Тиск рідин і газів. Закон Паскаля.
Тиск рідин і газів. Закон Паскаля.Тиск рідин і газів. Закон Паскаля.
Питання до класу:
1. Чому одна й та сама речовина в різних агрегатних станах має різні фізичні властивості?
2. Які особливості будови в газоподібних речовин?
3. Яку фізичну величину називають тиском? У яких одиницях вимірюється тиск?
4. Які величини треба знати для обчислення тиску? Як можна регулювати тиск?
5. Як залежить тиск газів і рідин від температури?
6. Як залежить тиск газів і рідин від густини?
7. Як зміниться тиск газу при зменшенні об’єму?
Тиск газу. Гази тиснуть трохи по-іншому ніж тверді тіла. Гази займають весь наданий їм об’єм. Вони створюють тиск на нижні, бокові та верхні частини посудини в якій вони знаходяться. Молекули газу хаотично рухаються. Під час цього руху вони зіштовхуються одна з одною і з стінками посудини. Ці зіткнення і створюють тиск. Зіткнення однієї молекули слабеньке, але оскільки в газі молекул дуже багато то і число зіткнень величезне. Наприклад, число зіткнень молекул повітря на 1см2 за 1с вираховується двадцятитрьохзначним числом.
Таким чином : тиск газу на стінки посудини утворюється ударами молекул газу.
Розглянемо дослід з повітряною кулькою (ст 5, 6)
Куляста форма оболонки доводить, що газ тисне на її стінки по всім напрямках однаково. Якщо об’єм газу зменшити, так щоб маса його залишилася незмінною, то в кожному кубічному сантиметрі газу молекул стане більше, густина газу збільшиться. Тоді число ударів молекул в стінки посудини зростає і зростає тиск газу. Дослід ( ст 7, 8, 9)
При зменшенні об’єму газу його тиск збільшується , а при збільшенні об’єму тиск зменшується при умові , що маса і температура газу залишається незмінними.
При нагріванні газу швидкість молекул газу зростає. Рухаючись швидше молекули будуть ударятись в стінки посудини частіше і кожен удар молекули в стінку буде сильнішим, що приведе до збільшення тиску за умови, що об’єм газу незмінний .
Відповідно, тиск газу в закритій посудині тим більший, чим більша температура газу, при умові, що маса газу не змінюється.
Для зберігання і транспортування газів їх сильно стискають, тиск зростає, тому їх розміщують в міцні сталеві балони .
Передавання тиску рідинами і газами. Закон Паскаля. Окремі шари і дрібні частинки рідини та газу можуть вільно переміщуватися одні відносно інших в усіх напрямках. Дослід
Рухливістю частинок газу та рідини пояснюється те, що тиск, який чиниться на них, передається не лише в напрямі дії сили, а й у кожну точку рідини або газу.
Тиск, який діє на рідину або газ, передається без зміни в кожну точку об’єму рідини або газу. Це твердження називають законом Паскаля.
Властивістю рідини передавати в усі сторони здійснюваний на неї тиск пояснюється явище, відоме у фізиці під назвою « гідростатичний парадокс ».
Візьмемо три посудини різної форми, але з однаковою площею дна, і налляємо в них води до однакового рівня.
Тиск на дно цих посудин однаковий (це показує однакова деформація гумового дна кожної з посудин і відповідні покази стрілок). Результати досліду можна пояснити, користуючись законом Паскаля:
Сила, з якою рідина тисне на дно посудини, не залежить від форми посудини, якщо посудини мають однакову площу дна й однакову висоту стовпа рідини.
Пояснюється гідростатичний парадокс тим, що оскільки гідростатичний тиск завжди нормальний до стінок посудини, сила тиску на похилі стінки має вертикальну складову, що компенсує вагу зайвого, порівняно з циліндром, об’єму рідини в посудині 2 і вагу відсутнього, порівняно з циліндром, об’єму рідини в посудині 3.
Тиск у рідині й газі. Рідина завжди набуває форми посудини, у якій перебуває, зберігаючи свій об’єм. Завдяки дії сили тяжіння, кожний шар рідини своєю вагою створює тиск на інші шари, який за законом Паскаля передається в усіх напрямах. Таким чином, усередині рідини існує тиск.
Розглянемо досліди.
Отже, сили тиску в рідинах- це сили пружності, що виникають у результаті деформації шарів, які розташовані нижче, шарами, що перебувають над ними.
Можна зробити висновок, що всередині рідини існує тиск і на тому самому рівні він однаковий в усіх напрямах. З глибиною тиск збільшується.
Тиск, здійснюваний рідиною, що перебуває в стані спокою, називають гідростатичним.
Гідростатичний тиск на дно посудини розраховується за формулою:
p=p q h
З цієї формули видно, що тиск рідини на дно посудини залежить тільки від густини і висоти стовпа рідини. За нею можна обчислити й тиск на стінки посудини, а також тиск всередині рідини, в тому числі тиск знизу вгору, оскільки він на тій самій глибині однаковий в усіх напрямах.