ينص قانون باسكال للسوائل والغازات على أن الضغط في مادة ما لا يغير قوتها وينتقل في جميع الاتجاهات بالتساوي. تتصرف المواد السائلة والغازية تحت الضغط مع بعض الاختلافات. يرجع الاختلاف إلى سلوك الجزيئات ووزن الغازات والسوائل. في المقال ، سننظر في كل هذا بالتفصيل بمساعدة التجارب المرئية.
هل ينتقل ضغط السوائل
لنأخذ وعاءًا أسطوانيًا محكم الإغلاق من الأعلى بواسطة مكبس. يوجد سائل بالداخل ووزن على المكبس. يمارس ضغطًا بقوة مساوية لوزنه. ينتقل هذا الضغط إلى السائل. يمكن لجزيئاته ، على عكس جزيئات الجسم الصلب ، أن تتحرك بحرية بالنسبة لبعضها البعض. لا يوجد ترتيب صارم في ترتيبهم ، فهم مبعثرون بشكل عشوائي.
معرفة الميزاتستساعدنا حركة جسيمات المواد المختلفة في المستقبل على فهم قانون باسكال للسوائل والغازات. كيف ستتصرف جزيئات السائل إذا تعاملنا معها بقوة ضغط الوزن؟ ستساعدنا التجربة في الإجابة على هذا السؤال.
كيف يتصرف السائل تحت الضغط
سيكون نموذج السائل عبارة عن خرز زجاجي ، وسيكون نموذج الوعاء عبارة عن صندوق بدون غطاء. تتحرك الكرات ، وكذلك جزيئات المادة السائلة ، بحرية في الحاويات. خذ أي عنصر بنفس عرض عرض المربع. سوف يقلد المكبس.
ادفع المكبس على السائل. كيف تتصرف جزيئاته؟ نرى أنهم يضغطون على قاع الحاوية وعلى جدرانها. يدفعون بعضهم البعض ويحاولون السقوط من الصندوق. إذا كان سائلًا حقيقيًا ، فإنه يميل إلى الخروج من الوعاء. لاحقًا ، عند دراسة قانون باسكال للسوائل والغازات ، سنرى هذا عمليًا. نظرًا لحقيقة أن الجزيئات تتحرك بحرية ، فإن الضغط الذي يمارسه الوزن ينتقل إلى الجانبين وإلى الأسفل. وماذا يحدث لو استبدلت السائل بالغاز؟
كيف يتصرف الهواء تحت الضغط
لنفترض أن لدينا أسطوانة بمكبس مملوء بالهواء. ضع ثقلًا فوق المكبس. كيف ينتقل الضغط المطبق على الغاز؟ عندما يتحرك المكبس لأسفل ، تقل المسافة بين الجزيئات الموجودة في الجزء العلوي من الغاز ، ولكن ليس لفترة طويلة. سرعة جزيئات الغاز مئات الأمتار في الثانية. المسافة بينهما أكبر بكثير من حجمها. يتحركون في اتجاهات عشوائية ويصطدمون ببعضهم البعض.
عند المكبسيسقط ، الجسيمات محبوسة ببساطة في حجم أصغر. نتيجة لذلك ، غالبًا ما تصطدم بجدران الوعاء ، ومع انخفاض حجم الغاز ، يزداد ضغطه. يجب تذكر هذه الفرضية ، حتى يسهل فهم قانون باسكال للسوائل والغازات لاحقًا. عدد النبضات في الثانية لكل سنتيمتر مربع هو نفسه تقريبًا. وهذا يعني أن الضغط الذي ينتجه المكبس ينتقل في جميع الاتجاهات دون تغيير.
نقل الضغط في اتجاهات مختلفة
قانون باسكال ، لا يمكن فهم انتقال الضغط بالسوائل والغازات إذا لم يفهم المرء غرابة واحدة: كيف نضغط لأسفل ، وينتقل الضغط إلى الأسفل وإلى الجانبين؟ ولكن ماذا لو تم توصيل أنبوب بالأسطوانة ، فهل ينتقل الضغط من خلاله إلى أعلى؟ دعونا نجرب
خذ حقنتين مملوءتين بالماء وقم بتوصيلهما بأنبوب. دعونا نلاحظ كيف سينتقل الضغط بواسطة السائل الموجود في المحاقن. اضغط على مكبس حقنة واحدة. تتجه قوة الضغط على المكبس ، وبالتالي على السائل ، إلى الأسفل. ومع ذلك ، نرى أن مكبس المحقنة الثانية يرتفع. اتضح أن الضغط الذي ينتقل عبر الأنبوب يغير اتجاه القوة. ومن المثير للاهتمام ، أنه لا يمكن وضع الحقن عموديًا فحسب ، بل أيضًا في الزوايا القائمة مع بعضها البعض. ستكون النتيجة هي نفسها
اسكبوا الماء ، وسوف يكون هناك هواء في المحاقن. دعونا نكرر التجربة. في سياق التجربة ، سنرى أن الغاز ينقل الضغط أيضًا في جميع الاتجاهات. لا يوجد سوى اختلاف واحد مع السائل. إذا قمت بخفض مكبس واحدحقنة لأسفل وثبتها بإصبعك ، ثم عندما تضغط على مكبس حقنة أخرى ، سوف ينضغط الغاز. سوف ينخفض حجمه بمقدار مرتين تقريبًا ، وسيسعى المكبس جاهدًا للارتداد. يسعى هذا الغاز إلى زيادة حجمه ، مما يؤدي إلى تحرك المكبس لأعلى. سيكون الأمر مختلفًا مع السائل ، فلن يكون من الممكن ضغطه بهذه السهولة.
قانون باسكال
سوف ندرس نقل الضغط بالسوائل والغازات بمساعدة التجربة. اخترعها الفيزيائي الفرنسي بليز باسكال. خذ كرة مجوفة متصلة بها أنبوب زجاجي. توجد ثقوب صغيرة في أجزاء مختلفة من الكرة (أعلى ، جانب ، أسفل). يتم وضع مكبس داخل الأنبوب. هذا جهاز خاص لبيان قانون باسكال.
املأ البالون من خلال الأنبوب بالماء لترى كيف يتصرف. على الرغم من تأثير الجاذبية على الكرة من أعلى إلى أسفل ، فإن قطرات من الماء تتدفق من فتحات الكرة بزاوية ، إلى الجانب ، وحتى لأعلى. بالطبع ، ينحرفون قليلاً عن اتجاههم الأصلي ، لأن الجاذبية تؤثر عليهم. نرى أن الضغط الذي يمارس على الماء ينتقل في كل الاتجاهات.
إذا أخذنا الدخان بدلاً من الماء وقمنا بهذه التجربة ، فسوف نلاحظ انتقال الضغط في الغاز بأعيننا ، لأن الدخان هو غاز ملون بجزيئات صغيرة من السخام أو القطران. نظرًا لكونها خفيفة جدًا ، فلن تتأثر بالجاذبية بنفس القدر ، ولن تنحرف عن موقعها الأصلي بقدر ما تنحرف عن تيارات المياه. يمكننا أن نستنتج هذا: الضغط الذي يمارسعلى سائل أو غاز ، دون تغيير القوة ، إلى أي نقطة من السائل والغاز في جميع الاتجاهات. هذا هو قانون باسكال للسوائل والغازات. الصيغة: P=F / S حيث P هي الضغط. إنها تساوي نسبة القوة F إلى المنطقة S التي تعمل عليها بشكل عمودي.
