Закон Паскаля
Природа давления жидкости, газа и твердого тела отличается. Хотя у давлений жидкости и газа различная природа, у их давлений есть один одинаковый эффект, отличающий их от твердых тел. Этот эффект, а точнее физическое явление, описывает закон Паскаля.
Закон Паскаля Производимое внешними силами давление в какое-то место жидкости или газа, передается по жидкости или газу без изменения в любую точку.
Закон Паскаля был открыт французским учёным Б. Паскалем в 1653 г., этот закон подтверждается различными опытами.
Давление это физическая величина, равная модулю силы F, действующей перпендикулярно поверхности, которая приходится на единицу площади S этой поверхности.
Формула закона Паскаля Закон Паскаля описывается формулой давления:
где p — это давление (Па), F — приложенная сила (Н), S — площадь поверхности (м2).
Формулу закона Паскаля можно прочитать следующим образом: Паскаль равен силе в 1Н, которая действует на поверхность площадью 1 кв. метр — 1Па=1Н/кв.м
Давление — скалярная величина Важно понимать, что давление — величина скалярная, то есть у нее нет направления.
Способы уменьшения и увеличения давления:
Для того, чтобы увеличить давление, необходимо увеличить приложенную силу и/или уменьшить площадь ее приложения.
И наоборот, для уменьшения давления, необходимо уменьшить приложенную силу и/или увеличить площадь ее приложения.
Различают следующие виды давлений:
- атмосферное (барометрическое)
- абсолютное
- избыточное (манометрическое)
Давление газов зависит:
- от массы газа — чем больше газа в сосуде, тем больше давление;
- от объема сосуда — чем меньше объем с газом определенной массы, тем больше давление;
- от температуры — с ростом температуры увеличивается скорость движения молекул, которые интенсивнее взаимодействуют и сталкиваются со стенками сосуда, поэтому и давление возрастает.
Жидкости и газы передают по всем направлениям не только оказываемое на них давление, но и то давление, которое существует внутри них благодаря весу собственных частей. Верхние слои давят на средние, а средние — на нижние, нижние — на дно.
Внутри жидкости существует давление. На одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.
Закон Паскаля означает, что если, например, надавить на газ с силой в 10 Н, и площадь этого давления будет 10 см2 (т. е. (0,1 * 0,1) м2 = 0,01 м2), то давление в месте приложения силы увеличится на p = F/S = 10 Н / 0,01 м2 = 1000 Па, и на эту величину увеличится давление во всех местах газа. То есть давление передастся без изменений в любую точку газа.
То же самое характерно для жидкостей. А вот для твердых тел — нет. Это связано с тем, что молекулы жидкости и газа подвижны, а в твердых телах, хотя и могут колебаться, но остаются на своем месте. В газах и жидкостях молекулы перемещаются из области с более высоким давлением в область с более низким, таким образом давление во всем объеме быстро выравнивается.
В отличие от твердых тел жидкости и газы в состоянии равновесия не обладают упругостью формы. Они обладают только объемной упругостью. В состоянии равновесия напряжение в жидкости и газе всегда нормально к площадке, на которую оно действует. Касательные напряжения вызывают только изменения формы элементарных объемов тела (сдвиги), но не величину самих объемов. Для таких деформаций в жидкостях и газах усилий не требуется, а потому в этих средах при равновесии касательные напряжения не возникают.
закон сообщающихся сосудов в сообщающихся сосудах, заполненных однородной жидкостью, давление во всех точках жидкости, расположенных в одной горизонтальной плоскости, одинаково независимо от формы сосудов.
При этом поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне
Давление, которое появляется в жидкости из-за поля тяжести, называется гидростатическим. В жидкости на глубине , считая от поверхности жидкости, гидростатическое давление равно . Полное давление в жидкости складывается из давления на поверхности жидкости (обычно это атмосферное давление) и гидростатического.