 |
Давление внутри жидкости и газов.
|
|
|
|
На жидкость, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести, поэтому каждый слой жидкости, помещенной в сосуд, своим весом создает давление на другие слои, которые по закону Паскаля передается по всем направлениям.
Закон Паскаля:
Давление, производимое на жидкость, передается без изменения в каждую точку жидкости.
Скорость передачи давления в жидкости или газе равна скорости звука в данной среде (скорость звука в воздухе – 330 м/с, а в воде – 2.000 м/с).
Итак, давление газа или жидкости на дно и стенки сосуда одинаково по всем направлениям на одном уровне, но изменяется в вертикальном направлении. Оно пропорционально высоте столба и плотности жидкости или газа. С увеличением этих параметров увеличивается и давление:
р = ρ · g · h,
где ρ- плотность жидкости,
g - ускорение свободного падения,
h – высота столба жидкости.
На основе использования закона Паскаля работают гидравлические машины. Основными частями гидравлической машины являются два сообщающихся цилиндра разного диаметра с установленными внутри них поршнями (рис. 7)
 | |||
 | |||
S1 S2 F2
 | |||
 | |||
F
Рис.7. Принцип действия гидравлической машины.
При воздействии на цилиндр 1 силы F1 под поршнем создается давление p равное:
По закону Паскаля такое же давление будет внутри жидкости и во втором цилиндре. То есть на поршень во втором цилиндре со стороны жидкости будет действовать сила F2:
|
|
|
отсюда:
Гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь второго цилиндра больше площади первого. Такие машины широко используются в качестве домкратов, подъёмников, прессов, и пр.
Закон Бернулли
Закон Паскаля справедлив для статических условий, то есть для неподвижной жидкости, а при движении жидкости по трубопроводам её давление будет меняться в зависимости от площади сечения трубы. Причем давление жидкости в широких участках трубопровода будет больше, чем её давление в узких участках трубы.(рис.8).
Рис.8 Иллюстрация закона Бернулли.
Зависимость давления жидкости от скорости потока сформулировал Д.Бернулли. Вот его формулировка:
Давление жидкости, текущей по трубе, меньше там, где скорость её течения больше и, наоборот, давление больше там, где скорость течения жидкости меньше.
Так как при переходе жидкости из широкого участка трубы в более узкий скорость потока увеличивается, то это значит, что где-то на переходе поток жидкости получает ускорение, то есть подвергается воздействию некоторой силы. И этой силой может быть только разность между силами давления в широком и узком участках трубы. Этот вывод следует непосредственно из закона сохранения энергии. Поскольку в узких участках трубы скорость потока возрастает, следовательно возрастает и кинетическая энергия жидкости. Поскольку полная энергия жидкости должна оставаться постоянной, то рост кинетической энергии (скорость потока) компенсируется уменьшением потенциальной энергии (давление жидкости). Закон Бернулли используется в струйных насосах (эжекторах), краскораспылителях, в карбюраторах двигателей внутреннего сгорания в авиастроении.
Испарение.
Испарение – переход жидкости в парообразное состояние, происходит с открытой, свободной поверхности, отделяющей жидкость от газа, например, с поверхности жидкости в открытом сосуде, с поверхности водоёма и т.д. Такой переход требует определенных затрат энергии.
|
|
|
При испарении, молекулы, вылетевшие с поверхности жидкости, должны преодолеть силу притяжения соседних молекул, следовательно, совершить некоторую работу. Для этого молекулам вещества необходимо некоторое количество теплоты, которую они черпают из запаса внутренней энергии самой жидкости.
|
|
|
