Давление газов и жидкостей в физике - формулы и определения с примерами

Давление газов и жидкостей:

Твердые тела сохраняют и объем, и форму. Жидкие тела не сохраняют форму, но сохраняют объем. Газообразные вещества не сохраняют ни форму, ни объем.

Давление твердого тела создается силой, действующей на это тело. Ее происхождение может быть различным. Это может быть сила тяжести или сила упругости. Направление действия такого давления всегда совпадает с направлением силы давления. Если на резиновую пленку положить любое твердое тело, то пленка прогнется только под ним и в направлении действия направлении действия веса тела (рис.84). Давление твердых тел передается только в одном направлении: в направлении действия силы давления.

Давление могут создавать также газы и жидкости. Соединим резиновый шарик с насосом и начнем в него накачивать воздух. Шарик будет увеличивать свои размеры, приобретая форму шара. Это свидетельствует о том, что на внутренние стенки шарика действует определенная сила, которая создает давление (рис. 85). Причиной давления в этом случае является движение молекул. Пребывая в хаотическом движении, молекулы взаимодействуют между собой и со стенками шарика.

• Заказать решение задач по физике

Давление газа является следствием движения молекул.

Чтобы понять, как это происходит, выполним такой опыт Повесим вертикально на веревках доску и ударим по ней мячом От удара мяча доска переместится на некоторое расстояние В этом случае мы говорим, что на доску подействовала сила. Подобное происходит и тогда, когда в стенку сосуда ударяет молекула. Хотя масса молекулы ничтожна, и от ее удара стенка практически не изменит своего состояния, но в стенку сосуда ударяет огромное количество движущихся молекул, которые совместно ощутимо действуют на стенку, вследствие чего стенка изменяет свое состояние: деформируется или смещается.

Молекулы двигаются хаотически, поэтому давление газа действует во всех направлениях. В этом его отличие от давления твердых тел.

Давление газа зависит от его плотности.

Количество взаимодействующих со стенкой молекул зависит от массы газа в данном объеме. Чем больше масса газа в данном объеме, тем больше его плотность и количество молекул в единице объема (концентрация молекул).

Если в резиновый шарик насосом накачивать воздух, увеличивая его массу и плотность, то размеры шарика увеличатся.

Давление газа зависит от температуры.

Давление газа зависит также от температуры газа. Нагревание газа приводит к увеличению скорости молекул. Интенсивность их взаимодействия со стенкой будет большей, что приводит к увеличению давления.

Если надутый воздушный шарик в морозную погоду вынести из помещения, то его размеры существенно уменьшатся (рис. 86).

Давление газа постоянной массы зависит также от его объема. При увеличении объема давление газа уменьшается, а при уменьшении объема — давление увеличивается. Изменить объем газа можно, подействовав на него посторонней силой, которая создает определенное давление. Если не учитывать изменение объема, а учитывать только действие посторонней силы, при действии которой давление газа увеличивается, то можно сказать, что газ передает давление. Присоединим к цилиндру с поршнем шар, имеющий отверстия по всей поверхности, и начнем перемещать поршень в цилиндре, сжимая в нем газ с некоторым количеством дыма (рис. 87). Мы увидим, что со всех отверстий шара выходят одинаковые струйки дыма. Следовательно, газ передает давление во все стороны одинаково.

Аналогичный опыт можно провести и с жидкостью и убедиться, что жидкость передает давление во всех направлениях одинаково.

Давление, действующее на жидкость, передается жидкостью во всех направлениях одинаково.

Объединив два предыдущих вывода, получим формулировку закона Паскаля, который касается как жидкостей, так и газов.

Давление, действующее на жидкость или газ, передается ими во всех направлениях одинаково.

Закон Паскаля действует только потому, что молекулы жидкости и газа слабо взаимодействуют между собой и могут свободно перемещаться в любом направлении.

Действие закона Паскаля не зависит от рода жидкости или газа.