პასკალის კანონი სითხეებისა და აირების შესახებ ამბობს, რომ წნევა, რომელიც მრავლდება ნივთიერებაში, არ ცვლის მის სიძლიერეს და ყველა მიმართულებით თანაბრად გადადის. თხევადი და აირისებრი ნივთიერებები იქცევიან წნევის ქვეშ გარკვეული განსხვავებებით. განსხვავება განპირობებულია ნაწილაკების ქცევით და აირებისა და სითხეების წონით. სტატიაში ამ ყველაფერს ვიზუალური ექსპერიმენტების დახმარებით დეტალურად განვიხილავთ.
გადამდებია თუ არა სითხის წნევა
ავიღოთ ცილინდრული ჭურჭელი, რომელიც ზემოდან ჰერმეტულად არის დალუქული დგუშით. შიგნით არის სითხე, ხოლო წონა დგუშზეა. ის ახორციელებს ზეწოლას მისი წონის ტოლი ძალით. ეს წნევა გადადის სითხეში. მის მოლეკულებს, მყარი სხეულის ნაწილაკებისგან განსხვავებით, შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილდნენ ერთმანეთთან შედარებით. მათ განლაგებაში მკაცრი წესრიგი არ არის, ისინი შემთხვევით მიმოფანტულია.
ფუნქციების ცოდნამომავალში სხვადასხვა ნივთიერების ნაწილაკების მოძრაობა დაგვეხმარება გავიგოთ პასკალის კანონი სითხეებისა და აირების შესახებ. როგორ მოიქცევიან თხევადი მოლეკულები, თუ მათზე ვიმოქმედებთ წონის წნევის ძალით? გამოცდილება დაგვეხმარება ამ კითხვაზე პასუხის გაცემაში.
როგორ იქცევა სითხე წნევის ქვეშ
სითხის მოდელი იქნება მინის მძივები, ხოლო ჭურჭლის მოდელი იქნება ყუთი სახურავის გარეშე. ბურთები, ისევე როგორც თხევადი ნივთიერების ნაწილაკები, თავისუფლად მოძრაობენ კონტეინერებში. აიღეთ ნებისმიერი ნივთი, რომელიც იგივეა, რაც ყუთის სიგანე. ის დგუშს მიბაძავს.
დააწექით დგუში სითხეზე. როგორ იქცევიან მისი მოლეკულები? ჩვენ ვხედავთ, რომ ისინი აჭერენ როგორც კონტეინერის ძირს, ასევე მის კედლებს. ერთმანეთს უბიძგებენ და ყუთიდან გადმოვარდნას ცდილობენ. ეს რომ ნამდვილი სითხე იყოს, მაშინ ის ჭურჭლიდან ამოფრქვევის ტენდენციას იჩენდა. მოგვიანებით, სითხეებისა და აირების შესახებ პასკალის კანონის შესწავლისას, ამას პრაქტიკაში დავინახავთ. იმის გამო, რომ მოლეკულები თავისუფლად მოძრაობენ, წონის მიერ განხორციელებული წნევა გადაეცემა როგორც გვერდებზე, ასევე ქვემოთ. და რა მოხდება, თუ სითხეს გაზით შეცვლით?
როგორ იქცევა ჰაერი წნევის ქვეშ
ვთქვათ, გვაქვს ცილინდრი ჰაერით სავსე დგუშით. დაადეთ წონა დგუშის თავზე. როგორ გადადის გაზზე წნევა? როგორც დგუში მოძრაობს ქვემოთ, მანძილი მოლეკულებს შორის გაზის ზედა ნაწილში მცირდება, მაგრამ არა დიდხანს. გაზის მოლეკულების სიჩქარე წამში ასობით მეტრია. მათ შორის მანძილი ბევრად აღემატება მათ ზომას. ისინი მოძრაობენ შემთხვევითი მიმართულებით და ეჯახებიან ერთმანეთს.
როდესაც დგუშიეცემა, ნაწილაკები უბრალოდ იკეტება უფრო მცირე მოცულობაში. შედეგად, ისინი უფრო ხშირად ხვდებიან ჭურჭლის კედლებს და გაზის მოცულობის შემცირებით, მისი წნევა იზრდება. ეს პოსტულატი უნდა გვახსოვდეს, რათა მოგვიანებით გაადვილდეს პასკალის კანონის გაგება სითხეებისა და აირების შესახებ. კვადრატულ სანტიმეტრზე წამში დარტყმების რაოდენობა თითქმის იგივეა. ეს ნიშნავს, რომ დგუშის მიერ წარმოქმნილი წნევა გადადის ყველა მიმართულებით ცვლილების გარეშე.
წნევის გადაცემა სხვადასხვა მიმართულებით
პასკალის კანონი, სითხეებითა და აირებით წნევის გადატანა შეუძლებელია, თუ არ ესმით ერთი უცნაურობა: როგორ ხდება, რომ ჩვენ ვაჭერთ ქვემოთ და წნევა გადადის როგორც ქვემოთ, ისე გვერდებზე? მაგრამ რა მოხდება, თუ მილი მიმაგრებულია ცილინდრზე, გადაეცემა თუ არა წნევა მის მეშვეობით ზევით? მოდით ექსპერიმენტი.
აიღეთ წყლით სავსე ორი შპრიცი და შეაერთეთ ისინი მილით. მოდით დავაკვირდეთ, როგორ გადაიცემა წნევა შპრიცებში არსებული სითხის საშუალებით. დააჭირეთ ერთი შპრიცის დგუშს. დგუშზე და, შესაბამისად, სითხეზე ზეწოლის ძალა მიმართულია ქვევით. თუმცა, ჩვენ ვხედავთ, რომ მეორე შპრიცის დგუში ამოდის. გამოდის, რომ მილის მეშვეობით გადაცემული წნევა ცვლის ძალის მიმართულებას. საინტერესოა, რომ შპრიცები შეიძლება განთავსდეს არა მხოლოდ ვერტიკალურად, არამედ ერთმანეთთან სწორი კუთხით. შედეგი იგივე იქნება.
დაასხით წყალი და შპრიცებში ჰაერი იქნება. გავიმეოროთ გამოცდილება. ექსპერიმენტის მსვლელობისას დავინახავთ, რომ გაზი ასევე გადასცემს წნევას ყველა მიმართულებით. სითხესთან მხოლოდ ერთი განსხვავებაა. თუ ერთის დგუშის დაწევაშპრიცი ჩამოწიეთ და დააფიქსირეთ თითით, შემდეგ სხვა შპრიცის დგუშის დაჭერისას გაზი შეკუმშდება. მისი მოცულობა დაახლოებით ორჯერ შემცირდება და დგუში შეეცდება ასვლას. ეს გაზი, რომელიც ცდილობს თავისი მოცულობის გაზრდას, იწვევს დგუშის მოძრაობას ზემოთ. სითხეში სხვანაირი იქნებოდა, ასე მარტივად შეკუმშვა არ შეიძლებოდა.
პასკალის კანონი
გამოცდილების დახმარებით შევისწავლით სითხეებისა და აირების მიერ წნევის გადაცემას. ის გამოიგონა ფრანგმა ფიზიკოსმა ბლეზ პასკალმა. აიღეთ ღრუ სფერო, რომელზეც მიმაგრებულია მინის მილი. ბურთის სხვადასხვა ნაწილში (ზედა, გვერდითი, ქვედა) არის პატარა ხვრელები. დგუში მოთავსებულია მილის შიგნით. ეს არის სპეციალური მოწყობილობა პასკალის კანონის დემონსტრირებისთვის.
შეავსეთ ბუშტი მილში წყლით, რათა ნახოთ როგორ იქცევა იგი. მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაცია მოქმედებს ბურთზე ზემოდან ქვემოდან, წყლის წვეთები ბურთის ნახვრეტებიდან გამოედინება კუთხით, გვერდით და ზემოთაც კი. რა თქმა უნდა, ისინი ოდნავ გადახრილი არიან თავდაპირველი მიმართულებიდან, რადგან მათზე მოქმედებს გრავიტაცია. ჩვენ ვხედავთ, რომ წყალზე ზეწოლა გადადის ყველა მიმართულებით.
თუ წყლის ნაცვლად ავიღებთ კვამლს და გავაკეთებთ ამ ექსპერიმენტს, გაზში წნევის გადაცემას ჩვენი თვალით დავაკვირდებით, რადგან კვამლი არის გაზი შეღებილი ჭვარტლის ან კურის მცირე ნაწილაკებით. გამომდინარე იქიდან, რომ ის ძალიან მსუბუქია, მასზე გრავიტაცია არ იმოქმედებს ისე, როგორც წყლის ნაკადულები. შეგვიძლია დავასკვნათ ეს: განხორციელებული წნევასითხეზე ან გაზზე, ძალის შეცვლის გარეშე გადაეცემა სითხისა და აირის ნებისმიერ წერტილს ყველა მიმართულებით. ეს არის პასკალის კანონი სითხეებისა და აირების შესახებ. ფორმულა: P=F/S სადაც P არის წნევა. ის უდრის F ძალის შეფარდებას S ფართობთან, რომელზედაც იგი მოქმედებს პერპენდიკულურად.
