ගැඹුරේ බලපෑම

ගැඹුර හෝ උස තරල පීඩනයට බලපාන්නේ කෙසේද? මීටර් 10 ක් ගැඹුරේදී මුහුදු ජලයේ පීඩනය මීටර් 100 ක් ගැඹුරේදී මුහුදු ජලයේ පීඩනයට සමානද? රූපයේ දැක්වෙන පරිදි භාජනයක ජල පීඩනය සලකා බලමු. ද්‍රව තීරුවේ උස h වන අතර එහි හරස්කඩ ප්‍රදේශය A වේ. භාජනයේ පතුලේ ඇති ජල පීඩනය කුමක්ද?

w = ජලයේ බර, h = සිලින්ඩරාකාර භාජනයක ජල තීරුවේ උස, A = මතුපිට වර්ගඵලය සහ P යනු පීඩනයයි.

තොරතුරු :
w = ගුරුත්වාකර්ෂණය
ρ = ඝනත්වය
m = ස්කන්ධය
g = ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය
V = hA = ද්‍රව තීරුවේ පරිමාව (h = උස, A = මතුපිට වර්ගඵලය)

අපි එය පීඩන සමීකරණයට ඇතුළත් කළහොත්, අපට ලැබෙන්නේ:

p = ρ gh → සමීකරණය 1 (සංවෘත භාජනය)
p = pa + ρ gh → සමීකරණය 2 (විවෘත බහාලුම)

තොරතුරු :
pa = වායුගෝලීය පීඩනය
ρ gh = ජලස්ථිතික පීඩනය

ඉහත පින්තූරයේ වායුගෝලීය පීඩනය නිරූපණය කර නැත, නමුත් යථාර්ථයේ දී, ජලය අඩංගු භාජනය විවෘතව තිබේ නම්, වායුගෝලීය පීඩනය පහළට යොමු කර ඇති ජලයේ මතුපිට මත ද ක්‍රියා කරයි.

ඉහත සමීකරණය මත පදනම්ව, පීඩනය ද්‍රවයේ ඝනත්වයට හා ගැඹුරට සෘජුව සමානුපාතික වන බව පෙනේ (ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය නියතව පවතී). ද්‍රවයේ ගැඹුර වැඩි වන විට පීඩනය ද වැඩි වේ. ද්‍රව ඒවාට ඉහළින් ඇති ද්‍රවයේ බර නිසා ඒවා පාහේ සම්පීඩ්‍ය නොවන බැවින් ද්‍රවයේ ඝනත්වය නියතව පවතී. උස වෙනස ඉතා විශාල නම් (උදාහරණයක් ලෙස, ඉතා ගැඹුරු මුහුදු ජලයේ), ඝනත්වය සුළු වශයෙන් වෙනස් වේ. කෙසේ වෙතත්, උස වෙනස ඉතා විශාල නොවේ නම්, ද්‍රවයේ ඝනත්වය අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම සමාන වේ, නැතහොත් වෙනස ඉතා කුඩා බැවින් එය නොසලකා හැරිය හැකිය.

ඉහත සමීකරණය භාවිතා කර විවිධ ගැඹුරකදී පීඩන වෙනස ගණනය කළ හැකිය. ඉහත සමීකරණය පහත පරිදි නැවත ලිවිය හැකිය:

වායුගෝලීය පීඩනය

අපි දිය යට කිමිදෙන විට, අපේ මුළු ශරීරයම ජලයෙන් වැසී ඇත. අපි ගැඹුරට කිමිදෙන තරමට, අපට දැනෙන පීඩනය වැඩි වේ. ඇත්ත වශයෙන්ම, සෑම දිනකම අපි වායුගෝලයෙන් වට වී සිටින අතර, එය අප ජලය යට සිටින විට මෙන් අපගේ ශරීරයේ සියලුම කොටස් මත නිරන්තරයෙන් පීඩනය යෙදේ. මුහුදු ජලයේ මෙන්, පෘථිවි පෘෂ්ඨය වායුගෝලයේ "මුහුදු පතුල" හා සමාන කළ හැකිය. වායුගෝලය අපගේ ශරීරයේ සියලුම කොටස් මත සෑම විටම පීඩනය යෙදෙන බව සත්‍ය නම්, අපි මුහුදු පතුලේ සිටියාක් මෙන් අපට එය දැනෙන්නේ නැත්තේ ඇයි? අපගේ ශරීරයේ සෛල අභ්‍යන්තර පීඩනයක් පවත්වා ගෙන යන අතර එය බාහිර පීඩනයට සමාන වේ. මේ නිසා අපට මෙම පීඩන වෙනසෙහි බලපෑම් දැනෙන්නේ නැත.

පෘථිවියේ වායුගෝලීය පීඩනය උන්නතාංශය සමඟ ද වෙනස් වේ. කෙසේ වෙතත්, වායුගෝලීය පීඩනය ද්‍රවවල පීඩනයට වඩා සුළු වශයෙන් වෙනස් වේ. ගැඹුරේ කුඩා වෙනස්කම් සඳහා ද්‍රවවල ඝනත්වයේ වෙනස ඉතා කුඩා බැවින් ද්‍රවවල ඝනත්වය සමාන යැයි උපකල්පනය කෙරේ. මෙය පෘථිවි වායුගෝලයේ ඝනත්වයට වඩා වෙනස් වේ. පෘථිවි වායුගෝලයේ ඝනත්වය උන්නතාංශය සමඟ සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ. විවිධ උන්නතාංශවල වාතයේ ඝනත්වය වෙනස් වේ, එබැවින් ඉහත ලබාගත් සමීකරණය භාවිතයෙන් අපට වායුගෝලීය පීඩනය ගණනය කළ නොහැක. තවද, උන්නතාංශය මැනිය හැකි පැහැදිලි වායුගෝලීය සීමාවක් නොමැත. කාලගුණය අනුව වායුගෝලීය පීඩනය ද වෙනස් වේ. වායුගෝලීය පීඩනය තීරණය කිරීම සඳහා, අපි මිනුම් ගනිමු.

පීඩනය මැනීම

ගැලීලියෝගේ ශිෂ්‍යයෙකු වූ එවැන්ජලිස්ටා ටොරිසෙලි (1608–1647) 1643 දී ඔහුගේ රසදිය බැරෝමීටරය භාවිතයෙන් වායුගෝලීය පීඩනය මැනීම සඳහා ක්‍රමයක් සංවර්ධනය කළේය. බැරෝමීටරය රසදිය පිරවූ දිගු වීදුරු නළයකින් සමන්විත විය. රසදිය පිරවූ වීදුරු නළය රසදිය පිරවූ බඳුනක පෙරළා දමන ලදී.

රසදිය අඩංගු වීදුරු නළයක් උඩු යටිකුරු කළ විට, නළයේ කෙළවර රසදිය වලින් පුරවා නැත, එහි අඩංගු වන්නේ රසදිය වාෂ්ප පමණි, එහි පීඩනය ඉතා කුඩා බැවින් එය නොසලකා හරිනු ලැබේ (p₂ = 0). තහඩුවේ ඇති රසදිය මතුපිට, පහළට යොමු කරන ලද වායුගෝලීය පීඩනයක් ඇත (වායුගෝලය තහඩුවේ ඇති රසදිය මත තද කරයි). මෙම වායුගෝලීය පීඩනය වීදුරු නළයේ ඇති රසදිය තීරුවට සහාය වේ. පින්තූරයේ, වායුගෝලීය පීඩනය p මගින් සංකේතවත් කෙරේ._o වායුගෝලීය පීඩනයේ විශාලත්වය සමීකරණය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැකිය:

p_o = ρ ග්‍රෑ

මිනුම් ප්‍රතිඵල මත පදනම්ව, මුහුදු මට්ටමේ සාමාන්‍ය වායුගෝලීය පීඩනය 1,013 x 10 වේ.⁵ N / m²මුහුදු මට්ටමේ වායුගෝලීය පීඩනයේ විශාලත්වය තවත් පීඩන ඒකකයක් අර්ථ දැක්වීමට භාවිතා කරයි, එනම් atm (වායුගෝලය). එබැවින් 1 atm = 1,013 x 10⁵ N / m² = 101,3 kPa (kPa = කිලෝ පැස්කල්). පීඩන ඒකකයක් වන්නේ බාර් එකයි (බොහෝ විට කාලගුණ විද්‍යාවේ භාවිතා වේ). බාර් 1 = 1,00 x 10⁵ N / m² = 100 kPa.

ඉහත වායුගෝලීය පීඩන අගය ලබා ගන්නේ කෙසේද?
මිනුම සඳහා ඉහත ටොරිසෙලි විසින් පෙන්නුම් කරන ලද මූලධර්මය භාවිතා කරයි. භාවිතා කරන රසදිය තීරුවේ උස සෙන්ටිමීටර 76 කි (වායුගෝලීය පීඩනයට සෙන්ටිමීටර 76,0 ක් පමණක් උස රසදිය තීරුවකට පමණක් සහාය විය හැකිය), එහිදී භාවිතා කරන රසදියෙහි උෂ්ණත්වය හරියටම 0 වේ. ^oC සහ ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණයේ විශාලත්වය 9,8 m/s වේ.²මෙම තත්ත්වයේදී රසදියෙහි ඝනත්වය 13,6 x 10 වේ.³ kg / m³වායුගෝලීය පීඩනය:

පීඩන මානය

පීඩනය මැනීම සඳහා විවෘත නල මනෝමීටරය ඇතුළු බොහෝ මෙවලම් භාවිතා වේ.

විවෘත නල මනෝමීටරයක, නළය U-හැඩැති වන විට, නළය අර්ධ වශයෙන් ද්‍රවයෙන් (රසදිය හෝ ජලය) පුරවා ඇත. මනින ලද පීඩනය නලයට ඇතුළු කරන ලද ද්‍රව දෙකෙහි උසෙහි වෙනසට සම්බන්ධ වේ. පීඩනය ගණනය කරනු ලබන්නේ සමීකරණය භාවිතා කරමිනි:

සාමාන්‍යයෙන්, ගණනය කරනු ලබන්නේ ρ gh හි ගුණිතය නොව ද්‍රවයේ උස (h) වන අතර, මන්ද පීඩනය සමහර විට රසදිය මිලිමීටර (mm Hg) හෝ ජල මිලිමීටර (mm H) වලින් ප්‍රකාශ වේ.₂O). mm hg සඳහා තවත් නමක් වන්නේ torr (එවැන්ජලිස්ටා ටොරිසෙලි සිහි කිරීම සඳහා) ය.

මනෝමීටර වලට අමතරව, ටයර් පීඩන මාපක ඇතුළු යාන්ත්‍රික සහ විද්‍යුත් යන දෙඅංශයෙන්ම ඇනරොයිඩ් බැරෝමීටර වැනි වෙනත් මිනුම් උපකරණ ද ඇත. වායුගෝලීය පීඩනය මැනීම සඳහා ටොරිසෙලි විසින් භාවිතා කරන උපකරණය රසදිය බැරෝමීටරයක් ​​ලෙසද හැඳින්වේ, එහිදී වීදුරු නළයක් රසදිය වලින් පුරවා රසදිය අඩංගු තහඩුවකට පෙරළනු ලැබේ.

ශ්‍රේණිගත පීඩනය, මිනුම් පීඩනය සහ නිරපේක්ෂ පීඩනය

වාහන ටයර් වාතයෙන් පුරවන විට, වායු පීඩන මාපකයක් සාමාන්‍යයෙන් භාවිතා කරයි. මෙය ටයර් පීඩනය ඉතා අඩු හෝ වැඩි නොවන බව සහතික කරයි. ටයර් වාතයෙන් පුරවන විට, ටයරය තුළ ඇති වායු පීඩනය පමණක් මනිනු ලැබේ. වායුගෝලීය පීඩනය සැලකිල්ලට නොගනී. ටයර් පීඩනය මැනීමේදී පමණක් නොව, අනෙකුත් බොහෝ පීඩන මිනුම් වලදී ද වායුගෝලීය පීඩනය මනිනු නොලැබේ. මෙම මනින ලද පීඩනය මනින ලද පීඩනය ලෙස හැඳින්වේ. ඉතින්, මෙය සහ නිරපේක්ෂ පීඩනය අතර වෙනස කුමක්ද?

නිරපේක්ෂ පීඩනය = වායුගෝලීය පීඩනය + මනින ලද පීඩනය. එබැවින් නිරපේක්ෂ පීඩනය ලබා ගැනීම සඳහා, අපි මනින ලද පීඩනය වායුගෝලීය පීඩනයට එකතු කරමු. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, නිරපේක්ෂ පීඩනය = මුළු පීඩනය. ගණිතමය වශයෙන්, මෙය මෙසේ ලිවිය හැකිය:

p = pa + p මිනුම

උදාහරණයක් ලෙස, අප මනින ටයර් පීඩනය = 100 kPa නම්, නිරපේක්ෂ පීඩනය වනුයේ:
p = pa + p මිනුම
p = 101 kPa + 100 kPa
පි = 201 kPa
නිරපේක්ෂ පීඩනය = 201 kPa.

තවත් යෙදුමක් තිබේ: මාපක පීඩනය, මාපක පීඩනය ලෙසද හැඳින්වේ. මාපක පීඩනය යනු වායුගෝලීය පීඩනයට වඩා අතිරික්ත පීඩනයයි. උදාහරණයක් ලෙස, යතුරුපැදි ටයර් පීඩනය සලකා බලන්න. යතුරුපැදි ටයරයක් වාතයෙන් ඉවත් කළ විට, ටයරය තුළ ඇති පීඩනය වායුගෝලීය පීඩනයට සමාන වේ (වායුගෝලීය පීඩනය = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). ටයරය වාතයෙන් පුරවා ඇති විට, ටයර් පීඩනය ස්වභාවිකවම වැඩි වේ. ටයර් පීඩනය 101 kPa ඉක්මවන විට, අතිරික්ත පීඩනය මාපක පීඩනය ලෙසද හැඳින්වේ.

තරල පීඩන උදාහරණ ප්‍රශ්න

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 1:

සබ්මැරීනයක් මීටර් 200ක් ගැඹුරට කිමිදෙයි. සබ්මැරීනයට අත්විඳින පීඩනය කුමක්ද?
කිමිදීම? g = 10 m/s²
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
ගැඹුර (h) = මීටර් 200
මුහුදු ජලයේ ඝනත්වය (ρ) = 1,03 x 10³ kg / m³ = 1030 kg / m³ (ඝනත්ව වගුව බලන්න)
වායුගෝලීය පීඩනය (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ N / m² = 1x10⁵ (කි.ග්‍රෑ.මී./තත්පර²)/මී² = 1x10⁵ කි.ග්‍රෑ./මි.තත්.²
ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය (g) = 10 m/s²
අසන ලද්දේ: පීඩනය
පිළිතුර :

කන්ටේනරය විවෘතව ඇති බැවින් වායුගෝලීය පීඩනය ගණනය කිරීම්වලට ඇතුළත් නොවේ.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 2:

මීටර් 10ක් උස ජල ජලාශයක් ජලයෙන් පිරී ඇත. ජල ජලාශයේ මතුපිට නම්
වසා ඇත, භාජනයේ පතුලේ ඇති ජල පීඩනය කුමක්ද? g = 10 m/s²
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
උස (h) = මීටර් 10
ජල ඝනත්වය (ρ) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg / m³
වායුගෝලීය පීඩනය (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ N / m² = 1x10⁵ (කි.ග්‍රෑ. මී/තත්පරය²) / මීටර්² = 1x10⁵ කි.ග්‍රෑ./මි.තත්.²
ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය (g) = 10 m/s²
අසන ලද්දේ: පීඩනය
පිළිතුර :

වායුගෝලීය පීඩනය ගණනය කිරීම්වලට ඇතුළත් නොවන බැවින් කන්ටේනරය වසා ඇත.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 3:

ජල තීරුවේ උස (දකුණේ) = 50 සෙ.මී., අනෙක් ද්‍රව තීරුවේ උස (වමේ) = 30 සෙ.මී. අනෙක් ද්‍රවයේ ඝනත්වය කොපමණද?

සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය (g) = 10 m/s²
ජල මට්ටම (පැ₁) = 50 සෙ.මී.
ජලයේ ඝනත්වය (ρ₁) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg / m³
අනෙකුත් තරල උස (h₂) = 30 සෙ.මී.
අනෙකුත් ද්‍රවවල ඝනත්වය (ρ₂) = ?

pa + ρ₁ ජීඑච්₁ = pa + ρ₂ ජීඑච්₂

වායුගෝලීය පීඩනය (Pa) සහ ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය (g) සමාන බැවින් ඒවා අවලංගු වේ.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 4:

වීදුරු නළයක් තුළ සෙන්ටිමීටර 10 ක් උස ද්‍රවයක් ඇත. නළයේ පතුලේ ජල පීඩනය 1200 N/m වේ.²g = 10 m/s නම්². වායු පීඩනය නොසලකා හරින්න. ද්‍රවයේ ඝනත්වය කොපමණද?
අ. 800 kg/m³
ආ. 900 kg/m³
සී. 1000 කි.ග්‍රෑ/මී³
ඩී. 1200 කි.ග්‍රෑ/මී³
ඊ. 1300 කි.ග්‍රෑ/මීටරය³
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
කෙටින්ජියන් ද්‍රව (h) = 10 cm = මීටර් 0,1
ජල පීඩනය (P) නලයේ පාදයේ = 1200 N/m²
ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය (උ) = 10 මීටර්/තත්පර²
ඇසුවා :
ඝනත්වය දියර?
ජවාබ් :

ඝනත්වය ද්‍රවය 1200 kg/m2 වේ.³.
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 5:

සම්බන්ධිත භාජන වල රසදිය මතුපිට වෙනස 3 cm වේ. රසදිය ඝනත්වය = 13,6 gr/cm³. වම් පස ඇති නළයේ ද්‍රවයේ උස සෙන්ටිමීටර 10 කි. ද්‍රවයේ ඝනත්වය කොපමණද?
අ. 800 kg/m³
ආ. 1030 kg/m³
සී. 1080 කි.ග්‍රෑ/මී³
ඩී. 1300 කි.ග්‍රෑ/මී³
ඊ. 1360 කි.ග්‍රෑ/මීටරය³

සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
බුධ ග්‍රහයාගේ උස (h) = 3 cm = 0,03 m
රසදිය ඝනත්වය = 13,6 g/cm2³ = 13600 kg / m³
ද්‍රවයේ උස (h) = 10 cm = 0,1 m
ඇසුවා :
ඝනත්වය දියර?
පිළිතුර :
පද්ධතිය ස්ථිතික සමතුලිතතාවයක පවතින බැවින් ද්‍රව පීඩනය (වම් නළය) = රසදිය පීඩනය (දකුණු නළය)
P_වාතය + පී_දියර = පී_වාතය + පී_{රසදිය}
වායු පීඩනය සමාන බැවින් එය සමීකරණයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ.

P_දියර = පී_වාතය

නිවැරදි පිළිතුර C වේ.