דרוק אין פליסיקייטן

אַרטיקל וועגן דרוק אין פליסיקייטן

אין פיזיק, ווערט דרוק דעפינירט אלס קראַפט פּער איינהייט שטח, וואו די ריכטונג פון דער קראַפט איז פּערפּענדיקולאַר צו דער ייבערפלאַך שטח. מאַטעמאַטיש, ווערט דרוק אויסגעדריקט דורך דער גלייכונג P = F / A, וואו P = דרוק, F = קראַפט און A = ייבערפלאַך שטח. קראַפט איינהייט (F) איז ניוטאָן (N), די איינהייט פון שטח איז דער קוואַדראַט מעטער (m² ⁾ . ווייל דרוק איז די קראַפט פּער איינהייט שטח, איז די דרוק איינהייט N/m² ^. אן אנדער נאָמען פֿאַר N/m² ^איז פּאַסקאַל (Pa). פּאַסקאַל איז געניצט געוואָרן אלס א דרוק איינהייט צו כּבֿוד בלעז פּאַסקאַל.

ווען די פליסיקייט איז אין רו, גיט די פליסיקייט א קראַפט וואָס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער גאַנצער ייבערפלאַך פון דעם קאָנטאַקט. למשל, מיר באַטראַכטן דאָס וואַסער אין גלאָז; יעדער טייל פון וואַסער גיט אַ קראַפט מיט אַ ריכטונג פּערפּענדיקולאַר צו דער גלאָז וואַנט. אַזוי יעדער אָפּטייל פון וואַסער גיט אַ פּערפּענדיקולאַר קראַפט צו יעדער אַפּאַראַט שטח פון דעם קאַנטיינער וואָס עס נעמט איין. דאָס איז איינע פון ​​די עיקר אייגנשאַפטן פון דער סטאַטישער פליסיקייט. ווען די פליסיקייט אויסאיבט אַן אַקציע קראַפט אויף דער ייבערפלאַך, וואו די ריכטונג פון דער קראַפט איז נישט פּערפּענדיקולאַר, וועט די ייבערפלאַך געבן אַ רעאַקציע קראַפט וועמענס ריכטונג איז נישט פּערפּענדיקולאַר. דאָס וועט פאַרשאַפן די פליסיקייט צו פליסן. אָבער די פליסיקייט, אידענטיפיקאַציע, איז אין רו. אַזוי די מסקנא איז, אין אַ סטאַטיאָנערן פליסיקייט, איז די ריכטונג פון דער קראַפט שטענדיק פּערפּענדיקולאַר צו דער ייבערפלאַך פון דעם קאַנטיינער.

נאך א וויכטיגע אייגנשאפט פון דער סטאטישער פליסיקייט איז אז די פליסיקייט לייגט שטענדיג ארויס דרוק אין אלע ריכטונגען. כדי בעסער צו פארשטיין די דערקלערונג, לייגט אריין אן אביעקט וואס קען שווימען אין וואסער אין א קאנטעינער. אויב דאס וואסער איז אין רו, דאן באוועגט זיך דער אביעקט נישט ווייל דער זעלבער דרוק ארבעט אויף דער גאנצער אייבערפלאך פונעם אביעקט. אויב דער וואסער דרוק איז נישט דער זעלבער, דאן וועט זיין א גאנצע קראפט, וואס וועט מאכן דעם אביעקט זיך באוועגן.

[ירפּ]

ווירקונג פון טיפקייט אויף דרוק

ווי אזוי באַאיינפלוסט די טיפקייט אדער הייך דעם פליסיקן דרוק? איז ים-וואַסער דרוק ביי א טיפקייט פון 10 מעטער די זעלבע ווי ים-וואַסער דרוק ביי א טיפקייט פון 100 מעטער? לאָמיר איבערקוקן דעם וואַסער דרוק אין אַ קאַנטיינער ווי געוויזן אין דער בילד. די הייך פון דער פליסיקייט זייל איז h און די קראָס-סעקשאַנאַל שטח A. וואָס איז דער וואַסער דרוק אין דעם דנאָ פון דעם קאַנטיינער?

w = וואָג פון וואַסער, h = הייך פון דער וואַסער זייַל אין אַ צילינדרישן קאַנטיינער, A = ייבערפלאַך שטח, און P איז דרוק.

די מאַסע פון ​​דער פליסיקער זייל איז:

ρ = מ / V

m = ρ V

m = ρ h A

די וואָג פון פליסיק זייַל איז:

w = mg = ρ h A g

w = וואָג, ρ = געדיכטקייט, m = מאַסע, g = אַקסעלעראַציע פון ​​גראַוויטאַציע, V = h A = באַנד פון פליסיקייט (h = הייך, A = ייבערפלאַך שטח)

אויב די אויבנדערמאנטע גלייכונג ווערט אריינגעשטעלט אין דער גלייכונג פון דרוק:

p = ρ gh → גלייכונג 1 (פארמאכטער ​​קאנטעינער)

p = pa + ρ gh → גלייכונג 2 (אפֿענער קאַנטיינער)

פּאַ = אַטמאָספערישן דרוק, ρ gh = הידראָסטאַטישן דרוק

אויב דער אָפענער קאַנטיינער אנטהאלט וואַסער, איז דער אַטמאָספערישער דרוק געריכטעט אַראָפּ אויף דער ייבערפלאַך פון דעם וואַסער.

באַזירט אויף דער גלייכונג אויבן, איז דער דרוק גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צו דער געדיכטקייט און טיפקייט פון דער פליסיקייט (גראַוויטאַציע אַקסעלעראַציע איז קאָנסטאַנט).

אויב דער הייך-אונטערשייד איז ריזיק (למשל אין זייער טיפן ים-וואסער), איז די געדיכטקייט עטוואס אנדערש. אבער אויב דער אונטערשייד אין הייך איז נישט צו באדייטנד, איז די געדיכטקייט פון דער פליסיקייט באמת די זעלבע, אדער דער אונטערשייד איז אזוי קליין אז מען איגנארירט עס.

מיר קענען אויך ניצן די אויבנדערמאנטע גלייכונג צו רעכענען דעם דרוק-אונטערשייד ביי יעדער אנדערער טיפקייט. די אויבנדערמאנטע גלייכונג ווערט נאכאמאל געשריבן:

Δp = ρ g Δh

Δp = דרוק־אונטערשייד, Δh = הייך־אונטערשייד

[ירפּ]

אַטמאָספעריק דרוק

ווען מיר טונקען זיך אריין אין וואסער, ווערן אלע טיילן פון אונזער קערפער באדעקט מיט וואסער. וואס טיפער מיר טונקען זיך אריין, אלץ גרעסער דער דרוק וואס מיר שפירן. יעדן טאג ווערן מיר אויך באדעקט מיט דער אטמאספערע וואס שטענדיג אונטערדריקט אלע טיילן פון אונזער קערפער ווי ווען מיר זענען אין וואסער. ווי אין ים-וואסער, קען מען פארגלייכן די ערד-פלאך מיט דער "ים-באזירטער" אטמאספערע. אויב די אטמאספערע אונטערדריקט אלע טיילן פון אונזער קערפער אין יעדער צייט, פארוואס שפירן מיר עס נישט, ווי מיר וואלטן געווען ביים באדן פונעם ים? אונזערע קערפער-צעלן האלטן אן אינערליכן דרוק וואס איז כמעט די זעלבע ווי דער אויסערליכער דרוק. דאס מאכט אז מיר שפירן נישט די ווירקונגען פון די דרוק-אונטערשיידן.

דער ערד'ס אטמאספערישער דרוק ענדערט זיך אויך מיט דער הייך. אבער דער ערד'ס אטמאספערישער דרוק איז אנדערש פון דער פליסיקייט. ענדערונגען אין דער געדיכטקייט פון פליסיקייטן זענען זייער קליין פאר די אונטערשיידן אין טיפקייט וואס זענען נישט זייער גרויס, אזוי אז די געדיכטקייט פון דער פליסיקייט ווערט באטראכט אלס די זעלבע. דאס איז אנדערש פון דער מאסע פון ​​דער ערד'ס אטמאספערע. די מאסע פון ​​דער ערד'ס אטמאספערע ווערירט באדייטנד מיט דער הייך. די געדיכטקייט פון לופט אין יעדער הייך ווערירט זיך, אזוי אז מיר קענען נישט רעכענען דעם אטמאספערישער דרוק ניצנדיק די גלייכונגען וואס זענען ארויסגענומען געווארן אויבן. אויך, איז נישטא קיין לימיט אויף דער אטמאספערע פון ​​וועלכער די הייכן קענען געמאסטן ווערן. אטמאספערישער דרוק ווערירט אויך מיטן וועטער. צו באשטימען דעם אטמאספערישער דרוק, נעמען מיר מעסטונגען.

מעסטונג פון דרוק

עוואַנגעליסטאַ טאָריסעללי (1608-1647), אַ תלמידה פון גאַלילעאָ, האָט אויסגעטראַכט אַ וועג צו מעסטן אַטמאָספערישן דרוק אין 1643 מיטן קוועקזילבער באַראָמעטער פון זיין אַרבעט. דער באַראָמעטער איז אַ לאַנגע גלאָז רער, אין וועלכער די רער איז אָנגעפילט מיט קוועקזילבער. נו, די גלאָז רער וואָס כּולל קוועקזילבער איז אויסגעדרייט אין אַ טעלער וואָס איז אויך אָנגעפילט געוואָרן מיט קוועקזילבער.

ווען מען דרייט איבער א גלאז רער וואס אנטהאלט קוועקזילבער, ווערט דער עק פונעם רער נישט געפילט מיט קוועקזילבער; דער אינהאלט איז נאר קוועקזילבער פארע, דער דרוק איז אזוי קליין אז מען איגנארירט עס (p2 = 0). אויף דער אויבערפלאך פון קוועקזילבער וואס געפינט זיך אינעווייניג אין דער פלאטע, איז דא אן אטמאספערישער דרוק וואס איז געריכטעט אראפ (די אטמאספערע דריקט דעם קוועקזילבער אויף דער פלאטע). דער אטמאספערישער דרוק האלט די קוועקזילבער זייל אין דער גלאז רער. אין דער בילד ווערט דער אטמאספערישער דרוק רעפרעזענטירט דורך po. די מאס פון אטמאספערישער דרוק קען מען אויסרעכענען מיט דער גלייכונג:

פּאָ ₌ ρ גה

באַזירט אויף די רעזולטאַטן פון מעסטונגען, איז דער דורכשניט פון דעם אַטמאָספערישן דרוק ביי ים־שפּיגל 1.013 x 10 ⁵ N/m ² . די מאָס פון אַטמאָספערישן דרוק ביי ים־שפּיגל ווערט גענוצט צו דעפינירן אַנדערע דרוק־איינהייטן, נעמלעך אַטמאָספערע (אַטמאָספערע). אַזוי 1 אַטם = 1.013 x 10 ⁵ N/m ² = 101.3 kPa (kPa = קילאָ פּאַסקאַל). נאָך אַ דרוק־איינהייט איז אַ באַר (אָפט גענוצט אין מעטעאָראָלאָגיע). 1 באַר = 1.00 x 10 ⁵ N / m ² = 100 kPa.

[ירפּ]

ווי ווערט דער אטמאספערישער דרוק אויבן באקומען?

די מעסטונג ניצט די פרינציפן געוויזן דורך טאָריטשעללי אויבן. די קוועקזילבער זייל הייך געניצט איז 76 ס״מ (אַטמאָספערישער דרוק קען נאָר האַלטן די קוועקזילבער זייל וואָס דערגרייכט בלויז 76.0 ס״מ אין הייך), וואו די קוועקזילבער טעמפּעראַטור ווערט געניצט פּונקט 0 ^oC און די מאַגניטוד פון דער אַקסעלעראַציע פון ​​גראַוויטאַציע איז 9.8 מ/ס² ^. די מאַסע פון ​​קוועקזילבער אין דעם צושטאַנד איז 13.6 x 10³ ^ק״ג /מ³ ^. אַטמאָספערישער דרוק:

פּאָ ₌ ρ גה

פּ _אָ = (13.6 x 10³ ^ק״ג /מ³ ⁾ (9.8 מ/ס² ⁾ (76 ס״מ)

פּ _אָ = (13.6 x 10³ ^ק״ג /מ³ ⁾ (9.8 מ/ס² ⁾ (76 x ^10⁻² מ)

פּ _אָ = 101.3 x 10³ ^נ / ^מ²

פּ _אָ = 1.013 x 10 ⁵ נ/ ^מ²

פּ _אָ = 1 אַטם

דרוק מכשירים

עס זענען דא אסאך מכשירים גענוצט צו מעסטן דרוק, אריינגערעכנט אפענע רער מאנאמעטערס.

אין אַן אָפֿענעם רער מאַנאָמעטער, וואו די רער איז U-פֿאָרעם, זענען עטלעכע פֿון די רערן אָנגעפֿילט מיט פֿליסיקייט (קוועקזילבער אָדער וואַסער). דער געמאָסטענער דרוק איז פֿאַרבונדן מיטן אונטערשייד אין די צוויי הייכן פֿון דער פֿליסיקייט וואָס ווערט אָנגעפֿילט אין דער רער. די מאָס דרוק ווערט אויסגערעכנט מיט דער גלייכונג:

פּ = פּ _אַ + ρ ג ה

פּ _אַ = אַטמאָספערישן דרוק

ρ gh = געמאסטענער דרוק

ρ = געדיכטקייט פון פליסיקייט

בכלל ווערט נישט דער פּראָדוקט ρ gh אויסגערעכנט, נאָר די הייך פֿון דער פֿליסיקייט (h) ווײַל דער דרוק ווערט מאַנטשמאָל געגעבן אין מילימעטער קוועקזילבער (mm Hg) אָדער מילימעטער וואַסער (mm H2O ₎ . אַן אַנדער נאָמען mm hg איז torr (אין כּבֿוד פֿון עוואַנגעליסטאַ טאָריסעללי).

אין צוגאב צו מאנאמעטערס, זענען דא אויך אנדערע מעסטערס, נעמליך אנערויד באראמעטערס, סיי מעכאנישע און סיי עלעקטרישע, אריינגערעכנט טייער דרוק מעסטערס, א.א.וו. דאס געצייג וואס טאריסעללי ניצט צו מעסטן אטמאספערישער דרוק ווערט אויך גערופן א קוועקזילבער באראמעטער, אין וועלכן א גלאז רער איז אנגעפילט מיט קוועקזילבער.

[ירפּ]

מאָסע דרוק און אַבסאָלוטער דרוק

אַבסאָלוטער דרוק = אַטמאָספערישן דרוק + געמאָסטן דרוק. אַזוי צו באַקומען אַבסאָלוטן דרוק, לייגן מיר צו דעם גאָוזשדרוק מיטן אַטמאָספערישן דרוק. מיט אַנדערע ווערטער, אַבסאָלוטער דרוק = גאַנץ דרוק. מאַטעמאַטיש קען מען עס שרייבן:

פּ = פּאַ + פּ ג

למשל אויב דער רעדל דרוק וואָס מיר מעסטן = 100 kPa, דעמאָלט איז דער אַבסאָלוטער דרוק:

פּ = פּ אַ + פּ ג

פּ = 101 קפּאַ + 100 קפּאַ

פּ = 201 קפּאַ

די סומע פון ​​​​אַבסאָלוטן דרוק = 201 kPa

בייַשפּיל פּראָבלעם 1:

א סובמאַרין טויכט צו א טיפקייט פון 200 מעטער. וואָס איז דער דרוק וואָס דער סובמאַרין דערפאַרט? g = 10 m/ ^s²

באַקאַנט:

טיפקייט (ה) = 200 מעטער

געדיכטקייט פון ים־וואַסער (ρ) = 1.03 x 10³ ^ק״ג /מ³ ⁼ 1030 ק״ג/ ^מ³

אטמאספערישע דרוק (פּאַ) = 1 אַטם = 1 x 10 ⁵ נ/מ² ⁼ 1 x 10 ⁵ (קג מ/ס² ⁾ / ^מ² = 1 x 10 ⁵ קג/ ^מס²

גראַוויטי אַקסעלעראַציע (g) = 10 m/ ^s²

געוואָלט:

לייזונג:

פּ = פּאַ + ρ גה

p = 1 x 105 ^ק״ג /מס² ⁺ (1030 ק״ג/מ³ ⁾ (10 מ/ס² ⁾ (200 מ)

p = 1 x 105 ^ק״ג /מס² ⁺ 2060000 ק״ג/ ^מס²

p = 1 x 105 ^ק"ג /מס² ⁺ 20.6 x ¹⁰⁵ ק"ג/ ^מס²

פּ = 21.6 x 105 ^ק״ג / ^מס²

פּ = 21.6 x 105 ^נ / ^מ²

פּ = 21.6 x ^10⁻⁴ פּאַ

דער קאַנטיינער איז אָפֿן אַזוי אַז אַטמאָספֿערישער דרוק איז נישט אַרייַנגערעכנט אין דער חשבון.

בייַשפּיל פּראָבלעם 2:

א וואַסער רעזערוואַר מיט אַ הייך פון 10 מעטער אָנגעפילט מיט וואַסער. אויב די ייבערפלאַך פון דעם וואַסער רעזערוואַר איז פֿאַרמאַכט, וואָס איז דער וואַסער דרוק אין דעם דנאָ פון דעם קאַנטיינער? g = 10 m/ ^s²

באַקאַנט:

הייך (ה) = 10 מעטער

וואַסער־געדיכטקייט (ρ) = 1,00 x 10³ ^ק״ג /מ³ ⁼ 1000 ק״ג/ ^מ³

אטמאספערישע דרוק (פּאַ) = 1 אַטם = 1 x 10 ⁵ נ/מ² ⁼ 1 x 10 ⁵ (קג מ/ס² ⁾ / ^מ² = 1 x 10 ⁵ קג/ ^מס²

גראַוויטי אַקסעלעראַציע (g) = 10 m/ ^s²

געוואָלט: דרוק

לייזונג:

פּ = ρ גה

פּ = (1000 ק״ג/מ³ ⁾ (10 מ/ס² ⁾ (200 מ)

פּ = 2000,000 ק״ג/ ^מס²

פּ = 20 x 105 ^ק״ג / ^מס²

פּ = 20 x 105 ^נ / ^מ²

פּ = 20 x ^10⁻⁴ פּאַ

דער קאַנטעינער איז פֿאַרמאַכט אַזוי אַז אַטמאָספֿערישער דרוק זאָל נישט זיין אַרייַנגערעכנט אין דער חשבון.

בייַשפּיל פּראָבלעם 3:

די הייך פון דער וואַסער זייַל (רעכטס) = 50 ס״מ, בשעת די הייך פון דער אַנדערער פליסיק זייַל (לינקס) = 30 ס״מ. וואָס איז די געדיכטקייט פון אַנדערע פליסיקייטן?

באַקאַנט:

גראַוויטי אַקסעלעראַציע (g) = 10 m/ ^s²

וואַסער הייך (ה ₁ ) = 50 ס״מ

וואַסער־געדיכטקייט (ρ1 ₎ = 1 x 10³ ^ק״ג /מ³ ⁼ 1000 ק״ג/ ^מ³

די הייך פון אן אנדער פליסיקייט (h² ₎ = 30 ס״מ

געוואָלט: געדיכטקייט פון אַן אַנדער פליסיקייט

לייזונג:

פּאַ + ρ ₁ גה ₁ = פּאַ + ρ ₂ גה ₂

ρ₁ _שעה₁ = _{ρ₂ שעה₂}​_​​

ρ² = _ρ⁴⁴ שעה⁴ / _{שעה⁴​​}

ρ² = (50 ס״מ)(1000 ק״ג/מ³ ⁾ / 30 _ס״מ

ρ² = 1666.7 ק״ג _/ ^מ³

[ירפּ]