В каком состоянии газ оказывал на стенки сосуда большее давление

В каком состоянии газ оказывал на стенки сосуда большее давление thumbnail

авторы образовательного проекта отвечают на Ваши вопросы  · spadilo.ru

Полное давление, под которым находится газ в сосуде, называется абсолютным. Если абсолютное давление больше атмосферного, то на газ оказывается избыточное давление. Если абсолютное давление меньше атмосферного, газ внутри сосуда разрежен.

В каком сосуде на дно оказывается самое большое давление?

TL;DR в узком и высоком.

Чуть подробнее:

Давление (p) на дно сосуда расчитывается по формуле

p = ρgh, где

ρ – плотность жидкости
g – ускорение свободного падения
h – высота

Т.е. на давление напрямую не влияют:
– форма сосуда
– площадь и форма дна
– площадь и форма стенок
– и т.д.

Если же мы имеем фиксированный объем жидкости, и хотим налить её в такой сосуд, чтобы давление было максимальное, то нужно налить её в узкий и высокий сосуд, тогда высота столба жидкости будет максимальная и соответственно будет оказываться максимальное давление на дно.

Какой объём займёт 1 кг воздуха при 17 градусах и давлении 101.3 кпа?

к.п.н., широкий круг интересов

Воздух при данных условиях можно рассматривать как идеальный газ. Поэтому для решения задачи можно использовать уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа).

pV=(m/M)RT, где p – давление газа, V – объем газа, R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль*К), m – масса газа, M – молярная масса газа (в данном случае – воздуха), равная 0,029 кг/мол.

Отсюда V = m*R*T/(M*p)

Переводим величины в основные единицы СИ

17 градусов = 290 К

101,3 кПа = 101300 Па

Таким образом V = 1 * 8.31 * 290/(0.029 * 101300)

V=0.82 (m^3)

Что происходит с сжиженным газом при нормальном атмосферном давлении?

Автономная газификация и системы отопления. Лучшее предприятие России 2017 и…

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) — это смесь пропана и бутана. СУГ может находиться в жидкой и газообразной фазе.

При нормальном давлении 1.839 кг/кв. м и температуре +20°С сжиженный газ переходит в парообразное состояние. Он не имеет цвета и запаха, поэтому в него добавляют вещество с резким запахом — одорант. Примесь помогает обнаружить утечки.

Если давление увеличить и/или понизить температуру, углеводородные газы переходят в жидкое состояние. В газгольдере СУГ хранится в жидкой фазе под давлением 5-6 атм. Для сравнения: в газовой зажигалке давление 3-4 атм.

Прочитать ещё 2 ответа

Какое давление на стенки сосуда производят молекулы газа?

бегаю марафоны, люблю Таню

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:

p=1/3 * m0 * n * υ²

Концентрацию молекул газа n находят как отношение числа молекул N к объему газа V:

n = N/V

Тогда имеем:

p=m0 *N * υ²/3V

Произведение массы одной молекулы m0 на количество молекул N по смыслу есть масса газа m, поэтому:

p=m * υ²/3V

Подставив в эту формулу исходные данные, можно вычислить какое давление на стенки сосуда производят молекулы газа.

Прочитать ещё 1 ответ

Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?

Главный редактор издания «Популярный университет», химик по образованию, продвигаю массы…  · popuni.ru

В промышленности и для проведения научных исследований очень необходимы различные газы — от обычного воздуха до аргона и ксенона. Объемы их потребления и мире огромны, поэтому для удобной транспортировки их помещают в специальные баллоны.

Дело в том, что такие газы зачастую поставляют в жидком или сжатом состоянии. Таким образом получается перевести наибольшую массу газов в наименьшем объеме, ведь, как известно, газ стремится занять все предоставленное ему пространство.

Сжижаемые газы, такие как азот и иногда кислород (который, кстати, используется в качестве окислителя в ракетном топливе) перевозят в сосудах Дьюара. Эти сосуды имеют две стенки — внешнюю и внутреннюю, — которые разделены между собой вакуумом. Это позволяет предотвратить теплообмен с окружающей средой и поддерживать постоянную температуру внутри сосуда, где содержится жидкое вещество. По сути, они представляют собой большие термосы, которые сохраняют не тепло, а холод.

Есть и другие газы, которые, как правило, поставляют в сжатом виде — это воздух, гелий и аргон. Температуры их сжижения слишком низкие и близки к абсолютному нулю, поэтому поставлять их в виде жидкостей невыгодно. Их загоняют в специальные баллоны, из которых предварительно откачивается весь воздух. Специальные насосы нагнетают в баллоны воздух под огромным давлением, чтобы его влезло как можно больше. Поэтому важно, чтобы такие агрегаты выдерживали очень высокое давление. Для этого их внешнюю часть делают толстой и тщательно следят за качеством вентилей, которые регулируют подачу газа.

Прочитать ещё 3 ответа

Источник

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твёрдых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором они находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твёрдого тела на опору.

Хаотическое движение молекул газа

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своём движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ (рис. 95). Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см2 за 1 с выражается двадцатитрёхзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создаёт давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещённое в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Опыт,
демонстрирующий, что давление газа по всем направлениям одинаково

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса помещают завязанный резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха (рис. 96, а) и имеет неправильную форму. Затем насосом откачивают воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится всё более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму шара (рис. 96, б).

Как объяснить этот опыт?

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри завязанного шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на её стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Изменение давления газа при изменении его объёма

Попытаемся уменьшить объём газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки сосуда возрастёт, т. е. возрастёт давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке 97, а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой плёнкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объём воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается (рис. 97, б). Резиновая плёнка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объёма этой же массы газа число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшится. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда — давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объём воздуха увеличивается, плёнка прогибается внутрь сосуда (рис. 97, в). Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился любой другой газ.

Итак, при уменьшении объёма газа его давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

Баллон для хранения газов

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объёме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку сосуда станет сильнее. Вследствие этого стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объём не изменяются.

Читайте также:  Почистить сосуды от кальциевых отложений

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы приходится заключать в специальные, очень прочные стальные баллоны (рис. 98). В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов.

Вопросы

1. Какие свойства газов отличают их от твёрдых тел и жидкостей?

2. Как объясняют давление газа на основе учения о движении молекул?

3. Как можно на опыте показать, что газ производит давление на стенки сосуда, в котором он находится?

4. Из чего можно заключить, что газ производит одинаковое давление по всем направлениям?

5. Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?

6. Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?

Задание

Надуйте воздушный шарик и крепко его завяжите. Положите в любую ёмкость. Вначале облейте его водой, охлаждённой в морозильной камере (до 5°С), затем горячей водой (70°С). Дайте объяснение наблюдаемому явлению.

Источник

В сосуде содержится гелий под давлением кПа. Концентрацию гелия увеличили в раза, а среднюю кинетическую энергию его молекул уменьшили в раза.

Определите установившееся давление газа.

Ответ дайте в кПа.

Это задание решали 166 раз. С ним справились 34% пользователей.

Газ, который можно считать идеальным, перешел из состояния в состояние

Определите отношение давлений газа в начальном и конечном состояниях

Масса газа постоянна.

Это задание решали 50 раз. С ним справились 28% пользователей.

На рисунке изображен процесс перехода идеального газа постоянной массы из состояния в состояние

Найдите, во сколько раз изменилась абсолютная температура газа в состоянии по сравнению с абсолютной температурой в состоянии

Это задание решали 88 раз. С ним справились 72% пользователей.

Это задание решали 42 раза. С ним справились 57% пользователей.

На рисунке изображена зависимость давления от абсолютной температуры для
постоянной массы идеального газа.

Объем газа в состоянии равен  л.

Определите объем газа (в л) в состоянии

Это задание решали 57 раз. С ним справились 70% пользователей.

Это задание решали 59 раз. С ним справились 44% пользователей.

 моль идеального газа изохорно нагревают на  К, при этом его давление
увеличивается в  раза.

Какова первоначальная абсолютная температура газа?

Это задание решали 49 раз. С ним справились 39% пользователей.

Во сколько раз увеличится значение квадрата среднеквадратичной скорости
движения молекул, если для данной массы газа его внутренняя энергия
увеличится в раза?

Это задание решали 51 раз. С ним справились 67% пользователей.

Давление идеального газа в герметичном сосуде объемом л равно кПа.

Каким будет давление (в кПа) этого газа, если объем сосуда изотермически
увеличить в раза?

Это задание решали 60 раз. С ним справились 58% пользователей.

Давление газа на стенки герметичного баллона равно кПа.

Чему будет равно давление этого газа (в кПа) при увеличении квадрата средней скорости движения молекул газа в раза?

Это задание решали 42 раза. С ним справились 76% пользователей.

В ходе эксперимента давление разреженного газа в сосуде увеличилось в раза, а средняя энергия теплового движения его молекул уменьшилась в раза.

Во сколько раз увеличилась концентрация молекул газа в сосуде?

Это задание решали 116 раз. С ним справились 22% пользователей.

В сосуде находится идеальный газ при температуре C. Концентрация молекул этого газа равна м

Определите давление (в кПа), создаваемое
газом на стенки сосуда.

Постоянная Больцмана равна Дж/К.

Это задание решали 74 раза. С ним справились 54% пользователей.

В ходе эксперимента давление разреженного газа в сосуде уменьшилось в
раза.

Во сколько раз уменьшилось среднее значения квадрата скорости
движения молекул этого газа, если его концентрация осталась неизменной?

Это задание решали 22 раза. С ним справились 41% пользователей.

Идеальный газ находится в закрытом сосуде.

Во сколько раз уменьшится давление в этом сосуде, если его наполнить другим идеальным газом, молярная масса которого в два раза больше?

Абсолютная температура и плотность газа в
сосуде не изменились.

Это задание решали 63 раза. С ним справились 76% пользователей.

При проведении опыта в сосуд постоянного объема закачали воздух и одновременно сосуд с воздухом нагрели. В конечном равновесном состоянии воздуха в сосуде абсолютная температура повысилась в раза, а его давление возросло в раза по сравнению с начальными значениями.

Во сколько раз увеличилась масса воздуха в сосуде?

Это задание решали 78 раз. С ним справились 53% пользователей.

Источник

1. Главная причина давления газа на стенки сосуда, в ко­тором он находится:
а) действие на газ силы тяжести
б) удары молекул газа о стенки сосуда +
в) хаотическое движение молекул газа

2. Физические величины, от которых зависит давление газа:
а) от объёма и температуры газа +
б) от его температуры и силы тяжести
в) от объёма и силы тяжести

3. Как повлияет на давление газа уменьшение его температуры:
а) давление не изменится
б) давление увеличится
в) давление понизится +

4. Как скажется на давлении газа увеличение его объёма:
а) давление уменьшится +
б) давление останется прежним
в) давление возрастёт

5. Давление газа при повышении температуры:
а) уменьшается
б) не изменяется
в) увеличивается +

6. В двух одинаковых герметичных сосудах находятся равные массы одного и того же газа. Однако измерение давлений в них показало, что в одном сосуде давление больше, чем в дру­гом, причем ошибки в измерениях не было. В чём может быть причина такого результата:
а) в неодновременности измерений давления в этих сосудах
б) в различии температуры газа в сосудах +
в) в измерении давления в разных частях сосуда – вверху и у дна

7. Известно, что газ, находящийся в баллоне, оказывает на его стенки давление, равное 250 кПа. Каково его давление на дно баллона, площадь которого 250 см2:
а) 625 кПа
б) 10 кПа
в) 250 кПа +

8. Какая сила создаёт давление внутри жидкости и газа:
а) сила тяжести +
б) сила упругости
в) сила трения

9. Давление воздуха или водяного пара больше при одинаковых условиях:
а) водяного пара
б) давления одинаковы
в) воздуха +

10. От чего зависит результат действия силы:
а) от модуля силы и направления
б) от модуля силы, направления, точки приложения и от площади поверхности +
в) от точки приложения

11. Какая величина равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности:
а) давление +
б) Паскаль
в) масса

12. Единица измерения давления:
а) Ньютон
б) Паскаль +
в) кг/м

13. В чем хранят и перевозят газы:
а) в специальных стальных баллонах +
б) в машинах
в) термос

14. По закону Паскаля « Давление, производимое на жидкость или газ, передается:
а) в любую точку одинаково в одном направлении
б) в одну точку одинаково в одном направлении
в) в любую точку одинаково во всех направлениях +

15. Ртутный барометр представляет собой:
а) трубку Торричелли со шкалой, проградуированной в единицах атмосферного давления +
б) стеклянную трубку с жидкостью
в) трубку Торричелли с линейкой

16. Даны три одинаковых сосуда с разной массой одного и того же газа (5 г., 10 г., 2 г.). В каком из них давление газа наибольшее:
а) там где 5 г.
б) там где 10 г. +
в) там где 2 г.

17. Как передают жидкости и газы внешнее давление, которое на них оказывают:
а) в направлении действующего в них давления
б) это давление не передаётся
в) по всем направлениям одинаково +

18. Давление в системе СИ измеряется в:
а) кН/м. кв.
б) Н/м. кв. (Па) +
в) Н/кг

19. 1 Па равен:
а) 1 кН/м. кв.
б) 1 кН/см. кв
в) 1 Н/м. кв. +

20. Как звали французского ученого Паскаля:
а) Луи
б) Блез +
в) Блюз

21. Чем больше объем газа при постоянной массе и температуре, тем:
а) меньше давление +
б) больше давление
в) нет верного ответа

22. Как давление зависит от модуля действующей силы:
а) не зависит
б) чем сила больше, тем давление больше +
в) чем сила больше, тем давление меньше

Читайте также:  Заболевания сосудов нижних конечностей лекция

23. Выразите в паскалях давления, равные 100 Н/м. кв. и 1,5 кПа:
а) 100 Па и 150 Па
б) 10 Па и 150 Па
в) 100 Па и 1500 Па +

24. Скольким паскалям равен 1мм.рт.ст.:
а) 760 Па
б) 133,3 Па +
в) 200 Па

25. Какие из приведенных свойств принадлежат газам:
а) занимают весь предоставленный им объем +
б) имеют кристаллическое строение
в) легко сжимаются, не имеют собственной формы +

26. Молекулы плотно упакованы, сильно притягиваются друг к другу, и каждая молекула колеблется около определенного положения. Какое это тело:
а) газ
б) твердое тело +
в) жидкость

27. В каком состоянии может находится вода: в твердом, жидком или газообразном:
а) только в жидком состоянии
б) только в газообразном состоянии
в) во всех трех состояниях +

28. Давление газа тем больше, чем … молекулы ударяют о стенки сосуда:
а) чаще и слабее
б) сильнее и реже
в) чаще и сильнее +

29. Справа и слева от поршня находится воздух одинаковой массы. Температура воздуха слева выше чем справа. В каком направлении будет двигаться поршень, если его отпустить:
а) справа налево
б) слева направо +
в) останется на месте

30. В цилиндре с газом, посередине находится подвижный поршень. Что можно сказать о давлении газа слева и справа от поршня, если он неподвижен:
а) давление одинаковое +
б) справа больше
в) справа меньше

Источник

В каком состоянии газ оказывал на стенки сосуда большее давление

1. Твёрдые тела оказывают давление на опору. На тело, стоящее на опоре, действуют сила тяжести ​( vec{F}_т=mvec{g} )​ и сила реакции опоры ​( vec{N} )​ (рис. 55).

Если опора неподвижна, то это тело действует на неё с силой ​( vec{F} )​, называемой силой давления и равной в этом случае по модулю силе тяжести: ​( F=mg )​.

Физическая величина, равная отношению силы давления ​( F )​ к площади поверхности ​( S )​ называется давлением и обозначается буквой ​( p )​:

[ p=F/S ]

Единицей давления является 1 паскаль (1 Па):

[ [,p,]=1Н/1м^2=1,Н/м^2=1,Па ]

Более крупная единица давления — килопаскаль.

[ 1, кПа = 1000, Па ]

Как видно из формулы, давление на поверхность зависит от площади поверхности. Так, человек проваливается в снег при ходьбе по нему и спокойно перемещается на лыжах. В том случае, когда нужно увеличить давление на твёрдое тело, используют заострённые предметы, например, булавки, гвозди, ножи и т.п.

2. Жидкости и газы тоже оказывают давление на сосуд, в котором они находятся. Так, молекулы газа, находящегося в воздушном шаре, непрерывно движутся и при этом соударяются со стенками шара. Эти удары и вызывают давление газа на стенки шара и любого другого сосуда, в котором газ находится. Удар одной молекулы слаб, но внутри шара находится огромное число молекул, поэтому
их суммарное давление на стенки шара ощутимо.

Чем выше температура газа, чем с большей скоростью движутся молекулы и чем чаще и сильнее ударяются они о стенки сосуда, тем, следовательно, давление газа на стенки сосуда больше.

Если уменьшить объём газа в сосуде, не меняя его массу, то число молекул в единице объёма увеличится, увеличится и плотность газа. Число ударов молекул о стенки сосуда при этом возрастёт, следовательно, увеличится давление газа. При увеличении объёма газа при той же массе уменьшится его плотность и число ударов молекул о стенки сосуда. Давление уменьшится.

Таким образом, давление газа тем больше, чем выше его температура и меньше объём при неизменной массе. При повышении температуры и уменьшении объёма молекулы с большей силой и чаще ударяются о стенки сосуда.

3. Опыт показывает, что давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям. Если шар с отверстиями, соединённый с трубкой, внутри которой находится поршень, наполнить водой, а затем нажать на поршень, то можно заметить, что вода брызнет из всех отверстий. При этом струйки вытекающей воды будут примерно одинаковыми. Это говорит о том, что давление, которое мы создаём, действуя на воду, передаётся водой по всем направлениям одинаково. Тот же эффект можно наблюдать, если шар заполнить дымом. Дым тоже будет передавать производимое на него давление по всем направлениям одинаково.

То, что газы и жидкости передают давление по всем направлениям, объясняется подвижностью их молекул. Она проявляется в том, что слои и частицы жидкостей и газов могут свободно перемещаться друг относительно друга но разным направлениям. Благодаря подвижности молекул давление, которое оказывает поршень на ближайший к нему слой, передаётся последующим слоям. Молекулы газа и жидкости движутся хаотически, поэтому и их действие распределяется равномерно по всему объёму шара. Таким образом, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения в каждую точку жидкости или газа. Это утверждение называется законом Паскаля.

4. Закон Паскаля находит применение в гидравлических машинах.

Основной частью любой гидравлической машины являются два соединенных между собой цилиндра разного диаметра. Цилиндры заполнены жидкостью, чаще всего маслом, и в них помещены поршни.

Пусть на большой поршень площадью ​( S_1 )​ действует сила ​( F_1 )​ (рис. 56). Эта сила будет оказывать на поршень давление ​( p_1 )​: ​( p_1=F_1/S_1 )​.

Это давление ( p_1 ) будет передаваться жидкости, находящейся под большим поршнем. Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения. Следовательно, давление будет передаваться жидкости, находящейся под меньшим поршнем, и на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать давление ​( p_2=p_1 )​. Соответственно, на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать сила ​( F_2=p_2S_2 )​, направленная вверх. Откуда ​( p_2=F_2/S_2 )​.

Чтобы жидкость и поршни находились в равновесии, на меньший поршень следует подействовать силой, равной по модулю силе ​( F_2 )​, направленной вертикально вниз. Для этого можно, например, положить на поршень груз.

Так как ​( p_1=p_2 )​, то ​( F_1/S_1=F_2/S_2 )​ или ​( F_1/F_2=S_1/S_2 )​.

Таким образом, гидравлическая машина даёт выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего поршня.

Это означает, что с помощью некоторой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большему поршню.

Гидравлическая машина, так же как и любой простой механизм, даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе.

5. Твёрдые тела производят давление на опору вследствие действия на них силы тяжести. Поскольку на жидкости тоже действует сила тяжести, то и жидкости оказывают давление на дно сосуда. Это можно доказать экспериментально.

Если в трубку, дно которой затянуто плёнкой, налить воду, то плёнка заметно прогнётся. Это происходит потому, что на воду действует сила тяжести, и каждый слой воды давит на слои воды, лежащие ниже, и соответственно на дно сосуда.

Давление производится жидкостью не только на дно сосуда, оно существует внутри жидкости на любой её глубине. При этом производимое давление передаётся по закону Паскаля по всем направлениям одинаково.

Если в трубку с дном, затянутым плёнкой, добавить воды, то плёнка прогнётся сильнее. Это происходит потому, что увеличивается вес воды и соответственно давление воды на дно трубки. Таким образом, давление жидкости на дно сосуда тем больше, чем больше высота столба жидкости.

Если теперь в трубку до той же высоты налить масло, плотность которого меньше плотности воды, то плёнка прогнётся меньше, чем в том случае, когда в ней была вода (рис. 57 а). Это означает, что давление на дно сосуда тем больше, чем больше плотность жидкости.

Сила ​( F )​, с которой жидкость давит на дно, равна её весу ​( P )​. Вес жидкости ​( P )​ равен произведению её массы ​( m )​ и ускорения свободного падения ​( g )​: ​( F=P=mg )​.

Масса жидкости ​( m )​ равна произведению её плотности ​( rho )​ и объёма ​( V )​: ​( m=rho V )​, где ​( V=Sh )​ (рис. 57 б). Тогда ​( F=mg=rho V!g=rho Shg )​.

Разделив вес жидкости (силу, с которой она давит на дно сосуда) на площадь дна, получим давление жидкости ​( p )​: ​( p=F/S )​ или ​( p=rho gSh/S )​, т.е. ​( p=rho gh )​

Читайте также:  Если слабые сосуды симптомы

Давление жидкости на дно и стенки сосуда равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и высоты столба жидкости.

6. Два или более сосудов, соединённых между собой у дна, называются сообщающимися сосудами. Примерами сообщающихся сосудов могут служить гидравлические машины и жидкостный манометр. Самым простым сообщающимся сосудом, которым вы пользуетесь каждый день, является чайник.

Если две стеклянные трубки соединить резиновой трубкой (рис. 57 в), то получатся сообщающиеся сосуды. Наливая в одну трубку воду, можно заметить, что она будет перетекать и в другую трубку. При этом уровни воды в трубках будут все время одинаковы.

Можно поднять одну из трубок или наклонить ее, в любом случае друг относительно друга уровни воды или любой другой жидкости останутся одинаковыми, т.е. будут лежать в одной и той же горизонтальной плоскости.

Можно сделать вывод: в сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости всегда устанавливаются на одном уровне.

Это верно при условии, что давление на поверхность жидкости одинаково. При использовании сообщающихся сосудов в качестве жидкостного манометра именно по разности уровней жидкости в трубках можно судить о значении давления.

Объяснить то, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне, можно следующим образом. Жидкость в сосудах не перемещается, следовательно, её давления в сосудах на одном уровне, в том числе и на дно, одинаковы. Она имеет одинаковую плотность, т.к. она однородная. Следовательно, в соответствии с формулой ​( p=rho gh )​ высоты жидкости тоже одинаковы.

Если в одну трубку налить воду, а в другую масло, плотность которого меньше плотности воды, то уровень воды будет ниже, чем уровень масла в другой трубке (рис. 58).

Это объясняется тем, что давление жидкости на дно сосуда зависит от высоты столба жидкости и от её плотности. При одинаковом давлении, чем больше плотность жидкости, тем меньше высота её столба. Поскольку плотность масла меньше плотности воды, то столб масла выше столба воды. Жидкости, имеющие разную плотность, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях; во сколько раз плотность одной жидкости больше плотности другой, во столько раз меньше высота её столба.

7. Земля окружена воздушной оболочкой — атмосферой. Воздух, как и газы, входящие в состав атмосферы, имеет массу. Соответственно, на него действует сила тяжести, и он оказывает давление на поверхность Земли.

Давление воздушной оболочки на поверхность Земли и находящиеся на ней тела называется атмосферным давлением.

В существовании атмосферного давления легко убедиться на опытах. Если опустить в воду трубку с плотно прилегающим к её стенкам поршнем и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься по трубке вслед за поршнем.

Это происходит потому, что при подъёме поршня между ним и поверхностью воды образуется разреженное пространство. На поверхность воды в сосуде действует атмосферное давление, которое в соответствии с законом Паскаля передаётся по всем направлениям, в том числе и в направлении трубки. Оно и заставляет воду подниматься за поршнем.

Для расчёта атмосферного давления нельзя использовать формулу, по которой рассчитывается давление столба жидкости, так как для этого нужно знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но атмосфера не имеет определённой границы, а плотность воздуха изменяется с высотой. Однако атмосферное давление можно измерить.

Опыт по измерению атмосферного давления был предложен итальянским ученым Торричелли в XVII в. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнили ртутью. Закрыв другой конец трубки, её перевернули и опустили в сосуд с ртутью. Затем этот конец трубки открыли, и часть ртути вылилась из неё в сосуд, а часть осталась в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказалась равной примерно 760 мм.

Объясняется это следующим образом: атмосферное давление действует на ртуть в сосуде, это давление передаётся по всем направлениям и действует на ртуть в основании трубки снизу вверх. Это давление уравновешивает давление столба ртути в трубке. Таким образом, атмосферное давление равно давлению, которое оказывает у основании трубки столб ртути высотой 760 мм. Это давление называют нормальным атмосферным давлением.

Если атмосферное давление выше нормального, то высота столба ртути больше, если — меньше нормального, то столб ртути опустится ниже.

Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па.

Атмосферное давление чаще выражают не в паскалях, а в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). 1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

Если к трубке в опыте Торричелли прикрепить шкалу и проградуировать её в миллиметрах, то получим прибор — ртутный барометр, с помощью которого можно измерять атмосферное давление.

В быту и технике для измерения атмосферного давления применяют более удобный в обращении металлический барометр, называемый анероидом.

Атмосферное давление зависит от высоты. Это объясняется тем, что воздух хорошо сжимаем, так же как и все газы. Верхние слои воздуха давят на лежащие ниже и сжимают их, соответственно плотность слоёв воздуха, а следовательно и давление, у поверхности Земли больше, чем на некоторой высоте от неё.

Так, в местности, лежащей на уровне моря, давление равно примерно 760 мм рт. ст., т.е. нормальному атмосферному. В горах оно выше. Измерения показывают, что на каждые 12 м подъёма атмосферное давление уменьшается примерно на 1 мм рт.ст.

8. Если подвешенный к пружине динамометра шарик опустить в сосуд с водой, то можно заметить, что показание динамометра уменьшится.

Точно так же можно изменить показания динамометра, если подействовать на шарик рукой снизу вверх. Следовательно, когда шарик опустили в воду, на него, помимо силы тяжести и силы упругости пружины динамометра, стала действовать сила, направленная вверх. Эту силу называют выталкивающей или архимедовой силой.

Выталкивающая сила возникает за счёт разности давления воды на нижнюю поверхность шарика и давления на его верхнюю поверхность, поскольку давление жидкости зависит от высоты её столба.

Сила давления ​( F_1 )​, действующая на верхнюю поверхность шарика, направлена вниз, сила давления ( F_2 ), действующая на нижнюю поверхность шарика, направлена вверх. Так как ( F_2 ) больше ( F_1 ), то результирующая этих двух сил, являющаяся выталкивающей силой, будет направлена вверх.

Выталкивающая сила тем больше, чем больше плотность жидкости, в которую погружено тело, и чем больше объём тела, погружённого в жидкость.

Опыт показывает, что выталкивающая сила ​( F )​ может быть вычислена по формуле: ​( F=rho gV )​, где ​( rho )​ — плотность жидкости, в которую погружено тело, ​( V )​ — объём погружённой части тела.

Выталкивающая сила равна произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма погружённой части тела.

Этот закон называют законом Архимеда.

В воздухе, так же как и в любом другом газе, на тело действует выталкивающая сила. Она имеет ту же природу, что и выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости. Её происхождение обусловлено разностью давлений на нижнюю и верхнюю грани тела. Однако, поскольку плотность газа намного меньше плотности жидкости, выталкивающая сила, действующая на тело, в газе меньше, чем в жидкости. Часто при решении задач пренебрегают выталкивающей силой, действующей на тело в воздухе, и считают, что вес покоящегося тела в воздухе равен по модулю действующей на него силе тяжести.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Ребёнка везут на санках по свежевыпавшему снегу. Какие санки — с широкими или узкими полозьями — следует выбрать, чтобы не проваливаться в снег?

1) с широкими
2) с узкими
3) безразлично
4) ответ зависит от веса санок

2. Брусок в форме прямоугольного параллелепипеда положили на стол сначала узкой гранью (1), а затем — широкой (2). Сравните силы давления (​( F_1 )​ и ( F_2 )) и давления (​( p_1 )​ и ​( p_2 )​), производимые бруском на стол в этих случаях.

1) ​( F_1=F_2; p_1>p_2 )​
2) ( F_1=F_2; p_1<p_2 )
3) ( F_1<F_2; p_1<p_2 )
4) ( F_1=F_2; p_1=p_2 )

3. Сила ​( F_1 )​, действующая со стороны жидкости на один поршень гидравлической машины, в 16 раз меньше силы ​( F_2 )​, действующей на другой поршень. Как соотносятся модули работы ​( (A_1) )​ и ( (A_2) ) этих сил, совершаемой при перемещении поршней? Трением пренебречь.

1) ​( A_1=A_2 )​
2)