La legge di Pascal per liquidi e gas dice che la pressione, propagandosi in una sostanza, non cambia la sua forza e si trasmette in tutte le direzioni allo stesso modo. Le sostanze liquide e gassose si comportano sotto pressione con alcune differenze. La differenza è dovuta al comportamento delle particelle e al peso di gas e liquidi. Nell'articolo considereremo tutto questo in dettaglio con l'aiuto di esperimenti visivi.
La pressione del fluido viene trasmessa
Prendiamo un recipiente cilindrico, che è sigillato ermeticamente dall' alto da un pistone. C'è un liquido all'interno e un peso è sul pistone. Esercita una pressione con una forza pari al suo peso. Questa pressione viene trasferita al fluido. Le sue molecole, a differenza delle particelle di un corpo solido, possono muoversi liberamente l'una rispetto all' altra. Non c'è un ordine preciso nella loro disposizione, sono sparsi casualmente.
Conoscenza delle funzionalitàil movimento di particelle di diverse sostanze in futuro ci aiuterà a comprendere la legge di Pascal per liquidi e gas. Come si comporteranno le molecole liquide se agiamo su di esse con la forza di pressione del peso? L'esperienza ci aiuterà a rispondere a questa domanda.
Come si comporta il fluido sotto pressione
Il modello del liquido sarà costituito da perle di vetro e il modello del recipiente sarà una scatola senza coperchio. Le palle, così come le particelle di una sostanza liquida, si muovono liberamente nei contenitori. Prendi qualsiasi oggetto che abbia la stessa larghezza della larghezza della scatola. Imiterà un pistone.
Spingi il pistone sul liquido. Come si comportano le sue molecole? Vediamo che premono sia sul fondo del contenitore che sulle sue pareti. Si spingono a vicenda e cercano di cadere fuori dalla scatola. Se fosse un vero liquido, tenderebbe a schizzare fuori dal recipiente. Più avanti, quando studieremo la legge di Pascal per liquidi e gas, lo vedremo in pratica. A causa del fatto che le molecole si muovono liberamente, la pressione esercitata dal peso viene trasmessa sia ai lati che in basso. E cosa succede se sostituisci il liquido con il gas?
Come si comporta l'aria sotto pressione
Diciamo di avere un cilindro con un pistone pieno d'aria. Mettere un peso sopra il pistone. Come viene applicata la pressione al gas trasmesso? Quando il pistone si abbassa, la distanza tra le molecole nella parte superiore del gas diminuisce, ma non per molto. La velocità delle molecole di gas è di centinaia di metri al secondo. La distanza tra loro è molto maggiore della loro dimensione. Si muovono in direzioni casuali e si scontrano tra loro.
Quando il pistonecade, le particelle sono semplicemente bloccate in un volume più piccolo. Di conseguenza, colpiscono più spesso le pareti della nave e quando il volume del gas diminuisce, la sua pressione aumenta. Questo postulato va ricordato, in modo che in seguito sarebbe più facile comprendere la legge di Pascal per liquidi e gas. Il numero di battiti al secondo per centimetro quadrato è quasi lo stesso. Ciò significa che la pressione prodotta dal pistone viene trasmessa in tutte le direzioni senza variazioni.
Trasferimento di pressione in diverse direzioni
La legge di Pascal, il trasferimento di pressione da parte di liquidi e gas non può essere compresa se non si comprende una stranezza: come mai si preme e la pressione viene trasferita sia in basso che ai lati? Ma cosa succede se un tubo è attaccato al cilindro, la pressione verrà trasmessa verso l' alto attraverso di esso? Proviamo.
Prendi due siringhe piene d'acqua e collegale con un tubo. Osserviamo come la pressione sarà trasmessa dal liquido che è nelle siringhe. Premere lo stantuffo di una siringa. La forza di pressione sul pistone, e quindi sul liquido, è diretta verso il basso. Tuttavia, vediamo che il pistone della seconda siringa si alza. Si scopre che la pressione, trasmessa attraverso il tubo, cambia la direzione della forza. È interessante notare che le siringhe possono essere posizionate non solo verticalmente, ma anche ad angolo retto l'una rispetto all' altra. Il risultato sarà lo stesso.
Versare l'acqua e ci sarà aria nelle siringhe. Ripetiamo l'esperienza. Nel corso dell'esperimento vedremo che anche il gas trasmette pressione in tutte le direzioni. C'è solo una differenza con il liquido. Se abbassi il pistone di unola siringa verso il basso e fissarla con il dito, quindi quando si preme il pistone di un' altra siringa, il gas si comprime. Il suo volume diminuirà di circa due volte e il pistone si sforzerà di rimbalzare. Questo gas, cercando di aumentare il suo volume, fa muovere il pistone verso l' alto. Sarebbe diverso con un liquido, non sarebbe possibile comprimerlo così facilmente.
Legge di Pascal
Studieremo il trasferimento di pressione da liquidi e gas con l'aiuto dell'esperienza. È stato inventato dal fisico francese Blaise Pascal. Prendi una sfera cava a cui è attaccato un tubo di vetro. In diverse parti della palla (superiore, laterale, inferiore) sono presenti dei piccoli fori. Un pistone è posizionato all'interno del tubo. Questo è un dispositivo speciale per dimostrare la legge di Pascal.
Riempi il palloncino attraverso il tubo con acqua per vedere come si comporta. Sebbene la gravità agisca sulla palla dall' alto verso il basso, rivoli d'acqua fuoriescono dai fori della palla ad angolo, di lato e anche verso l' alto. Naturalmente, deviano leggermente dalla loro direzione originale, perché la gravità agisce su di loro. Vediamo che la pressione esercitata sull'acqua viene trasmessa in tutte le direzioni.
Se invece dell'acqua prendiamo del fumo e facciamo questo esperimento, osserveremo il trasferimento di pressione in un gas con i nostri occhi, perché il fumo è un gas colorato con piccole particelle di fuliggine o catrame. A causa del fatto che è molto leggero, non sarà influenzato tanto dalla gravità, non si discosterà dalla sua posizione originale tanto quanto i corsi d'acqua. Possiamo concludere questo: la pressione esercitatasu un liquido o gas, viene trasmessa, senza cambiare forza, in qualsiasi punto del liquido e del gas in tutte le direzioni. Questa è la legge di Pascal per liquidi e gas. Formula: P=F/S dove P è la pressione. È uguale al rapporto tra la forza F e l'area S, sulla quale agisce perpendicolarmente.
