Сұйықтар мен газдарға арналған Паскаль заңы затта таралатын қысым оның күшін өзгертпейді және барлық бағытта бірдей таралады. Сұйық және газ тәріздес заттар қысымда кейбір айырмашылықтармен әрекет етеді. Айырмашылық бөлшектердің әрекетіне және газдар мен сұйықтықтардың салмағына байланысты. Мақалада біз мұның бәрін визуалды эксперименттердің көмегімен егжей-тегжейлі қарастырамыз.
Сұйықтық қысымы жіберіледі ме
Цилиндрлік ыдысты алайық, ол жоғарыдан поршеньмен герметикалық түрде жабылған. Ішінде сұйықтық бар, ал поршеньде салмақ бар. Ол өз салмағына тең күшпен қысым жасайды. Бұл қысым сұйықтыққа беріледі. Оның молекулалары қатты дененің бөлшектерінен айырмашылығы, бір-біріне қатысты еркін қозғала алады. Олардың орналасуында қатаң тәртіп жоқ, олар кездейсоқ шашыраңқы.
Мүмкіндіктерді білуӘртүрлі заттардың бөлшектерінің қозғалысы болашақта сұйықтар мен газдар үшін Паскаль заңын түсінуге көмектеседі. Егер біз оларға салмақтың қысым күшімен әсер етсек, сұйық молекулалары қалай әрекет етеді? Тәжірибе бұл сұраққа жауап беруге көмектеседі.
Сұйықтық қысым кезінде қалай әрекет етеді
Сұйықтықтың үлгісі шыны моншақтар, ал ыдыстың үлгісі қақпағы жоқ қорап болады. Шарлар, сондай-ақ сұйық заттың бөлшектері ыдыстарда еркін қозғалады. Ені қораптың енімен бірдей кез келген элементті алыңыз. Ол поршеньге еліктейді.
Поршеньді сұйықтыққа басыңыз. Оның молекулалары қалай әрекет етеді? Ыдыс түбіне де, қабырғаларына да басатынын көреміз. Олар бір-бірін итеріп, қораптан құлап кетуге тырысады. Егер бұл нақты сұйықтық болса, ол ыдыстан шашырап шығуға бейім еді. Кейінірек сұйықтар мен газдарға арналған Паскаль заңын зерттегенде біз мұны тәжірибе жүзінде көреміз. Молекулалар еркін қозғалатындықтан, салмақ түсіретін қысым екі жаққа да, төменге де беріледі. Ал егер сұйықтықты газбен ауыстырсаңыз не болады?
Ауа қысым кезінде қалай әрекет етеді
Бізде ауа толтырылған поршенді цилиндр бар делік. Поршеньдің үстіне салмақ салыңыз. Газға түсірілген қысым қалай беріледі? Поршень төмен қарай жылжыған сайын газдың жоғарғы жағындағы молекулалар арасындағы қашықтық азаяды, бірақ ұзақ емес. Газ молекулаларының жылдамдығы секундына жүздеген метрді құрайды. Олардың арасындағы қашықтық олардың өлшемдерінен әлдеқайда үлкен. Олар кездейсоқ бағытта қозғалып, бір-бірімен соқтығысады.
Поршень болған кездеқұласа, бөлшектер жай ғана кішірек көлемде құлыпталады. Нәтижесінде олар ыдыстың қабырғаларына жиі соғылады, ал газдың көлемі азайған сайын оның қысымы артады. Бұл постулатты есте сақтау керек, осылайша кейінірек Паскаль заңын сұйықтар мен газдарға түсіну оңайырақ болар еді. Бір шаршы сантиметрге секундына соғу саны дерлік бірдей. Бұл поршень шығаратын қысымның барлық бағыттарға өзгеріссіз берілетінін білдіреді.
Қысымның әртүрлі бағытта тасымалдануы
Паскаль заңы, сұйықтар мен газдар арқылы қысымның тасымалдануын түсіну мүмкін емес, егер бір таңқаларлық жағдайды түсінбесе: біз төмен басамыз, ал қысым екі жаққа да, төменге де беріледі? Бірақ цилиндрге түтік жалғанса ше, қысым ол арқылы жоғары қарай тасымалдана ма? Тәжірибе жасап көрейік.
Су толтырылған екі шприцті алып, оларды түтікпен жалғаңыз. Шприцтердегі сұйықтық қысымның қалай өтетінін байқап көрейік. Бір шприцтің поршенін басыңыз. Поршеньге, демек, сұйықтыққа түсетін қысым күші төменге бағытталған. Дегенмен, біз екінші шприцтің поршені көтерілетінін көреміз. Түтік арқылы берілетін қысым күштің бағытын өзгертеді екен. Бір қызығы, шприцтерді тек тігінен ғана емес, сонымен қатар бір-біріне тік бұрышта да орналастыруға болады. Нәтиже бірдей болады.
Суды төгіп тастаңыз, сонда шприцтерде ауа болады. Тәжірибені қайталайық. Тәжірибе барысында газдың қысымды барлық бағытта өткізетінін көреміз. Сұйықтықтан бір ғана айырмашылық бар. Бірінің поршенін түсірсеңізшприцті төмен түсіріп, саусағыңызбен бекітіңіз, содан кейін басқа шприцтің поршенін басқанда газ қысылады. Оның көлемі шамамен екі есе азаяды, ал поршень көтерілуге тырысады. Бұл газ өз көлемін ұлғайтуға тырысып, поршеньді жоғары қарай жылжытады. Сұйықтықпен басқаша болар еді, оны оңай қысу мүмкін емес еді.
Паскаль заңы
Сұйықтар мен газдар арқылы қысымның берілуін тәжірибенің көмегімен зерттейміз. Оны француз физигі Блез Паскаль ойлап тапқан. Шыны түтік бекітілген қуыс шарды алыңыз. Шардың әртүрлі бөліктерінде (жоғарғы, бүйірлік, төменгі) шағын тесіктер бар. Құбырдың ішіне поршень орналастырылған. Бұл Паскаль заңын көрсетуге арналған арнайы құрылғы.
Әуе шарының әрекетін көру үшін түтік арқылы суды толтырыңыз. Допқа жоғарыдан төмен қарай ауырлық күші әсер еткенімен, доптың саңылауларынан бұрышпен, бүйіріне, тіпті жоғары қарай тамшылатып су ағады. Әрине, олар бастапқы бағытынан сәл ауытқиды, өйткені оларға ауырлық күші әсер етеді. Суға түсетін қысым барлық бағытта таралатынын көреміз.
Егер судың орнына түтін алып, осы тәжірибені жасасақ, газдағы қысымның ауысуын өз көзімізбен байқаймыз, өйткені түтін күйе немесе шайырдың ұсақ бөлшектерімен боялған газ. Ол өте жеңіл болғандықтан ауырлық күшінің әсеріне көп ұшырамайды, су ағындары сияқты бастапқы күйінен ауытқымайды. Бұл туралы қорытынды жасауға болады: қысымсұйықтың немесе газдың үстінде, күші өзгермей, сұйықтық пен газдың кез келген нүктесіне барлық бағытта беріледі. Бұл сұйықтар мен газдар үшін Паскаль заңы. Формула: P=F/S мұндағы P - қысым. Ол F күшінің перпендикуляр әсер ететін S ауданына қатынасына тең.
