Suyuqlik bosimi

Suyuqlik bosimi materiali

Fizikada bosim birlik maydonga to'g'ri keladigan kuch sifatida belgilanadi, bu yerda kuch yo'nalishi sirt maydoniga perpendikulyar. Matematik jihatdan bosim P = F/A tenglama bilan ifodalanadi, bu yerda P = bosim, F = kuch va A = sirt maydoni. Kuch birligi (F) Nyuton (N), maydon birligi kvadrat metr (m2 ⁾ . Bosim birlik maydonga to'g'ri keladigan kuch bo'lgani uchun bosim birligi N/m2 dir ^. N/m2 ning yana bir nomi ^paskal (Pa). Paskal Blez Paskal sharafiga bosim birligi sifatida ishlatiladi.

Suyuqlik tinch holatda bo'lganda, u tegib turgan butun yuzaga perpendikulyar kuch ta'sir qiladi. Masalan, stakandagi suvni olaylik; suvning har bir qismi shisha devorga perpendikulyar kuch ta'sir qiladi. Shuning uchun, suvning har bir qismi egallagan idishning har bir birlik maydoniga perpendikulyar kuch ta'sir qiladi. Bu statik suyuqlikning, tinch holatdagi suyuqlikning muhim xususiyatidir. Suyuqlik kuch perpendikulyar bo'lmagan yuzaga kuch ta'sir qilganda, sirt reaksiya kuchini ham ta'sir qiladi, shuningdek, perpendikulyar emas. Bu suyuqlikning oqishiga olib keladi. Biroq, aslida suyuqlik tinch holatda qoladi. Shuning uchun, tinch holatdagi suyuqlikda kuch har doim egallagan idish yuzasiga perpendikulyar bo'ladi.

Tinch holatdagi suyuqlikning yana bir muhim xususiyati shundaki, u har doim barcha yo'nalishlarda bosim o'tkazadi. Buni yaxshiroq tushunish uchun suzuvchi jismni suv solingan idishga soling. Agar suv butunlay harakatsiz bo'lsa, jism harakatsiz qoladi, chunki uning butun yuzasiga bosim teng bo'ladi. Agar suv bosimi teng bo'lmasa, jismning harakatlanishiga olib keladigan umumiy kuch bo'ladi.

Chuqurlikning bosimga ta'siri

Chuqurlik yoki balandlik suyuqlik bosimiga qanday ta'sir qiladi? 10 metr chuqurlikdagi dengiz suvining bosimi 100 metr chuqurlikdagi dengiz suvining bosimi bilan bir xilmi? Rasmda ko'rsatilgandek, idishdagi suv bosimini ko'rib chiqaylik. Suyuqlik ustunining balandligi h va uning ko'ndalang kesim maydoni A. Idishning pastki qismidagi suv bosimi qancha?

w = suvning og'irligi, h = silindrsimon idishdagi suv ustunining balandligi, A = sirt maydoni va P bosimdir.

Ma'lumot:
w = tortishish kuchi
ρ = zichlik
m = massa
g = tortishish kuchi tufayli tezlanish
V = hA = suyuqlik ustunining hajmi (h = balandlik, A = sirt maydoni)

Agar biz uni bosim tenglamasiga qo'shsak, biz quyidagilarni olamiz:

p = ρ gh → 1-tenglama (yopiq idish)
p = pa + ρ gh → 2-tenglama (ochiq idish)

Ma'lumot:
pa = Atmosfera bosimi
ρ gh = Gidrostatik bosim

Yuqoridagi rasmda atmosfera bosimi tasvirlanmagan, lekin aslida, agar suv solingan idish ochiq bo'lsa, atmosfera bosimi pastga yo'naltirilgan suv yuzasiga ham ta'sir qiladi.

Yuqoridagi tenglamaga asoslanib, bosim suyuqlikning zichligi va chuqurligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligi ko'rinadi (gravitatsion tezlanish doimiy bo'lib qoladi). Suyuqlikning chuqurligi oshgani sayin bosim ham oshadi. Suyuqliklar ustidagi suyuqlikning og'irligi tufayli deyarli siqilmaydi, shuning uchun suyuqlikning zichligi doimiy bo'lib qoladi. Agar balandlik farqi juda katta bo'lsa (masalan, juda chuqur dengiz suvida), zichlik biroz o'zgaradi. Biroq, agar balandlik farqi juda katta bo'lmasa, suyuqlikning zichligi asosan bir xil bo'ladi yoki farq shunchalik kichikki, uni e'tiborsiz qoldirish mumkin.

Yuqoridagi tenglamadan turli chuqurlikdagi bosim farqini hisoblash uchun ham foydalanishimiz mumkin. Yuqoridagi tenglamani quyidagicha qayta yozish mumkin:

Atmosfera bosimi

Suv ostiga sho'ng'iganimizda, butun tanamiz suv bilan o'ralgan bo'ladi. Qanchalik chuqurroq sho'ng'isak, shuncha ko'p bosimni his qilamiz. Darhaqiqat, har kuni bizni atmosfera ham o'rab oladi, u xuddi suv ostida bo'lganimiz kabi tanamizning barcha qismlariga doimiy ravishda bosim o'tkazadi. Dengiz suvida bo'lgani kabi, Yer yuzasini atmosferaning "dengiz tubi"ga o'xshatish mumkin. Agar atmosfera ham har doim tanamizning barcha qismlariga bosim o'tkazishi rost bo'lsa, nega biz uni dengiz tubida bo'lgandek his qilmaymiz? Tanamiz hujayralari tashqi bosim bilan deyarli bir xil ichki bosimni ushlab turadi. Shuning uchun biz bu bosim farqining ta'sirini sezmaymiz.

Yer atmosfera bosimi ham balandlik bilan o'zgaradi. Biroq, atmosfera bosimi suyuqliklarnikidan biroz farq qiladi. Suyuqliklar zichligining o'zgarishi chuqurlikdagi kichik farqlar uchun juda kichik, shuning uchun suyuqliklar zichligi bir xil deb hisoblanadi. Bu Yer atmosferasining zichligidan farq qiladi. Yer atmosferasining zichligi balandlik bilan sezilarli darajada o'zgaradi. Turli balandliklardagi havo zichligi har xil, shuning uchun biz yuqorida olingan tenglama yordamida atmosfera bosimini hisoblay olmaymiz. Bundan tashqari, balandlikni o'lchash mumkin bo'lgan aniq atmosfera chegarasi yo'q. Atmosfera bosimi ham ob-havoga qarab o'zgaradi. Atmosfera bosimini aniqlash uchun biz o'lchovlarni amalga oshiramiz.

Bosim o'lchovi

Galileyning shogirdi Evangelista Torricelli (1608–1647) 1643-yilda o'zining simob barometri yordamida atmosfera bosimini o'lchash usulini ishlab chiqdi. Barometr simob bilan to'ldirilgan uzun shisha naychadan iborat edi. Simob bilan to'ldirilgan shisha naycha simob bilan to'ldirilgan idishga teskari joylashtirilgan edi.

Simob solingan shisha naycha ag'darilganda, naychaning uchi simob bilan to'ldirilmaydi, unda faqat bosimi shunchalik kichik bo'lganki, e'tiborga olinmaydigan simob bug'i mavjud (p).₂ = 0). Plastinkadagi simob yuzasida pastga yo'naltirilgan atmosfera bosimi mavjud (atmosfera plitadagi simobga bosadi). Bu atmosfera bosimi shisha naychadagi simob ustunini ushlab turadi. Rasmda atmosfera bosimi p bilan ifodalangan._o Atmosfera bosimining kattaligini quyidagi tenglama yordamida hisoblash mumkin:

p _o = ρ gh

O'lchov natijalariga ko'ra, dengiz sathidagi o'rtacha atmosfera bosimi 1,013 x 10 ⁵ N/m ² ni tashkil qiladi . Dengiz sathidagi atmosfera bosimining kattaligi bosimning boshqa bir birligini, ya'ni atm (atmosfera) ni aniqlash uchun ishlatiladi. Shunday qilib, 1 atm = 1,013 x 10 ⁵ N/m ² = 101,3 kPa (kPa = kilopaskal). Bosimning yana bir birligi bar (ko'pincha meteorologiyada qo'llaniladi). 1 bar = 1,00 x 10 ⁵ N/m ² = 100 kPa.

Yuqoridagi atmosfera bosimi qiymati qanday olinadi?
O'lchov yuqorida Torricelli tomonidan ko'rsatilgan printsipdan foydalanadi. Foydalanilgan simob ustunining balandligi 76 sm (atmosfera bosimi faqat atigi 76,0 sm balandlikdagi simob ustunini ko'tara oladi), bu yerda ishlatilgan simobning harorati aniq 0 ga teng. ^oC va tortishish tezlanishining kattaligi 9,8 m/s ga teng²Bu holatda simobning zichligi 13,6 x 10 ga teng.³ kg / m³Atmosfera bosimi:

Bosim o'lchagich

Bosimni o'lchash uchun ko'plab vositalar, jumladan, ochiq naychali manometr ishlatiladi.

Ochiq naychali manometrda, naycha U shaklida bo'lganida, naycha qisman suyuqlik (simob yoki suv) bilan to'ldirilgan. O'lchangan bosim naychaga kiritilgan suyuqliklarning ikkita balandligidagi farq bilan bog'liq. Bosim quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi:

Umuman olganda, ρ gh ning ko'paytmasiga emas, balki suyuqlikning balandligiga (h) qarab hisoblanadi, chunki bosim ba'zan simob millimetrlarida (mm simob ustuni) yoki suv millimetrlarida (mm H₂O) ifodalanadi _. mm simob ustunining yana bir nomi torr (Evangelista Torricelli xotirasiga bag'ishlangan).

Manometrlardan tashqari, boshqa o'lchov asboblari, ya'ni mexanik va elektr aneroid barometrlari, jumladan, shinalar bosimi o'lchagichlari va boshqalar mavjud. Torricelli tomonidan atmosfera bosimini o'lchash uchun ishlatiladigan asbob simob barometri deb ham ataladi, bu yerda shisha naycha simob bilan to'ldiriladi va keyin simobni o'z ichiga olgan plastinkaga aylantiriladi.

Nominal bosim, o'lchagich bosimi va absolyut bosim

Avtomobil shinalarini havo bilan to'ldirishda odatda havo bosimi o'lchagich ishlatiladi. Bu shinalar bosimi juda past ham, juda yuqori ham emasligini ta'minlaydi. Shinalarni havo bilan to'ldirishda faqat shina ichidagi havo bosimi o'lchanadi. Atmosfera bosimi hisobga olinmaydi. Nafaqat shinalar bosimini o'lchashda, balki boshqa ko'pgina bosim o'lchovlarida ham atmosfera bosimi o'lchanmaydi. Bu o'lchangan bosim o'lchangan bosim deb ataladi. Xo'sh, bu va absolyut bosim o'rtasidagi farq nima?

Absolyut bosim = atmosfera bosimi + o'lchangan bosim. Shunday qilib, absolyut bosimni olish uchun biz o'lchangan bosimni atmosfera bosimiga qo'shamiz. Boshqacha qilib aytganda, absolyut bosim = umumiy bosim. Matematik jihatdan buni quyidagicha yozish mumkin:

p = pa + p o'lchovi

Masalan, agar biz o'lchagan shinalar bosimi = 100 kPa bo'lsa, unda absolyut bosim quyidagicha bo'ladi:
p = pa + p o'lchovi
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
Absolyut bosim = 201 kPa.

Yana bir atama bor: o'lchov bosimi, shuningdek, o'lchov bosimi deb ham ataladi. O'lchov bosimi atmosfera bosimidan yuqori bo'lgan ortiqcha bosimdir. Masalan, mototsikl shinalari bosimini ko'rib chiqing. Mototsikl shinalari havo bilan to'ldirilganda, shina ichidagi bosim atmosfera bosimiga teng (Atmosfera bosimi = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa). Shina havo bilan to'ldirilganda, shinalar bosimi tabiiy ravishda oshadi. Shinalar bosimi 101 kPa dan oshganda, ortiqcha bosim o'lchov bosimi deb ham ataladi.

Suyuqlik bosimi bo'yicha misol savollar

1-savolga misol:

Suv osti kemasi 200 metr chuqurlikka sho'ng'iydi. Suv osti kemasi qanday bosim ostida qoladi?
sho'ng'ish tezligi? g = 10 m/s²
Munozara
Ma'lumki:
Chuqurlik (soat) = 200 m
Dengiz suvining zichligi (ρ) = 1,03 x 10³ kg / m³ = 1030 kg / m³ (zichlik jadvaliga qarang)
Atmosfera bosimi (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ Yo'q² = 1 x 10⁵ (Kg m/s²)/m² = 1 x 10⁵ Kg/ms²
Gravitatsiya tufayli tezlanish (g) = 10 m/s²
So'ralgan: Bosim
Javob:

Idish ochiq, shuning uchun atmosfera bosimi hisob-kitoblarga kiritilmagan.

2-savolga misol:

10 metr balandlikdagi suv ombori suv bilan to'ldirilgan. Agar suv omborining yuzasi
yopiq bo'lsa, idishning pastki qismidagi suv bosimi qanday? g = 10 m/s²
Munozara
Ma'lumki:
Balandligi (h) = 10 m
Suv zichligi (ρ) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg / m³
Atmosfera bosimi (pa) = 1 atm = 1 x 10⁵ Yo'q² = 1 x 10⁵ (kg m/s)²) / m² = 1 x 10⁵ Kg/ms²
Gravitatsiya tufayli tezlanish (g) = 10 m/s²
So'ralgan: Bosim
Javob:

Idish yopiq, shuning uchun atmosfera bosimi hisob-kitoblarga kiritilmagan.

3-savolga misol:

Suv ustunining balandligi (o'ngda) = 50 sm, boshqa suyuqlik ustunining balandligi esa (chapda) = 30 sm. Boshqa suyuqlikning zichligi qancha?

Munozara
Ma'lumki:
Gravitatsiya tufayli tezlanish (g) = 10 m/s²
Suv sathi (soat)₁) = 50 sm
Suv zichligi (ρ₁) = 1,00 x 10³ kg / m³ = 1000 kg / m³
Boshqa suyuqlik balandligi (soat)₂) = 30 sm
Boshqa suyuqliklarning zichligi (ρ₂) = ?

pa + r ₁ gh ₁ = pa + r ₂ gh ₂

Atmosfera bosimi (Pa) va tortishish tezlanishi (g) bir xil, shuning uchun ular bekor qilinadi.

4-savolga misol:

Shisha naycha ichida 10 sm balandlikdagi suyuqlik bor. Naychaning pastki qismidagi suv bosimi 1200 N/m ga teng.²Agar g = 10 m/s bo'lsa²Havo bosimini e'tiborsiz qoldiring. Suyuqlikning zichligi qancha?
A. 800 kg/m³
B. 900 kg/m³
C. 1000 kg/m3³
D. 1200 kg/m³
E. 1300 kg/m³
Munozara:
Bu aniq :
Ketinggian suyuqlik (h) = 10 sm = 0,1 metr
Suv bosimi (P) naychaning tagida = 1200 N/m²
Gravitatsiya tezlanishi (g) = 10 m/s²
So'ralgan :
Zichlik suyuqlikmi?
Javob :

Zichlik suyuqlik 1200 kg/m3 ni tashkil qiladi³.
To'g'ri javob D.

5-savolga misol:

Bog'langan tomirlardagi simob sirt farqi 3 sm ga teng. Simobning zichligi = 13,6 gr/sm3³Chapdagi naychadagi suyuqlikning balandligi 10 sm. Suyuqlikning zichligi qancha?
A. 800 kg/m³
B. 1030 kg/m³
C. 1080 kg/m3³
D. 1300 kg/m³
E. 1360 kg/m³

Munozara:
Bu aniq :
Merkuriyning balandligi (h) = 3 sm = 0,03 m
Simob zichligi = 13,6 gr/sm3³ = 13600 kg / m³
Suyuqlikning balandligi (h) = 10 sm = 0,1 m
So'ralgan :
Zichlik suyuqlikmi?
Javob:
Tizim statik muvozanat holatida, shuning uchun suyuqlikning bosimi (chap naycha) = simobning bosimi (o'ng naycha)
P_havo + P._suyuqlik = R_havo + P._simob
Havo bosimi bir xil, shuning uchun u tenglamadan chiqarib tashlanadi

P _suyuqlik = P _havo

To'g'ri javob C.