Jakie jest ciśnienie gazu, cieczy i ciała stałego

Jakie jest ciśnienie gazu, cieczy i ciała stałego
Jakie jest ciśnienie gazu, cieczy i ciała stałego
Anonim

Już w starożytnym świecie ludzie podejrzewali, jakie naprawdę jest ciśnienie powietrza i cieczy. Niektóre wyobrażenia o atomowej budowie materii przyszły nam do głowy w wierszu „O naturze rzeczy” Lukrecjusza Cary i jest to okres starożytności, podczas gdy właściwości ciśnienia były skutecznie wykorzystywane już w starożytnym Egipcie. Kapłani używali rozgrzanego i rozprężonego gazu do „magicznego” otwierania drzwi świątyń, a budowniczowie używali podnośnika hydraulicznego do podnoszenia ciężkich kamiennych bloków.

co to jest presja
co to jest presja

Dzisiaj na pytanie, czym jest ciśnienie jako wielkość fizyczna, odpowiadają: jest ono równe stosunkowi siły do jednostki powierzchni. Dlatego ciśnienie powietrza, ciśnienie płynu w naczyniu i ciśnienie ciała stałego na wsporniku są podobnymi zjawiskami. Ponieważ wymagają one użycia siły, można wywierać presję na wykonanie pracy (co właśnie stosowali przedsiębiorczy starożytni egipscy kapłani).

Przy nacisku ciała stałego na podporę w zasadzie wszystko jest jasne. Ciężar ciała jest siłą i jest podzielony przez obszar kontaktu ciała z podporą. Ale w cieczy i gazie cząstki nie są w spoczynku. Są one w ciągłym ruchu, chaotycznym Brownem lub transferem ukierunkowanym pod wpływem sił zewnętrznych lub wewnętrznych warunków układu. Ciśnienie powstaje w wyniku uderzenia cząstek o ścianystatek.

ciśnienie statyczne
ciśnienie statyczne

Siła zaangażowana w wytworzenie ciśnienia w tym przypadku to pęd, który każda cząstka wydziela w jednostce czasu. Skąd pochodzi pęd i siła, zrozumiemy, jeśli pamiętamy wzory kinematyki opisujące sprężyste zderzenie ciał. Cząsteczka lub atom cieczy i gazu jest uważany za elastyczną kulę. Wewnątrz substancji płynnej i gazowej cząstki nieustannie zderzają się ze sobą, wymieniając energię i pęd. Dlatego ciśnienie istnieje również nie tylko w stosunku do ściany naczynia, ale także wewnątrz każdej substancji.

Nawet w próżni zawsze jest pewna ilość cząstek, które wytwarzają w niej niewielkie ciśnienie. To prawda, że trochę czasu zajęło odkrycie, że takie ciśnienie istnieje w próżni. Początkowo uważano, że próżnia jest pustką absolutną i wytwarza zerowe ciśnienie. Fizyka kursu szkolnego wykorzystuje to założenie nawet teraz.

fizyka ciśnienia
fizyka ciśnienia

Wróćmy do ruchu cząstek. Pomoże nam zrozumieć, jakie ciśnienie jest kinetyczne i statyczne. Gdy cząstki są w chaotycznym ruchu termicznym, który jest stały, występuje ciśnienie statyczne. Kiedy jakikolwiek wpływ zewnętrzny zostanie przyłożony do układu i pojawią się przeważające kierunki w ruchu cząstek, te same cząstki zaczynają wywierać ciśnienie kinetyczne.

Ciśnienie statyczne można zaobserwować na przykład na dnie wanny wypełnionej wodą. Jeśli otworzysz kran, spadający strumień wody wytworzy dodatkowe ciśnienie kinetyczne. Uproszczony, można go obliczyć na podstawie tego samegoopisane powyżej rozważania dotyczące sprężystych zderzeń cząstek. Strumień ma mierzalną prędkość i po uderzeniu wymienia pęd z dnem wanny. Całkowite ciśnienie w układzie (łaźnia wodna) będzie równe sumie ciśnień statycznych i kinetycznych.

Zalecana: