Pascals lov for væsker og gasser siger, at tryk, der forplanter sig i et stof, ikke ændrer dets styrke og transmitteres ligeligt i alle retninger. Flydende og gasformige stoffer opfører sig under tryk med nogle forskelle. Forskellen skyldes partiklernes opførsel og vægten af gasser og væsker. I artiklen vil vi overveje alt dette i detaljer ved hjælp af visuelle eksperimenter.
Transmitteres væsketrykket
Lad os tage et cylindrisk kar, som er hermetisk forseglet ovenfra af et stempel. Der er en væske indeni, og en vægt er på stemplet. Den udøver tryk med en kraft svarende til dens vægt. Dette tryk overføres til væsken. Dens molekyler, i modsætning til partikler af et fast legeme, kan frit bevæge sig i forhold til hinanden. Der er ingen streng rækkefølge i deres arrangement, de er spredt tilfældigt.
Kendskab til funktionerbevægelsen af partikler af forskellige stoffer i fremtiden vil hjælpe os med at forstå Pascals lov for væsker og gasser. Hvordan vil væskemolekylerne opføre sig, hvis vi virker på dem med vægtens trykkraft? Erfaring vil hjælpe os med at besvare dette spørgsmål.
Hvordan væsken opfører sig under tryk
Væskens model vil være glasperler, og modellen af beholderen vil være en kasse uden låg. Kugler, såvel som partikler af et flydende stof, bevæger sig frit i beholdere. Tag ethvert emne, der har samme bredde som boksens bredde. Det vil efterligne et stempel.
Skub stemplet på væsken. Hvordan opfører dens molekyler sig? Vi ser, at de trykker både på bunden af beholderen og på dens vægge. De presser hinanden og forsøger at falde ud af kassen. Hvis det var en rigtig væske, ville den have tendens til at sprøjte ud af beholderen. Senere, når vi studerer Pascals lov for væsker og gasser, vil vi se dette i praksis. På grund af det faktum, at molekylerne bevæger sig frit, overføres trykket, som vægten udøver, både til siderne og ned. Og hvad sker der, hvis du erstatter væske med gas?
Hvordan luft opfører sig under tryk
Lad os sige, at vi har en cylinder med et stempel fyldt med luft. Placer en vægt oven på stemplet. Hvordan påføres trykket på gassen, der overføres? Når stemplet bevæger sig ned, falder afstanden mellem molekylerne i toppen af gassen, men ikke længe. Hastigheden af gasmolekyler er hundredvis af meter i sekundet. Afstanden mellem dem er meget større end deres størrelse. De bevæger sig i tilfældige retninger og kolliderer med hinanden.
Når stempletfalder, låses partiklerne blot i et mindre volumen. Som et resultat rammer de oftere karrets vægge, og når gassens volumen falder, stiger dens tryk. Dette postulat skal huskes, så det senere ville blive lettere at forstå Pascals lov for væsker og gasser. Antallet af slag per sekund per kvadratcentimeter er næsten det samme. Det betyder, at trykket, som stemplet producerer, overføres i alle retninger uden ændringer.
Trykoverførsel i forskellige retninger
Pascals lov, overførsel af tryk fra væsker og gasser kan ikke forstås, hvis man ikke forstår én særhed: hvordan er det, vi trykker ned, og trykket overføres både ned og til siderne? Men hvad hvis et rør er fastgjort til cylinderen, vil trykket blive transmitteret opad gennem det? Lad os eksperimentere.
Tag to sprøjter fyldt med vand, og forbind dem med et rør. Lad os se, hvordan trykket vil blive overført af væsken, der er i sprøjterne. Tryk på stemplet på en sprøjte. Trykkraften på stemplet, og dermed på væsken, er rettet nedad. Vi ser dog, at stemplet på den anden sprøjte stiger. Det viser sig, at trykket, der overføres gennem røret, ændrer kraftens retning. Interessant nok kan sprøjter placeres ikke kun lodret, men også vinkelret på hinanden. Resultatet bliver det samme.
Hæld vandet ud, og der vil være luft i sprøjterne. Lad os gentage oplevelsen. I løbet af forsøget vil vi se, at gassen også overfører tryk i alle retninger. Der er kun én forskel med væske. Hvis du sænker stemplet på ensprøjten ned og fastgør den med fingeren, så når du trykker på stemplet på en anden sprøjte, vil gassen komprimere. Dens volumen vil falde med omkring to gange, og stemplet vil stræbe efter at hoppe op. Denne gas, der søger at øge sin volumen, får stemplet til at bevæge sig opad. Det ville være anderledes med en væske, det ville ikke være muligt at komprimere den så let.
Pascals lov
Vi vil studere overførsel af tryk fra væsker og gasser ved hjælp af erfaring. Det blev opfundet af den franske fysiker Blaise Pascal. Tag en hul kugle, som et glasrør er fastgjort til. I forskellige dele af bolden (top, side, bund) er der små huller. Et stempel er placeret inde i røret. Dette er en speciel enhed til at demonstrere Pascals lov.
Fyld ballonen gennem røret med vand for at se, hvordan den opfører sig. Selvom tyngdekraften virker på bolden fra top til bund, strømmer strøer af vand ud af boldens huller i en vinkel, til siden og endda op. Selvfølgelig afviger de lidt fra deres oprindelige retning, fordi tyngdekraften virker på dem. Vi ser, at det tryk, der udøves på vandet, overføres i alle retninger.
Hvis vi i stedet for vand tager røg og udfører dette eksperiment, vil vi observere trykoverførslen i en gas med vores egne øjne, fordi røg er en gas, der er farvet med små partikler af sod eller tjære. På grund af det faktum, at det er meget let, vil det ikke blive påvirket af tyngdekraften så meget, det vil ikke afvige fra sin oprindelige position så meget som vandstrømme. Vi kan konkludere dette: det udøvede prespå en væske eller gas, overføres uden at ændre kraft til et hvilket som helst punkt i væsken og gassen i alle retninger. Dette er Pascals lov for væsker og gasser. Formel: P=F/S hvor P er trykket. Den er lig med forholdet mellem kraften F og området S, som den virker vinkelret på.
