बर्तन में गैस का दबाव कैसे पता करें। गैस के दबाव की गणना कैसे करें

स्की पर एक आदमी, और उनके बिना।

एक व्यक्ति बड़ी मुश्किल से ढीली बर्फ से गुजरता है, हर कदम पर गहराई से डूबता है। लेकिन, स्की पर डाल दिया, वह चल सकता है, लगभग इसमें गिरने के बिना। क्यों? स्की पर या स्की के बिना, एक व्यक्ति बर्फ पर अपने वजन के बराबर बल के साथ कार्य करता है। हालांकि, इस बल की कार्रवाई दोनों मामलों में अलग है, क्योंकि सतह का क्षेत्र जिस पर व्यक्ति दबाता है वह स्की के साथ और बिना अलग है। स्की का सतह क्षेत्र एकमात्र के क्षेत्र का लगभग 20 गुना है। इसलिए, स्की पर खड़े होने के दौरान, एक व्यक्ति बर्फ की सतह के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर पर एक बल के साथ कार्य करता है, जो बिना स्की के बर्फ पर खड़े होने से 20 गुना कम होता है।

एक छात्र, एक अखबार को बटन के साथ बोर्ड पर पिन करना, प्रत्येक बटन पर समान बल के साथ कार्य करता है। हालांकि, एक तेज अंत वाला एक बटन पेड़ में प्रवेश करना आसान बनाता है।

इसका मतलब यह है कि बल की कार्रवाई का परिणाम न केवल इसके मापांक, दिशा और बिंदु के बिंदु पर निर्भर करता है, बल्कि सतह के उस क्षेत्र पर भी होता है, जहां इसे लागू किया जाता है (जिस पर यह कार्य करता है)।

इस निष्कर्ष की पुष्टि शारीरिक प्रयोगों से होती है।

अनुभव किसी दिए गए बल का प्रभाव इस बात पर निर्भर करता है कि सतह क्षेत्र की एक इकाई पर बल क्या कार्य करता है।

एक छोटे बोर्ड के कोनों में, नाखूनों को चलाने की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, अंक पर रेत के साथ बोर्ड पर संचालित नाखूनों को सेट करें और बोर्ड पर एक वजन डालें। इस मामले में, नाखून के सिर को केवल रेत में थोड़ा दबाया जाता है। फिर बोर्ड को पलट दें और नाखूनों को किनारे पर रख दें। इस मामले में, समर्थन क्षेत्र छोटा है, और उसी बल की कार्रवाई के तहत, नाखून रेत में गहराई से जाते हैं।

अनुभव। दूसरा दृष्टांत।

इस बल का प्रभाव इस बात पर निर्भर करता है कि सतह क्षेत्र की प्रत्येक इकाई पर बल क्या कार्य करता है।

माना गया उदाहरणों में, बलों ने शरीर की सतह पर लंबवत कार्य किया। व्यक्ति का वजन बर्फ की सतह के लंबवत था; बटन पर कार्य करने वाला बल बोर्ड की सतह के लंबवत है।

इस सतह के क्षेत्र में सतह पर लंबवत कार्य करने वाले बल के अनुपात के बराबर मात्रा को दबाव कहा जाता है.

दबाव को निर्धारित करने के लिए, सतह से लंबवत अभिनय करने वाले बल को सतह क्षेत्र द्वारा विभाजित किया जाना चाहिए:

दबाव \u003d बल / क्षेत्र.

आइए इस अभिव्यक्ति में शामिल मात्राओं को नामित करें: दबाव - पीसतह पर अभिनय करने वाला बल है एफ और सतह क्षेत्र - रों.

तब हमें सूत्र मिलता है:

पी \u003d एफ / एस

यह स्पष्ट है कि एक ही क्षेत्र पर काम करने वाला एक बड़ा बल अधिक दबाव पैदा करेगा।

दबाव की इकाई वह दबाव है जो इस सतह पर 1 मीटर 2 लंबवत के क्षेत्र के साथ सतह पर 1 एन अभिनय का एक बल पैदा करता है.

दबाव इकाई - न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (1 एन / एम 2)। फ्रांसीसी वैज्ञानिक के सम्मान में ब्लेस पास्कल इसे पास्कल कहा जाता है ( देहात) है। इस प्रकार,

1 पा \u003d 1 एन / एम 2.

दबाव की अन्य इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है: हेक्टोपास्कल (एचपीए) तथा किलोपास्कल (किलो पास्कल).

1 केपीए \u003d 1000 पीए;

1 एचपीए \u003d 100 पा;

1 पा \u003d 0.001 केपीए;

1 पा \u003d 0.01 hPa।

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया हुआ : एम \u003d 45 किलो, एस \u003d 300 सेमी 2; प \u003d?

एसआई इकाइयों में: एस \u003d 0.03 मीटर 2

फेसला:

पी = एफ/रों,

एफ = पी,

पी = जी एम,

पी \u003d 9.8 एन 45 किग्रा .8 450 एन,

पी \u003d 450 / 0.03 एन / एम 2 \u003d 15000 पा \u003d 15 केपीए

"उत्तर": p \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa

दबाव कम करने और बढ़ाने के तरीके।

एक भारी ट्रैक वाला ट्रैक्टर मिट्टी पर 40-50 kPa का दबाव पैदा करता है, यानी 45 किलो वजन वाले लड़के के दबाव से केवल 2-3 गुना अधिक। ऐसा इसलिए है क्योंकि ट्रेक्टर का वजन ट्रैक ट्रांसमिशन द्वारा एक बड़े क्षेत्र में वितरित किया जाता है। और हमने वह स्थापित कर दिया है समर्थन क्षेत्र जितना बड़ा होगा, इस समर्थन पर एक ही बल द्वारा कम दबाव डाला जाता है .

यह निर्भर करता है कि निम्न या उच्च दबाव प्राप्त करना आवश्यक है, असर क्षेत्र बढ़ता या घटता है। उदाहरण के लिए, मिट्टी के निर्माण के दबाव को झेलने के लिए नींव के निचले हिस्से के क्षेत्र में वृद्धि की जाती है।

ट्रक और एयरक्राफ्ट चेसिस के टायर यात्री कारों की तुलना में अधिक व्यापक बनाये जाते हैं। रेगिस्तान में यात्रा के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों के लिए टायर विशेष रूप से विस्तृत हैं।

भारी वाहन, जैसे कि ट्रैक्टर, टैंक या दलदली वाहन, पटरियों का एक बड़ा सहायक क्षेत्र होने के कारण, दलदली इलाके से होकर गुजरता है जो एक व्यक्ति से नहीं गुजरेगा।

दूसरी ओर, एक छोटे से सतह क्षेत्र के साथ, एक छोटा बल बहुत अधिक दबाव पैदा कर सकता है। उदाहरण के लिए, बोर्ड में बटन को दबाने पर, हम उस पर लगभग 50 N के बल के साथ कार्य करते हैं। चूंकि बटन की नोक का क्षेत्रफल लगभग 1 मिमी 2 है, इसके द्वारा निर्मित दबाव है:

p \u003d 50 N / 0, 000 001 m 2 \u003d 50,000,000 Pa \u003d 50,000 kPa।

इसकी तुलना में, यह दबाव जमीन पर क्रॉलर ट्रैक्टर द्वारा लगाए गए दबाव का 1000 गुना है। ऐसे कई और उदाहरण मिल सकते हैं।

काटने के ब्लेड और छेदने के उपकरण (चाकू, कैंची, incenders, आरी, सुई, आदि) के बिंदु को विशेष रूप से तेज किया जाता है। एक तेज ब्लेड के तेज धार में एक छोटा क्षेत्र होता है, इसलिए यहां तक \u200b\u200bकि एक छोटा बल बहुत दबाव बनाता है और इसके साथ काम करना आसान होता है।

काटने और छुरा उपकरणों को भी प्रकृति में पाया जाता है: ये दांत, पंजे, चोंच, कांटे आदि हैं - ये सभी कठोर सामग्री, चिकनी और बहुत तेज हैं।

दबाव

यह ज्ञात है कि गैस के अणु अनियमित रूप से चलते हैं।

हम पहले से ही जानते हैं कि गैसों, ठोस और तरल पदार्थों के विपरीत, उस पूरे बर्तन को भरें जिसमें वे स्थित हैं। उदाहरण के लिए, एक स्टील गैस सिलेंडर, एक कार टायर ट्यूब, या वॉलीबॉल। इस मामले में, गैस सिलेंडर, कक्ष या किसी अन्य शरीर की दीवारों, तल और आवरण पर दबाव डालती है जिसमें यह स्थित है। गैस का दबाव समर्थन पर एक ठोस के दबाव के अलावा अन्य कारणों से होता है।

यह ज्ञात है कि गैस के अणु अनियमित रूप से चलते हैं। जैसे ही वे चलते हैं, वे एक-दूसरे से टकराते हैं, साथ ही उस बर्तन की दीवारों के साथ जिसमें गैस स्थित है। गैस में कई अणु होते हैं, इसलिए उनके प्रभावों की संख्या बहुत बड़ी है। उदाहरण के लिए, 1 एस में 2 सेमी के क्षेत्र के साथ एक सतह पर एक कमरे में हवा के अणुओं के प्रभावों की संख्या को तेईस अंकों की संख्या द्वारा व्यक्त किया जाता है। हालांकि एक व्यक्ति के अणु का प्रभाव बल छोटा है, लेकिन पोत की दीवारों पर सभी अणुओं का प्रभाव महत्वपूर्ण है, और यह गैस का दबाव बनाता है।

इसलिए, बर्तन की दीवारों पर गैस का दबाव (और गैस में रखे शरीर पर) गैस के अणुओं के प्रभाव के कारण होता है .

निम्नलिखित अनुभव पर विचार करें। एयर पंप की घंटी के नीचे एक रबर की गेंद रखें। इसमें थोड़ी मात्रा में हवा होती है और यह आकार में अनियमित होती है। फिर एक पंप के साथ घंटी के नीचे से हवा को बाहर पंप करें। गेंद का खोल, जिसके चारों ओर हवा अधिक से अधिक दुर्लभ हो जाती है, धीरे-धीरे फुलाती है और एक नियमित गेंद का आकार लेती है।

इस अनुभव को कैसे समझाया जा सकता है?

संपीड़ित गैस के भंडारण और परिवहन के लिए, विशेष टिकाऊ स्टील सिलेंडर का उपयोग किया जाता है।

हमारे प्रयोग में, गैस के अणु लगातार गेंद की दीवारों को अंदर और बाहर मारते हैं। जब हवा को बाहर पंप किया जाता है, तो गेंद के खोल के चारों ओर घंटी में अणुओं की संख्या कम हो जाती है। लेकिन गेंद के अंदर, उनकी संख्या नहीं बदलती है। इसलिए, खोल की बाहरी दीवारों के खिलाफ अणुओं के प्रभावों की संख्या आंतरिक दीवारों के खिलाफ प्रभावों की संख्या से कम हो जाती है। गेंद को तब तक फुलाया जाता है जब तक कि उसके रबर के खोल की लोच गैस के दबाव के बल के बराबर न हो जाए। गेंद का खोल गेंद का आकार लेता है। यह दर्शाता है कि गैस सभी दिशाओं में समान रूप से अपनी दीवारों पर दबाती है... दूसरे शब्दों में, सतह क्षेत्र के प्रति वर्ग सेंटीमीटर में आणविक प्रभावों की संख्या सभी दिशाओं में समान है। सभी दिशाओं में समान दबाव एक गैस की विशेषता है और बड़ी संख्या में अणुओं के अव्यवस्थित आंदोलन का परिणाम है।

चलो गैस की मात्रा को कम करने की कोशिश करते हैं, लेकिन इतना है कि इसका द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है। इसका मतलब है कि गैस के प्रत्येक घन सेंटीमीटर में अधिक अणु होंगे, और गैस का घनत्व बढ़ जाएगा। फिर दीवारों के खिलाफ अणुओं के टकराव की संख्या बढ़ जाएगी, अर्थात, गैस का दबाव बढ़ जाएगा। इसकी पुष्टि अनुभव से की जा सकती है।

चित्र में तथा इसमें एक ग्लास ट्यूब को दर्शाया गया है, जिसका एक सिरा पतली रबर की फिल्म से ढंका है। एक पिस्टन ट्यूब में डाला जाता है। जब पिस्टन को धक्का दिया जाता है, तो ट्यूब में हवा की मात्रा कम हो जाती है, यानी गैस संकुचित हो जाती है। रबर की पन्नी बाहर की ओर झुकती है, यह दर्शाता है कि ट्यूब में हवा का दबाव बढ़ गया है।

इसके विपरीत, गैस के समान द्रव्यमान की मात्रा में वृद्धि के साथ, प्रत्येक घन सेंटीमीटर में अणुओं की संख्या घट जाती है। इससे पोत की दीवारों के खिलाफ हिट की संख्या कम हो जाएगी - गैस का दबाव कम होगा। दरअसल, जब पिस्टन ट्यूब से बाहर निकाला जाता है, तो हवा की मात्रा बढ़ जाती है, और फिल्म बर्तन के अंदर झुक जाती है। यह ट्यूब में हवा के दबाव में कमी को इंगित करता है। उसी घटना को देखा जाएगा यदि हवा के बजाय ट्यूब में कोई अन्य गैस थी।

इसलिए, गैस की मात्रा में कमी के साथ, इसका दबाव बढ़ता है, और मात्रा में वृद्धि के साथ, दबाव कम हो जाता है, बशर्ते कि गैस का द्रव्यमान और तापमान अपरिवर्तित रहे.

और स्थिर मात्रा में गर्म करने पर गैस का दबाव कैसे बदलेगा? यह ज्ञात है कि हीटिंग के साथ गैस अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है। तेजी से आगे बढ़ने पर, अणु पोत की दीवार पर अधिक बार टकराएंगे। इसके अलावा, दीवार के खिलाफ अणु का प्रत्येक प्रभाव अधिक मजबूत होगा। परिणामस्वरूप, पोत की दीवारों को अधिक दबाव का अनुभव होगा।

इसके फलस्वरूप, एक बंद बर्तन में गैस का दबाव गैस के तापमान जितना अधिक होता है, बशर्ते कि गैस का द्रव्यमान और आयतन न बदले।

इन प्रयोगों से, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि गैस का दबाव अधिक, अधिक बार और मजबूत होता है, जिससे अणु पोत की दीवारों से टकराते हैं .

गैसों के भंडारण और परिवहन के लिए, वे दृढ़ता से संकुचित होते हैं। इसी समय, उनका दबाव बढ़ जाता है, गैसों को विशेष, बहुत टिकाऊ सिलेंडर में संलग्न करना होगा। इस तरह के सिलेंडर, उदाहरण के लिए, पनडुब्बियों में संपीड़ित हवा, धातु वेल्डिंग में प्रयुक्त ऑक्सीजन होते हैं। बेशक, हमें हमेशा याद रखना चाहिए कि गैस सिलेंडर को गर्म नहीं किया जाना चाहिए, खासकर जब वे गैस से भरे होते हैं। क्योंकि, जैसा कि हम पहले से ही समझते हैं, एक विस्फोट बहुत अप्रिय परिणामों के साथ हो सकता है।

पास्कल का नियम।

दबाव तरल या गैस के प्रत्येक बिंदु पर प्रेषित होता है।

पिस्टन का दबाव गेंद को भरने वाले द्रव के प्रत्येक बिंदु पर प्रेषित होता है।

अब गैस।

ठोस पदार्थों के विपरीत, व्यक्तिगत परतें और तरल और गैस के छोटे कण स्वतंत्र रूप से सभी दिशाओं में एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित हो सकते हैं। यह पर्याप्त है, उदाहरण के लिए, पानी को हिलाने के लिए एक गिलास में पानी की सतह पर थोड़ा झटका देने के लिए। लहरें किसी नदी या झील पर थोड़ी हवा में दिखाई देती हैं।

गैस और तरल कणों की गतिशीलता बताती है कि उन पर लगाए गए दबाव को न केवल बल की कार्रवाई की दिशा में प्रेषित किया जाता है, बल्कि प्रत्येक बिंदु पर... आइए इस घटना पर अधिक विस्तार से विचार करें।

चित्र में, तथा गैस (या तरल) युक्त एक बर्तन को दर्शाता है। कणों को समान रूप से पूरे बर्तन में वितरित किया जाता है। पोत को एक पिस्टन द्वारा बंद किया जाता है जो ऊपर और नीचे जा सकता है।

कुछ बल लगाने से, हम पिस्टन को थोड़ा अंदर की ओर करने के लिए मजबूर करेंगे और इसके ठीक नीचे गैस (तरल) को संपीड़ित करेंगे। तब कण (अणु) इस स्थान पर पहले से अधिक घनी स्थित होंगे (अंजीर, बी)। गतिशीलता के कारण, गैस के कण सभी दिशाओं में चले जाएंगे। नतीजतन, उनकी व्यवस्था फिर से एक समान हो जाएगी, लेकिन पहले की तुलना में अधिक घनी (छवि, सी)। इसलिए, हर जगह गैस का दबाव बढ़ जाएगा। इसका मतलब है कि अतिरिक्त दबाव गैस या तरल के सभी कणों में स्थानांतरित हो जाता है। इसलिए, यदि पिस्टन के पास गैस (तरल) पर दबाव 1 पीए तक बढ़ता है, तो सभी बिंदुओं पर के भीतर गैस या तरल, उसी मात्रा से दबाव बढ़ेगा। बर्तन की दीवारों पर और नीचे और पिस्टन पर दबाव 1 पीए तक बढ़ जाएगा।

एक तरल या गैस पर लागू दबाव सभी दिशाओं में समान रूप से किसी भी बिंदु पर प्रेषित होता है .

इस कथन को कहा जाता है पास्कल का नियम.

पास्कल के नियम के आधार पर निम्नलिखित प्रयोगों को आसानी से समझाया जा सकता है।

आकृति विभिन्न स्थानों में छोटे छेद के साथ एक खोखली गेंद दिखाती है। एक ट्यूब गेंद से जुड़ी होती है, जिसमें पिस्टन डाला जाता है। यदि आप गेंद में पानी खींचते हैं और पिस्टन को नली में धकेलते हैं, तो पानी गेंद के सभी छिद्रों से बहेगा। इस प्रयोग में, पिस्टन ट्यूब में पानी की सतह के खिलाफ दबाता है। पिस्टन के नीचे पानी के कण, संकुचित होने के कारण, इसके दबाव को गहरी पड़ी अन्य परतों में स्थानांतरित कर देता है। इस प्रकार, पिस्टन का दबाव गेंद को भरने वाले तरल पदार्थ के प्रत्येक बिंदु पर प्रेषित होता है। नतीजतन, पानी का हिस्सा सभी छेदों से बहने वाली समान धाराओं के रूप में गेंद से बाहर धकेल दिया जाता है।

यदि गेंद धुएं से भर जाती है, तो जब पिस्टन को ट्यूब में धकेल दिया जाता है, तो धुएं के समान धुएं गेंद के सभी छिद्रों से बाहर निकलना शुरू हो जाएंगे। यह पुष्टि करता है कि और गैसें उन पर उत्पादित दबाव को सभी दिशाओं में समान रूप से संचारित करती हैं.

तरल और गैस में दबाव।

तरल का वजन ट्यूब में रबड़ के नीचे की ओर झुकने का कारण होगा।

एक तरल, पृथ्वी पर सभी निकायों की तरह, गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है। इसलिए, पोत में डाली गई तरल की प्रत्येक परत अपने स्वयं के वजन के साथ दबाव बनाती है, जो पास्कल के नियम के अनुसार, सभी दिशाओं में प्रेषित होती है। इसलिए, तरल के अंदर दबाव होता है। इसे अनुभव से देखा जा सकता है।

एक गिलास ट्यूब में पानी डालो, जिसमें से कम उद्घाटन एक पतली रबर फिल्म के साथ बंद है। ट्यूब का तल तरल के वजन के प्रभाव में झुक जाएगा।

अनुभव से पता चलता है कि रबड़ फिल्म के ऊपर पानी का स्तंभ जितना अधिक होता है, उतना ही झुकता है। लेकिन हर बार जब रबर नीचे झुकता है, तो ट्यूब में पानी संतुलन (स्टॉप) के लिए आता है, क्योंकि, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, खींची गई रबर फिल्म का लोचदार बल पानी पर काम करता है।

चित्रण।

इस पर गुरुत्वाकर्षण के दबाव के कारण तल सिलेंडर से दूर चला जाता है।

आइए हम एक रबर के साथ एक ट्यूब डालते हैं, जिसमें पानी डाला जाता है, दूसरे में, पानी के साथ व्यापक बर्तन। हम देखेंगे कि जैसे-जैसे ट्यूब को उतारा जाता है, रबर की फिल्म धीरे-धीरे सीधी होती जाती है। फिल्म को पूर्ण रूप से सीधा करने से पता चलता है कि ऊपर और नीचे से इस पर अभिनय करने वाले बल बराबर हैं। फिल्म का पूर्ण स्ट्रेटनिंग तब होता है जब ट्यूब और बर्तन में पानी का स्तर कम हो जाता है।

एक ही प्रयोग एक ट्यूब के साथ किया जा सकता है जिसमें एक रबर फिल्म साइड ओपनिंग को कवर करती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, ए। आइए इस ट्यूब को पानी के साथ एक और बर्तन में पानी में डुबोएं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, ख... हम देखेंगे कि ट्यूब और बर्तन में पानी का स्तर बराबर होते ही फिल्म फिर से सीधी हो जाएगी। इसका मतलब है कि रबर की पन्नी पर काम करने वाले बल सभी तरफ समान हैं।

चलो एक बर्तन लेते हैं, जिसमें से नीचे गिर सकता है। चलो इसे पानी के एक जार में डाल दें। इस मामले में, तल को कसकर पोत के किनारे के खिलाफ दबाया जाएगा और गिर नहीं जाएगा। इसे नीचे से ऊपर तक निर्देशित पानी के दबाव द्वारा दबाया जाता है।

हम ध्यान से बर्तन में पानी डालेंगे और उसका तल देखेंगे। जैसे ही बर्तन में पानी का स्तर जार में पानी के स्तर के साथ मेल खाता है, यह बर्तन से गिर जाएगा।

अलगाव के क्षण में, बर्तन में तरल का एक स्तंभ नीचे की ओर दबाता है, और नीचे से ऊपर तक तरल स्तंभ के समान ऊंचाई का दबाव, लेकिन बैंक में स्थित होता है, संचारित होता है। ये दोनों दबाव समान हैं, लेकिन नीचे सिलेंडर से दूर चला जाता है अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई के कारण।

पानी के साथ प्रयोगों को ऊपर वर्णित किया गया था, लेकिन यदि आप पानी के बजाय किसी अन्य तरल लेते हैं, तो प्रयोग के परिणाम समान होंगे।

तो, प्रयोगों से पता चलता है कि तरल के अंदर दबाव होता है, और समान स्तर पर यह सभी दिशाओं में समान होता है। गहराई के साथ दबाव बढ़ता है.

इस संबंध में गैसें तरल पदार्थों से भिन्न नहीं होती हैं, क्योंकि उनका वजन भी होता है। लेकिन हमें याद रखना चाहिए कि एक गैस का घनत्व एक तरल के घनत्व से सैकड़ों गुना कम है। बर्तन में गैस का वजन छोटा है, और कई मामलों में इसके "वजन" के दबाव को नजरअंदाज किया जा सकता है।

पोत के तल और दीवारों पर द्रव दबाव की गणना।

पोत के तल और दीवारों पर द्रव दबाव की गणना।

आइए विचार करें कि बर्तन के तल और दीवारों पर तरल के दबाव की गणना कैसे की जा सकती है। आइए पहले एक आयताकार समानांतर चतुर्भुज के आकार वाले बर्तन के लिए समस्या का समाधान करें।

बल एफजिसके साथ तरल इस बर्तन में डाला जाता है, उसके तल पर दबाया जाता है, वजन के बराबर होता है पी बर्तन में तरल। किसी द्रव्य का भार उसके द्रव्यमान को ज्ञात करके निर्धारित किया जा सकता है म... जैसा कि आप जानते हैं, द्रव्यमान की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है: m \u003d ρ वी... हमारी पसंद के पोत में डाले गए तरल की मात्रा की गणना करना आसान है। यदि पात्र में तरल स्तंभ की ऊंचाई को अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है एच, और पोत के नीचे का क्षेत्र रोंतब फिर वी \u003d एस एच.

तरल द्रव्यमान m \u003d ρ वी, या म \u003d ρ S ज .

इस तरल का वजन पी \u003d जी एम, या पी \u003d जी ρ एस एच.

चूँकि तरल के एक स्तंभ का भार उस बल के बराबर होता है जिसके साथ तरल पदार्थ पोत के तल पर दबता है, भार को विभाजित करता है पी वर्ग के लिए रों, हम द्रव दबाव प्राप्त करते हैं पी:

p \u003d P / S, या p \u003d g ρ S h / S,

हमने बर्तन के तल पर तरल के दबाव की गणना के लिए एक सूत्र प्राप्त किया है। इस सूत्र से पता चलता है कि पोत के तल पर तरल का दबाव केवल तरल स्तंभ के घनत्व और ऊंचाई पर निर्भर करता है.

इसलिए, व्युत्पन्न सूत्र के अनुसार, पोत में डाले गए तरल के दबाव की गणना की जा सकती है कोई भी आकार (स्पष्ट रूप से, हमारी गणना केवल उन जहाजों के लिए उपयुक्त है, जिनके पास एक सीधा प्रिज्म और एक सिलेंडर का आकार है। संस्थान के लिए भौतिकी पाठ्यक्रमों में, यह साबित हो गया था कि फार्मूला मनमाना आकार के पोत के लिए भी सही है)। इसके अलावा, इसका उपयोग पोत की दीवारों पर दबाव की गणना करने के लिए किया जा सकता है। तरल के अंदर दबाव, नीचे से ऊपर दबाव सहित, इस सूत्र का उपयोग करके भी गणना की जाती है, क्योंकि एक ही गहराई पर दबाव सभी दिशाओं में समान है।

सूत्र के अनुसार दबाव की गणना करते समय p \u003d गाह घनत्व चाहिए ρ प्रति किलोग्राम मीटर (किलोग्राम / एम 3) प्रति किलोग्राम और तरल स्तंभ की ऊंचाई में व्यक्त किया गया एच - मीटर (मीटर) में, जी \u003d 9.8 एन / किग्रा, तो दबाव पास्कल (पा) में व्यक्त किया जाएगा।

उदाहरण... यदि तेल स्तंभ की ऊंचाई 10 मीटर है, और टैंक का तल 800 किलो / मी 3 है, तो टैंक के तल पर तेल का दबाव निर्धारित करें।

आइए समस्या की स्थिति को लिख लें और इसे लिख दें।

दिया हुआ :

ρ \u003d 800 किग्रा / मी 3

फेसला :

p \u003d 9.8 N / kg · 800 kg / m 3 · 10 m ≈ 80,000 Pa k 80 kPa।

उत्तर : p k 80 kPa।

वाहिकाओं का संचार।

वाहिकाओं का संचार।

आंकड़ा एक रबर ट्यूब द्वारा जुड़े दो जहाजों को दर्शाता है। ऐसे जहाजों को कहा जाता है संवाद स्थापित... एक वाटरिंग कैन, केतली, एक कॉफी पॉट संचार वाहिकाओं के उदाहरण हैं। हम अनुभव से जानते हैं कि पानी को पानी में डाल दिया जा सकता है, उदाहरण के लिए, हमेशा टोंटी में और अंदर एक ही स्तर पर खड़ा होता है।

निम्नलिखित सरल प्रयोग संचार वाहिकाओं के साथ किया जा सकता है। प्रयोग की शुरुआत में, हम रबर ट्यूब को बीच में दबाते हैं, और एक ट्यूब में पानी डालते हैं। तब हम क्लैंप खोलते हैं, और पानी तुरंत दूसरी ट्यूब में बह जाता है जब तक कि दोनों ट्यूबों में पानी की सतह एक ही स्तर पर न हो। आप एक तिपाई में एक ट्यूब को ठीक कर सकते हैं, और दूसरे को अलग-अलग दिशाओं में उठाया, उतारा या झुकाया जा सकता है। और इस मामले में, जैसे ही तरल शांत हो जाता है, दोनों ट्यूबों में इसका स्तर बराबर हो जाएगा।

किसी भी आकार और क्रॉस-सेक्शन के जहाजों के संचार में, एक सजातीय तरल की सतहों को समान स्तर पर सेट किया जाता है (बशर्ते कि तरल के ऊपर हवा का दबाव समान हो) (चित्र 109)।

इसे इस प्रकार उचित ठहराया जा सकता है। तरल आराम पर है, एक बर्तन से दूसरे में नहीं जा रहा है। इसका मतलब है कि दोनों जहाजों में दबाव किसी भी स्तर पर समान हैं। दोनों जहाजों में तरल समान है, अर्थात, इसका घनत्व समान है। इसलिए, इसकी ऊंचाई समान होनी चाहिए। जब हम किसी एक बर्तन को उठाते हैं या उसमें तरल मिलाते हैं, तो उसमें दबाव बढ़ जाता है और जब तक दबाव संतुलित नहीं होता तब तक तरल दूसरे बर्तन में चला जाता है।

यदि एक घनत्व वाले तरल को संचार वाहिकाओं में से एक में डाला जाता है, और दूसरे में एक अलग घनत्व होता है, तो संतुलन में इन तरल पदार्थों का स्तर समान नहीं होगा। और यह समझ में आता है। हम जानते हैं कि पोत के तल पर तरल का दबाव स्तंभ की ऊंचाई और तरल के घनत्व के सीधे आनुपातिक है। और इस मामले में, तरल पदार्थ की घनत्व अलग होगी।

समान दबावों के साथ, एक उच्च घनत्व वाले तरल स्तंभ की ऊंचाई कम घनत्व (छवि) के साथ एक तरल स्तंभ की ऊंचाई से कम होगी।

अनुभव। हवा के द्रव्यमान का निर्धारण कैसे करें।

वायु भार। वायुमंडल का दबाव।

वायुमंडलीय दबाव का अस्तित्व।

वायुमंडलीय दबाव पोत में दुर्लभ हवा के दबाव से अधिक है।

पृथ्वी पर किसी भी शरीर की तरह हवा, गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होती है, और इसलिए, हवा का वजन होता है। हवा के भार को उसके द्रव्यमान को जानकर गणना करना आसान है।

हम आपको प्रयोगात्मक रूप से दिखाएंगे कि हवा के द्रव्यमान की गणना कैसे करें। ऐसा करने के लिए, आपको एक स्टैपर के साथ एक टिकाऊ ग्लास बॉल और एक क्लैंप के साथ एक रबर ट्यूब लेने की जरूरत है। हम एक पंप के साथ इसके बाहर हवा पंप करते हैं, एक क्लैंप के साथ ट्यूब को जकड़ते हैं और इसे तराजू पर संतुलित करते हैं। फिर, रबर ट्यूब पर क्लैंप खोलकर, हवा को अंदर आने दें। तौल का संतुलन गड़बड़ा जाएगा। इसे बहाल करने के लिए, आपको तराजू के एक और पैन पर वज़न डालना होगा, जिसका द्रव्यमान गेंद की मात्रा में हवा के द्रव्यमान के बराबर होगा।

प्रयोगों ने स्थापित किया है कि 0 डिग्री सेल्सियस और सामान्य वायुमंडलीय दबाव के तापमान पर, 1 मीटर 3 की मात्रा के साथ हवा का द्रव्यमान 1.29 किलोग्राम है। इस हवा का वजन गणना करना आसान है:

पी \u003d जी एम, पी \u003d 9.8 एन / किग्रा 1.29 किग्रा। 13 एन।

पृथ्वी के आसपास के वायु शैल को कहा जाता है वायुमंडल (ग्रीक से वातावरण - भाप, वायु और क्षेत्र - गेंद)।

कृत्रिम पृथ्वी के उपग्रहों की उड़ान के अवलोकन से दिखाया गया वातावरण कई हजार किलोमीटर की ऊँचाई तक फैला हुआ है।

गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के कारण, ऊपरी वायुमंडल, जैसे समुद्र का पानी, निचली परतों को संकुचित करता है। पृथ्वी से सीधे जुड़ी हवा की परत सबसे अधिक संकुचित है और पास्कल के नियम के अनुसार, उस पर उत्पन्न दबाव को सभी दिशाओं में स्थानांतरित करता है।

इसके परिणामस्वरूप, पृथ्वी की सतह और उस पर के शरीर हवा की पूरी मोटाई के दबाव का अनुभव करते हैं, या, जैसा कि आमतौर पर ऐसे मामलों में कहा जाता है, अनुभव वायुमंडल का दबाव .

वायुमंडलीय दबाव का अस्तित्व हम जीवन में होने वाली कई घटनाओं की व्याख्या कर सकते हैं। आइए उनमें से कुछ पर विचार करें।

आकृति एक ग्लास ट्यूब को दिखाती है, जिसके अंदर एक पिस्टन होता है जो ट्यूब की दीवारों के खिलाफ अच्छी तरह से फिट बैठता है। नली का अंत पानी से कम होता है। यदि आप पिस्टन उठाते हैं, तो इसके पीछे पानी बढ़ जाएगा।

इस घटना का उपयोग पानी के पंप और कुछ अन्य उपकरणों में किया जाता है।

आकृति एक बेलनाकार बर्तन को दर्शाती है। यह एक डाट के साथ बंद है जिसमें एक नल के साथ एक ट्यूब डाला जाता है। एक पंप द्वारा वायु को जहाज से बाहर निकाला जाता है। फिर ट्यूब का अंत पानी में रखा गया है। यदि आप अभी नल खोलते हैं, तो पानी एक फव्वारे की तरह बर्तन के अंदर स्प्रे करेगा। पानी पोत में प्रवेश करता है क्योंकि वायुमंडलीय दबाव पोत में दुर्लभ हवा के दबाव से अधिक होता है।

पृथ्वी का वायु शैल क्यों मौजूद है?

सभी निकायों की तरह, गैसों के अणु जो पृथ्वी के वायु खोल को बनाते हैं, पृथ्वी की ओर आकर्षित होते हैं।

लेकिन फिर वे सभी पृथ्वी की सतह पर क्यों नहीं गिरते? पृथ्वी का वायु कवच, उसका वायुमंडल कैसे संरक्षित है? इसे समझने के लिए, एक को ध्यान में रखना चाहिए कि गैस के अणु निरंतर और यादृच्छिक गति में हैं। लेकिन फिर एक और सवाल उठता है: ये अणु विश्व अंतरिक्ष यानी अंतरिक्ष में क्यों नहीं उड़ते हैं।

पृथ्वी को पूरी तरह से छोड़ने के लिए, एक अणु, एक अंतरिक्ष यान या रॉकेट की तरह, बहुत उच्च गति (कम से कम 11.2 किमी / सेकंड) होनी चाहिए। यह तथाकथित है दूसरी अंतरिक्ष गति... पृथ्वी के वायु लिफाफे के अधिकांश अणुओं की गति इस ब्रह्मांडीय गति से बहुत कम है। इसलिए, उनमें से अधिकांश गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथ्वी से बंधे हैं, केवल अणुओं की एक नगण्य संख्या पृथ्वी से अंतरिक्ष में उड़ती है।

अणुओं की अव्यवस्थित गति और उन पर गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के परिणामस्वरूप गैस के अणु पृथ्वी के पास अंतरिक्ष में "मँडराते" हैं, जिससे एक हवा का लिफाफा बनता है, या जो वातावरण हम जानते हैं।

माप बताते हैं कि ऊंचाई के साथ वायु घनत्व तेजी से घटता है। तो, पृथ्वी के ऊपर 5.5 किमी की ऊँचाई पर, हवा का घनत्व पृथ्वी की सतह पर उसके घनत्व से 2 गुना कम है, 11 किमी की ऊँचाई पर - 4 गुना कम, इत्यादि, जितना अधिक दुर्लभ, उतना ही दुर्लभ। वायु। और अंत में, ऊपर की परतों (पृथ्वी से सैकड़ों और हजारों किलोमीटर) में, वायुमंडल धीरे-धीरे वायुहीन अंतरिक्ष में बदल जाता है। पृथ्वी के वायु खोल में स्पष्ट सीमा नहीं है।

कड़ाई से बोलते हुए, गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई के कारण, किसी भी बंद पोत में गैस का घनत्व पोत की मात्रा के दौरान समान नहीं है। बर्तन के निचले भाग में, गैस का घनत्व उसके ऊपरी हिस्सों की तुलना में अधिक है, इसलिए, बर्तन में दबाव समान नहीं है। यह ऊपर की तुलना में बर्तन के नीचे बड़ा होता है। हालांकि, पोत में निहित गैस के लिए, घनत्व और दबाव में यह अंतर इतना छोटा है कि कई मामलों में इसे पूरी तरह से अनदेखा किया जा सकता है, बस इसके बारे में पता होना चाहिए। लेकिन कई हजार किलोमीटर तक फैले माहौल के लिए, यह अंतर महत्वपूर्ण है।

वायुमंडलीय दबाव का मापन। Torricelli अनुभव।

तरल स्तंभ (to 38) के दबाव की गणना के लिए सूत्र का उपयोग करके वायुमंडलीय दबाव की गणना करना असंभव है। ऐसी गणना के लिए, आपको वायुमंडल की ऊंचाई और वायु के घनत्व को जानना होगा। लेकिन वातावरण की एक निश्चित सीमा नहीं होती है, और विभिन्न ऊंचाइयों पर वायु घनत्व अलग होता है। हालांकि, एक इतालवी वैज्ञानिक द्वारा 17 वीं शताब्दी में प्रस्तावित एक प्रयोग का उपयोग करके वायुमंडलीय दबाव को मापा जा सकता है इवेंजेलिस्टा टोर्रिकेली , गैलीलियो का एक शिष्य।

Torricelli का प्रयोग इस प्रकार है: एक ग्लास ट्यूब के बारे में 1 मीटर लंबा, एक छोर पर सील, पारा से भरा होता है। फिर, ट्यूब के दूसरे छोर को कसकर बंद कर दिया जाता है और इसे पारे के साथ एक कप में उतारा जाता है, जहां ट्यूब के इस सिरे को पारा के स्तर के नीचे खोला जाता है। तरल के साथ किसी भी प्रयोग के रूप में, पारा का हिस्सा कप में डाला जाता है, और इसका कुछ हिस्सा ट्यूब में रहता है। ट्यूब में शेष पारा के स्तंभ की ऊंचाई लगभग 760 मिमी है। ट्यूब के अंदर पारा के ऊपर कोई हवा नहीं है, एक वायुहीन स्थान है, इसलिए इस ट्यूब के अंदर पारा स्तंभ के ऊपर कोई गैस दबाव नहीं डालती है और माप को प्रभावित नहीं करती है।

Torricelli, जिन्होंने ऊपर वर्णित अनुभव का प्रस्ताव दिया, ने भी स्पष्टीकरण दिया। वातावरण कप में पारे की सतह पर दबाता है। बुध सन्तुलन में है। इसका मतलब है कि ट्यूब में दबाव स्तर पर है आ1 (चित्र देखें।) वायुमंडलीय दबाव के बराबर है। जैसे-जैसे वायुमंडलीय दबाव बदलता है, ट्यूब में पारा स्तंभ की ऊंचाई भी बदलती है। बढ़ते दबाव के साथ, कॉलम लंबा हो जाता है। कम दबाव के साथ, पारा का स्तंभ इसकी ऊंचाई कम कर देता है।

ए 1 के स्तर पर ट्यूब में दबाव ट्यूब में पारा के स्तंभ के वजन द्वारा बनाया जाता है, क्योंकि पारा के ऊपर ट्यूब के ऊपरी हिस्से में कोई हवा नहीं होती है। इसलिए यह इस प्रकार है वायुमंडलीय दबाव ट्यूब में पारा के स्तंभ के दबाव के बराबर है , अर्थात।

पी atm \u003d पी बुध।

वायुमंडलीय दबाव जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक ऊँचा पारा स्तंभ Torricelli प्रयोग में होता है। इसलिए, व्यवहार में, वायुमंडलीय दबाव को पारा स्तंभ की ऊंचाई (मिलीमीटर या सेंटीमीटर) द्वारा मापा जा सकता है। यदि, उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय दबाव 780 मिमी एचजी है। कला। (वे कहते हैं "एक पारा स्तंभ के मिलीमीटर"), इसका मतलब यह है कि हवा पारा के ऊर्ध्वाधर स्तंभ के समान दबाव पैदा करती है जिसकी ऊंचाई 780 मिमी है।

इसलिए, इस मामले में, 1 मिलीमीटर पारा (1 मिमी एचजी) को वायुमंडलीय दबाव के माप की इकाई के रूप में लिया जाता है। आइए इस इकाई और हमारे द्वारा ज्ञात इकाई के बीच का अनुपात खोजें - पास्कल (पा)।

पारा 1 मिमी उच्च पारा ρ के स्तंभ के दबाव के बराबर है:

पी = g ρ एच, पी \u003d 9.8 एन / किग्रा · 13 600 किग्रा / मी 3 · 0.001 मी N 133.3 पा।

तो, 1 मिमी एचजी। कला। \u003d 133.3 पा।

वर्तमान में, वायुमंडलीय दबाव को आमतौर पर हेक्टोपास्कल (1 hPa \u003d 100 Pa) में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, मौसम की रिपोर्ट यह घोषणा कर सकती है कि दबाव 1013 hPa है, जो 760 मिमी Hg के समान है। कला।

ट्यूब में पारा स्तंभ की ऊँचाई को देखते हुए, Torricelli ने पाया कि यह ऊँचाई बदलती है, यानी वायुमंडलीय दबाव स्थिर नहीं है, यह बढ़ सकता है और घट सकता है। Torricelli ने यह भी कहा कि वायुमंडलीय दबाव मौसम में परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है।

यदि टोरिकेली के प्रयोग में पारे के साथ एक ऊर्ध्वाधर पैमाने को ट्यूब से जोड़ा जाता है, तो आपको सबसे सरल उपकरण मिलता है - पारा बैरोमीटर (ग्रीक से बारोस - तीव्रता, मेट्रो - मापने)। इसका उपयोग वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए किया जाता है।

बैरोमीटर एक एनेरोइड है।

व्यवहार में, एक धातु बैरोमीटर का उपयोग वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए किया जाता है, जिसे कहा जाता है निर्द्रव (ग्रीक से अनुवादित - निर्द्रव) का है। इसलिए बैरोमीटर कहा जाता है क्योंकि इसमें कोई पारा नहीं होता है।

एरोइड की उपस्थिति को आकृति में दिखाया गया है। इसका मुख्य भाग एक लहराती (नालीदार) सतह वाला एक धातु का डिब्बा 1 है (अन्य अंजीर देखें।)। इस बॉक्स से हवा को पंप किया जाता है, और ताकि वायुमंडलीय दबाव बॉक्स को कुचल न दे, इसके कवर 2 को एक वसंत द्वारा खींच लिया जाता है। जैसे-जैसे वायुमंडलीय दबाव बढ़ता है, आवरण नीचे की ओर झुकता है और वसंत को कसता है। जब दबाव कम हो जाता है, तो वसंत कवर को सीधा करता है। एक तीर-पॉइंटर 4 एक ट्रांसमिशन तंत्र 3 की मदद से वसंत से जुड़ा हुआ है, जो दबाव में बदलाव होने पर दाएं या बाएं जाता है। एक पैमाने को तीर के नीचे प्रबलित किया जाता है, जिनमें से विभाजनों को पारा बैरोमीटर के रीडिंग के अनुसार चिह्नित किया जाता है। तो, 750 की संख्या, जिसके खिलाफ एरोइड तीर खड़ा है (अंजीर देखें), दिखाता है कि फिलहाल पारा बैरोमीटर में पारा स्तंभ की ऊंचाई 750 मिमी है।

इसलिए, वायुमंडलीय दबाव 750 मिमी एचजी है। कला। या P 1000 hPa।

आने वाले दिनों के लिए मौसम की भविष्यवाणी के लिए वायुमंडलीय दबाव का मूल्य बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन मौसम में परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है। एक बैरोमीटर मौसम संबंधी टिप्पणियों के लिए एक आवश्यक उपकरण है।

विभिन्न ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव।

एक तरल में, दबाव, जैसा कि हम जानते हैं, तरल के घनत्व और इसके स्तंभ की ऊंचाई पर निर्भर करता है। कम संपीड़ितता के कारण, विभिन्न गहराई पर तरल का घनत्व लगभग समान है। इसलिए, दबाव की गणना करते समय, हम इसके घनत्व को स्थिर मानते हैं और केवल ऊंचाई में परिवर्तन को ध्यान में रखते हैं।

गैसों के साथ स्थिति अधिक जटिल है। गैसें अत्यधिक संकुचित होती हैं। और गैस जितनी मजबूत होती है, उसका घनत्व उतना ही अधिक होता है और उतना ही अधिक दबाव पैदा होता है। आखिरकार, शरीर की सतह पर इसके अणुओं के प्रभाव से गैस का दबाव बनाया जाता है।

पृथ्वी की सतह के पास की हवा की परतें ऊपर की सभी हवा की परतों से संकुचित होती हैं। लेकिन हवा की परत सतह से जितनी ऊँची होती है, उतनी ही कमजोर होती है, इसका घनत्व कम होता है। नतीजतन, यह कम दबाव पैदा करता है। यदि, उदाहरण के लिए, एक गुब्बारा पृथ्वी की सतह से ऊपर उठता है, तो गुब्बारे पर हवा का दबाव कम हो जाता है। यह न केवल इसलिए होता है क्योंकि इसके ऊपर हवा के स्तंभ की ऊंचाई कम हो जाती है, बल्कि इसलिए भी क्योंकि हवा का घनत्व कम हो जाता है। यह नीचे से ऊपर की तरफ छोटा होता है। इसलिए, ऊंचाई पर हवा के दबाव की निर्भरता तरल पदार्थों की तुलना में अधिक जटिल है।

अवलोकन से पता चलता है कि समुद्र के स्तर पर स्थित क्षेत्रों में वायुमंडलीय दबाव औसतन 760 मिमी एचजी है। कला।

0 ° C के तापमान पर पारा 760 मिमी अधिक के स्तंभ के दबाव के बराबर वायुमंडलीय दबाव को सामान्य वायुमंडलीय दबाव कहा जाता है.

सामान्य वायुमंडलीय दबाव 101 300 Pa \u003d 1013 hPa के बराबर है।

ऊंचाई जितनी अधिक होगी, दबाव उतना ही कम होगा।

छोटी किरणों के साथ, औसतन, प्रत्येक 12 मीटर लिफ्ट के लिए, दबाव 1 मिमी एचजी से कम हो जाता है। कला। (या 1.33 hPa)।

ऊंचाई पर दबाव की निर्भरता को जानते हुए, आप बैरोमीटर रीडिंग को बदलकर समुद्र के स्तर से ऊपर की ऊंचाई निर्धारित कर सकते हैं। एरोइड्स जिसमें एक पैमाना होता है, जिस पर सीधे समुद्र तल से ऊंचाई को मापा जाता है अल्टीमीटर ... उनका उपयोग विमानन में और पहाड़ों पर चढ़ते समय किया जाता है।

दबावमापक यन्त्र।

हम पहले से ही जानते हैं कि वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए बैरोमीटर का उपयोग किया जाता है। वायुमंडलीय दबाव से अधिक या कम दबाव को मापने के लिए उपयोग करें दाबांतर मापी (ग्रीक से आम - दुर्लभ, ढीला, मेट्रो - मापने)। दबाव गेज हैं तरल तथा धातु.

पहले डिवाइस और एक्शन पर विचार करें तरल दबाव नापने का यंत्र... इसमें एक दो-घुटने की ग्लास ट्यूब होती है जिसमें कुछ तरल डाला जाता है। तरल को दोनों घुटनों में एक ही स्तर पर सेट किया जाता है, क्योंकि केवल वायुमंडलीय दबाव पोत के घुटनों में इसकी सतह पर कार्य करता है।

यह समझने के लिए कि इस तरह का दबाव गेज कैसे काम करता है, इसे रबर ट्यूब के साथ एक गोल फ्लैट बॉक्स से जोड़ा जा सकता है, जिसके एक तरफ रबर फिल्म के साथ कवर किया गया है। यदि आप फिल्म पर अपनी उंगली दबाते हैं, तो बॉक्स से जुड़े मैनोमीटर के घुटने में तरल का स्तर कम हो जाएगा, और दूसरे घुटने में यह बढ़ जाएगा। इसे कैसे समझाया जा सकता है?

फिल्म पर दबाव डालने से बॉक्स में हवा का दबाव बढ़ जाता है। पास्कल के नियम के अनुसार, दबाव में यह वृद्धि दबाव गेज की कोहनी में तरल से संचारित होती है जो बॉक्स से जुड़ी होती है। इसलिए, इस कोहनी में तरल पर दबाव अन्य की तुलना में अधिक होगा, जहां केवल वायुमंडलीय दबाव तरल पर कार्य करता है। इस अतिरिक्त दबाव के बल की कार्रवाई के तहत, तरल चलना शुरू हो जाएगा। संपीड़ित हवा के साथ घुटने में, तरल नीचे जाएगा, दूसरे में - यह उठेगा। दबाव संतुलन के दूसरे पैर में अतिरिक्त तरल स्तंभ उत्पन्न करने वाले दबाव से संपीड़ित हवा का अतिरिक्त दबाव संतुलित होने पर तरल संतुलन (स्टॉप) में आ जाएगा।

जितना अधिक आप फिल्म पर दबाते हैं, उतना ही अधिक तरल स्तंभ, इसका दबाव जितना अधिक होता है। इसके फलस्वरूप, इस अतिरिक्त कॉलम की ऊंचाई से दबाव में बदलाव का अंदाजा लगाया जा सकता है.

आंकड़ा दिखाता है कि इस तरह के दबाव गेज एक तरल के अंदर दबाव को कैसे माप सकते हैं। ट्यूब जितना गहरा तरल में गिरता है, मैनोमीटर के घुटनों में तरल स्तंभों की ऊंचाइयों में अंतर उतना ही अधिक हो जाता है, इसलिए, और अधिक दबाव द्रव उत्पन्न करता है.

यदि आप तरल के अंदर कुछ गहराई पर इंस्ट्रूमेंट बॉक्स स्थापित करते हैं और इसे ऊपर, बग़ल में और एक फिल्म के साथ नीचे करते हैं, तो मैनोमीटर रीडिंग नहीं बदलेगा। यह है कि यह कैसे होना चाहिए, क्योंकि तरल के अंदर समान स्तर पर, दबाव सभी दिशाओं में समान है.

आंकड़ा दिखाता है धातु का दबाव नापने का यंत्र ... इस तरह के मैनोमीटर का मुख्य भाग एक पाइप में एक धातु ट्यूब होता है। 1 , जिसका एक छोर बंद है। नल के साथ ट्यूब का दूसरा छोर 4 उस पोत के साथ संचार करता है जिसमें दबाव मापा जाता है। जैसे ही दबाव बढ़ता है, ट्यूब अनबेंड करता है। एक लीवर के साथ अपने बंद अंत चल रहा है 5 और गियर 3 तीर के पास गया 2 डिवाइस के पैमाने के आसपास घूम रहा है। दबाव में कमी के साथ, ट्यूब, इसकी लोच के कारण, अपनी पिछली स्थिति में लौटती है, और तीर - पैमाने के शून्य विभाजन के लिए।

पिस्टन तरल पंप।

हमने पहले जो प्रयोग किया था () 40) में, यह पाया गया कि वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में एक ग्लास ट्यूब में पानी पिस्टन के पीछे ऊपर की ओर बढ़ गया। कार्रवाई इसी पर आधारित है पिस्टन पंप।

पंप को आंकड़े में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। इसमें एक सिलेंडर होता है, जिसके अंदर ऊपर और नीचे जाता है, कसकर पोत की दीवारों के लिए फिटिंग, पिस्टन 1 ... वाल्व सिलेंडर के निचले हिस्से में और पिस्टन में ही स्थापित होते हैं 2 वह केवल ऊपर की ओर खुलता है। जब पिस्टन ऊपर जाता है, तो वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में पानी पाइप में प्रवेश करता है, नीचे के वाल्व को उठाता है और पिस्टन के पीछे जाता है।

जब पिस्टन नीचे जाता है, तो पिस्टन के नीचे का पानी निचले वाल्व पर दब जाता है और वह बंद हो जाता है। उसी समय, पानी के दबाव में, पिस्टन के अंदर एक वाल्व खुलता है और पानी पिस्टन के ऊपर अंतरिक्ष में बहता है। पिस्टन के अगले ऊर्ध्व गति के साथ, इसके ऊपर का पानी भी इसके साथ उस स्थान पर उगता है, जिसे आउटलेट पाइप में डाला जाता है। इसी समय, पानी का एक नया हिस्सा पिस्टन के पीछे उगता है, जो पिस्टन के बाद के निचले हिस्से पर, इसके ऊपर होगा, और यह पूरी प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है जब पंप चल रहा होता है।

हाइड्रॉलिक प्रेस।

पास्कल का नियम कार्रवाई की व्याख्या करता है हाइड्रोलिक मशीन (ग्रीक से hydravlikos - पानी)। ये ऐसी मशीनें हैं जिनका संचालन तरल पदार्थों की गति और संतुलन के नियमों पर आधारित है।

हाइड्रोलिक मशीन का मुख्य भाग अलग-अलग व्यास के दो सिलेंडर है, जो पिस्टन और एक कनेक्टिंग पाइप से लैस है। पिस्टन और ट्यूब के नीचे का स्थान एक तरल (आमतौर पर खनिज तेल) से भरा होता है। दोनों सिलेंडरों में तरल स्तंभों की ऊँचाई तब तक होती है जब तक पिस्टन पर कोई बल नहीं होता।

आइए अब हम मानते हैं कि बलों एफ 1 और एफ 2 - पिस्टन पर अभिनय करने वाले बल, रों 1 और रों 2 - पिस्टन का क्षेत्र। पहली (छोटी) पिस्टन के नीचे दबाव है पी 1 = एफ 1 / रों 1, और दूसरे (बड़े) के तहत पी 2 = एफ 2 / रों २। पास्कल के नियम के अनुसार, आराम से एक तरल का दबाव उसी तरह से सभी दिशाओं में प्रेषित होता है, अर्थात। पी 1 = पी 2 या एफ 1 / रों 1 = एफ 2 / रों 2, जहां से:

एफ 2 / एफ 1 = रों 2 / रों 1 .

इसलिए ताकत एफ 2 इसलिए कई गुना अधिक ताकत एफ 1 , बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल कितनी बार छोटे पिस्टन के क्षेत्र से अधिक होता है... उदाहरण के लिए, यदि बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल 500 सेमी 2 है, और छोटा पिस्टन 5 सेमी 2 है, और 100 एन का बल छोटे पिस्टन पर कार्य करता है, तो 100 गुना अधिक बल बड़े पिस्टन पर कार्य करेगा। , अर्थात् 10,000 एन।

इस प्रकार, एक हाइड्रोलिक मशीन के साथ, एक छोटे बल के साथ एक बड़ी ताकत को संतुलित करना संभव है।

रवैया एफ 1 / एफ 2 ताकत हासिल दिखाता है। उदाहरण के लिए, दिखाए गए उदाहरण में, ताकत हासिल 10,000 एन / 100 एन \u003d 100 है।

दबाने (निचोड़ने) के लिए प्रयुक्त हाइड्रोलिक मशीन को कहा जाता है हाइड्रॉलिक प्रेस .

हाइड्रोलिक प्रेस का उपयोग किया जाता है जहां बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, तेल मिलों में बीज से तेल निचोड़ने के लिए, प्लाईवुड, कार्डबोर्ड, घास को दबाने के लिए। धातुकर्म संयंत्रों में, हाइड्रोलिक मशीन स्टील शाफ्ट, रेलवे व्हील और कई अन्य उत्पादों को बनाने के लिए हाइड्रोलिक प्रेस का उपयोग किया जाता है। आधुनिक हाइड्रोलिक प्रेस दसियों और लाखों लाखों न्यूटन विकसित कर सकते हैं।

हाइड्रोलिक प्रेस के उपकरण को आंकड़े में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। 1 (ए) दबाए जाने वाले शरीर को बड़े पिस्टन 2 (बी) से जुड़े प्लेटफॉर्म पर रखा गया है। छोटा पिस्टन 3 (डी) तरल पर बहुत अधिक दबाव बनाता है। यह दबाव सिलेंडर को भरने वाले द्रव में हर बिंदु पर प्रेषित होता है। इसलिए, एक ही दबाव दूसरे, बड़े पिस्टन पर कार्य करता है। लेकिन चूंकि 2 वें (बड़े) पिस्टन का क्षेत्र छोटे वाले क्षेत्र से अधिक है, तो उस पर काम करने वाला बल पिस्टन 3 (डी) पर काम करने वाले बल से अधिक होगा। यह बल पिस्टन 2 (बी) को उठाएगा। जब पिस्टन 2 (बी) ऊपर उठता है, तो शरीर (ए) स्थिर ऊपरी प्लेटफॉर्म के खिलाफ रहता है और संकुचित होता है। दबाव नापने का यंत्र 4 (एम) द्रव दबाव को मापता है। सुरक्षा वाल्व 5 (पी) स्वचालित रूप से खुलता है जब द्रव दबाव स्वीकार्य मूल्य से अधिक हो जाता है।

छोटे सिलेंडर से बड़े तरल तक इसे छोटे पिस्टन 3 (डी) के बार-बार आंदोलनों द्वारा पंप किया जाता है। यह अग्रानुसार होगा। जब छोटा पिस्टन (D) ऊपर उठता है, तो वाल्व 6 (K) खुलता है और पिस्टन के नीचे तरल पदार्थ को अंतरिक्ष में चूसा जाता है। जब छोटे पिस्टन को द्रव के दबाव से कम किया जाता है, तो वाल्व 6 (K) बंद हो जाता है और वाल्व 7 (K ") खुल जाता है, और द्रव बड़े बर्तन में बह जाता है।

उनमें डूबे एक शरीर पर पानी और गैस की क्रिया।

पानी के नीचे, हम आसानी से एक पत्थर उठा सकते हैं जो हवा में मुश्किल से उठा हो। यदि आप कॉर्क को पानी के नीचे डुबोते हैं और इसे अपने हाथों से छोड़ते हैं, तो यह तैर जाएगा। इन घटनाओं को कैसे समझाया जा सकता है?

हम जानते हैं (know 38) कि तरल बर्तन के तल और दीवारों पर दबाता है। और अगर किसी भी ठोस शरीर को तरल के अंदर रखा जाता है, तो यह भी पोत की दीवारों की तरह दबाव के अधीन होगा।

पक्ष पर तरल पदार्थ में डूबे शरीर पर कार्य करने वाली शक्तियों पर विचार करें। यह तर्क को आसान बनाने के लिए, हम एक ऐसे शरीर को चुनते हैं, जिसमें तरल की सतह के समानांतर आधारों के साथ एक समानांतर चतुर्भुज का आकार होता है (चित्र।)। शरीर के पार्श्व चेहरों पर अभिनय करने वाले बल जोड़े में समान होते हैं और एक दूसरे को संतुलित करते हैं। इन बलों के प्रभाव में, शरीर संकुचित होता है। लेकिन शरीर के ऊपरी और निचले चेहरों पर अभिनय करने वाली शक्तियां समान नहीं हैं। बल से ऊपर से ऊपरी किनारे पर दबाना एफ 1 तरल स्तंभ ऊँचा एच एक । निचले किनारे के स्तर पर, दबाव एक ऊंचाई के साथ एक तरल स्तंभ बनाता है एच २। यह दबाव, जैसा कि हम जानते हैं (as 37), सभी दिशाओं में तरल के अंदर संचारित होता है। इसलिए, बल के साथ शरीर के निचले किनारे से ऊपर तक एफ 2 तरल स्तंभ को दबाता है एच २। परंतु एच 2 और एच 1, इसलिए, बल के मापांक एफ बल के 2 और मापांक एफ एक । इसलिए, शरीर को बल के साथ तरल से बाहर धकेल दिया जाता है एफ vyt, बलों के अंतर के बराबर एफ 2 - एफ 1, अर्थात

लेकिन S · h \u003d V, जहां V समांतर कोश का आयतन है, और ρ w · V \u003d m w समांतर कोश के आयतन में द्रव्यमान है। इसके फलस्वरूप, F vyt \u003d g m w \u003d P w, अर्थात। बोयेंसी बल इसमें डूबे शरीर के आयतन में तरल के भार के बराबर होता है (उछाल वाली ताकत उसी मात्रा के तरल के वजन के बराबर होती है, जिसमें डूबे हुए शरीर का आयतन होता है)। एक तरल पदार्थ से शरीर को धकेलने वाले बल का अस्तित्व अनुभव से खोजना आसान है। चित्र में तथा अंत में एक तीर-सूचक के साथ एक वसंत से निलंबित शरीर को दर्शाया गया है। एक तीर तिपाई पर वसंत के विस्तार को चिह्नित करता है। जब शरीर को पानी में छोड़ा जाता है, तो वसंत सिकुड़ता है (चित्र।) ख) का है। वसंत का समान संकुचन प्राप्त किया जाएगा यदि आप शरीर पर नीचे से कुछ बल के साथ कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, अपने हाथ (लिफ्ट) के साथ दबाएं। इसलिए, अनुभव इस बात की पुष्टि करता है एक तरल में एक शरीर एक बल से प्रभावित होता है जो इस शरीर को तरल से बाहर धकेलता है. गैसों के लिए, जैसा कि हम जानते हैं, पास्कल का नियम भी लागू होता है। इसलिये गैस में शरीर एक बल के अधीन होते हैं जो उन्हें गैस से बाहर धकेलता है... इस बल के कारण गुब्बारे उठते हैं। एक शरीर को गैस से बाहर धकेलने वाले बल का अस्तित्व भी प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है। एक कांच की गेंद या एक बड़े फ्लास्क को एक स्टॉपर के साथ एक छोटे वजन वाले पैन में बंद करें। तराजू संतुलित है। फिर एक चौड़े बर्तन को फ्लास्क (या बॉल) के नीचे रखा जाता है ताकि वह पूरे फ्लास्क को घेरे रहे। पोत कार्बन डाइऑक्साइड से भरा है, जिसका घनत्व हवा के घनत्व से अधिक है (इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड नीचे जाता है और पोत को भरता है, इससे हवा को विस्थापित करता है)। इस मामले में, वजन का संतुलन गड़बड़ा गया है। निलंबित फ्लास्क वाला कप ऊपर उठता है (अंजीर।)। कार्बन डाइऑक्साइड में डूबे एक फ्लास्क में हवा की तुलना में एक बड़ा उछाल बल होता है। किसी पिंड को किसी तरल या गैस से बाहर धकेलने वाला बल इस शरीर पर लगाए गए गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत होता है. इसलिए, प्रोकोस्मोस)। यह बताता है कि क्यों पानी में हम कभी-कभी ऐसे पिंड आसानी से उठा लेते हैं जिन्हें हम शायद ही हवा में रखते हैं। एक छोटी बाल्टी और एक बेलनाकार शरीर वसंत (छवि।, ए) से निलंबित कर दिया जाता है। तिपाई पर एक तीर वसंत के विस्तार को चिह्नित करता है। यह हवा में शरीर के वजन को दर्शाता है। शरीर को ऊपर उठाने के बाद, ईबी ट्यूब के स्तर तक तरल से भरा एक ईबो बर्तन रखा जाता है। उसके बाद, शरीर पूरी तरह से तरल (छवि।, बी) में डूब जाता है। जिसमें तरल का हिस्सा, जिसकी मात्रा शरीर के आयतन के बराबर होती है, बाहर डाला जाता है एक गिलास में एक ईबोनी बर्तन से। स्प्रिंग कॉन्ट्रैक्ट्स और स्प्रिंग पॉइंटर ऊपर जाते हैं, जो तरल पदार्थ में शरीर के वजन में कमी का संकेत देते हैं। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, शरीर पर एक अन्य बल द्वारा कार्य किया जाता है जो इसे तरल से बाहर धकेलता है। यदि ग्लास से तरल को ऊपरी बाल्टी (जो कि शरीर द्वारा विस्थापित किया गया है) में डाला जाता है, तो वसंत सूचक अपने प्रारंभिक स्थान (छवि।, सी) पर वापस आ जाएगा। इस अनुभव के आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं एक शरीर को पूरी तरह से एक तरल में डुबो देने वाला बल इस शरीर के आयतन में तरल के भार के बराबर होता है ... हमें यही निष्कर्ष in 48 में मिला। यदि इसी तरह का प्रयोग किसी गैस में डूबे हुए शरीर के साथ किया जाता, तो वह यह दिखाता शरीर को गैस से बाहर निकालने वाला बल भी शरीर के आयतन में ली गई गैस के भार के बराबर होता है . किसी तरल या गैस से किसी पिंड को बाहर करने वाले बल को कहा जाता है आर्किमिडीज बलवैज्ञानिक के सम्मान में आर्किमिडीज , जिन्होंने पहली बार इसके अस्तित्व का संकेत दिया और इसके मूल्य की गणना की। तो, अनुभव ने पुष्टि की है कि आर्किमिडीयन (या बोयंट) बल शरीर के आयतन में द्रव के भार के बराबर है, अर्थात। एफ ए \u003d पी w \u003d जी एम जी शरीर द्वारा विस्थापित तरल एमडब्ल्यू के द्रव्यमान को उसके घनत्व ρ w के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है और शरीर का V V तरल में विसर्जित किया जाता है (V w के बाद से - शरीर द्वारा विस्थापित तरल की मात्रा V t के बराबर होती है - तरल में डूबे शरीर का आयतन), यानी m w \u003d ρ w V t। तब हमें प्राप्त होता है: एफ ए \u003d g ρ च वी टी नतीजतन, आर्किमिडीयन बल उस तरल के घनत्व पर निर्भर करता है जिसमें शरीर डूब जाता है, और इस शरीर की मात्रा पर। लेकिन यह निर्भर नहीं करता है, उदाहरण के लिए, तरल में डूबे हुए शरीर के पदार्थ के घनत्व पर, क्योंकि यह मान परिणामी सूत्र में शामिल नहीं है। आइए अब एक तरल (या गैस) में डूबे शरीर के वजन का निर्धारण करें। चूँकि इस मामले में शरीर पर काम करने वाली दो ताकतें विपरीत दिशाओं में निर्देशित होती हैं (गुरुत्वाकर्षण नीचे है, और आर्किमिडीयन बल ऊपर है), तरल पी 1 में शरीर का वजन वैक्यूम में शरीर के वजन से कम होगा पी \u003d जी एम आर्किमिडीज बल पर एफ ए \u003d जी एम w (कहां) म जी शरीर द्वारा विस्थापित तरल या गैस का द्रव्यमान है)। इस प्रकार, यदि कोई शरीर किसी तरल या गैस में डूब जाता है, तो वह अपने वजन में उतना ही खो देता है जितना कि तरल या गैस उसके विस्थापित होने पर. उदाहरण... समुद्री पत्थर में 1.6 मीटर 3 की मात्रा के साथ पत्थर पर अभिनय करने वाले उछाल बल का निर्धारण करें। आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें। जब तैरता हुआ शरीर तरल की सतह पर पहुंचता है, तो उसके आगे की ओर बढ़ने के साथ, आर्किमिडीयन बल कम हो जाएगा। क्यों? लेकिन क्योंकि तरल में डूबे हुए शरीर के हिस्से की मात्रा कम हो जाएगी, और आर्किमिडीज़ बल शरीर में डूबे हुए हिस्से के आयतन में तरल के भार के बराबर है। जब आर्किमिडीज़ बल गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर हो जाता है, तो शरीर रुक जाएगा और तरल की सतह पर तैर जाएगा, आंशिक रूप से उसमें डूब जाएगा। इस निष्कर्ष को अनुभव द्वारा आसानी से सत्यापित किया जा सकता है। बहिर्वाह ट्यूब के स्तर तक बहिर्वाह वाहिनी में पानी डालो। उसके बाद, हम एक पिंड में तैरते हुए पिंड को विसर्जित कर देंगे, पहले इसे हवा में तौला जाएगा। पानी में उतरने से, शरीर में डूबे शरीर के एक हिस्से की मात्रा के बराबर पानी की मात्रा को विस्थापित करता है। इस पानी का वजन करने के बाद, हम पाते हैं कि इसका वजन (आर्किमिडीज़ बल) एक तैरते हुए शरीर पर काम करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल या हवा में इस शरीर के भार के बराबर है। विभिन्न तरल पदार्थों - पानी, शराब, नमक के घोल में तैरते हुए किसी भी अन्य शरीर के साथ एक ही प्रयोग करने के बाद, कोई भी यह सुनिश्चित कर सकता है यदि कोई तरल पदार्थ में तैरता है, तो उसके द्वारा विस्थापित तरल का भार हवा में इस शरीर के वजन के बराबर होता है. यह साबित करना आसान है यदि एक ठोस ठोस का घनत्व किसी तरल के घनत्व से अधिक है, तो शरीर ऐसे तरल में डूब जाता है। इस द्रव में कम घनत्व वाला शरीर तैरता है... उदाहरण के लिए, लोहे का एक टुकड़ा पानी में डूब जाता है, लेकिन पारे में तैरता है। शरीर, जिसका घनत्व तरल के घनत्व के बराबर है, तरल के भीतर संतुलन में रहता है। बर्फ पानी की सतह पर तैरती है, क्योंकि इसका घनत्व पानी से कम है। तरल के घनत्व की तुलना में शरीर का घनत्व कम होता है, शरीर का कम हिस्सा तरल में डूब जाता है . शरीर और द्रव के समान घनत्व के साथ, शरीर किसी भी गहराई पर तरल पदार्थ के अंदर तैरता है। पानी और मिट्टी के तेल के उदाहरण के लिए दो अनम्य तरल पदार्थ, उनकी घनत्व के अनुसार पोत में स्थित हैं: पोत के निचले हिस्से में - सघन पानी (ρ \u003d 1000 किग्रा / मी 3), शीर्ष पर - हल्का केरोसिन (ρ \u003d 800) किग्रा / मी 3) ... जलीय वातावरण में रहने वाले जीवों का औसत घनत्व पानी के घनत्व से बहुत कम होता है, इसलिए आर्किमिडीयन बल द्वारा उनका वजन लगभग पूरी तरह से संतुलित होता है। इसके लिए धन्यवाद, जलीय जानवरों को स्थलीय के रूप में इस तरह के मजबूत और बड़े पैमाने पर कंकाल की आवश्यकता नहीं है। उसी कारण से, जलीय पौधों की चड्डी लोचदार होती है। मछली का तैरना मूत्राशय आसानी से इसकी मात्रा को बदल देता है। जब मछली, मांसपेशियों की मदद से, एक बड़ी गहराई तक उतरती है, और उस पर पानी का दबाव बढ़ जाता है, तो बुलबुला सिकुड़ जाता है, मछली के शरीर का आयतन कम हो जाता है, और यह ऊपर की ओर नहीं धकेलता है, लेकिन गहराई में तैर जाता है। इस प्रकार, मछली कुछ सीमाओं के भीतर अपने विसर्जन की गहराई को समायोजित कर सकती हैं। व्हेल कम और बढ़ती फेफड़ों की क्षमता से विसर्जन की अपनी गहराई को विनियमित करते हैं। जहाजों को नौकायन। अलग-अलग सामग्रियों से अलग-अलग घनत्व वाले जहाजों, नौकायन नदियों, झीलों, समुद्रों और महासागरों का निर्माण किया जाता है। जहाजों का पतवार आमतौर पर स्टील शीट से बना होता है। सभी आंतरिक बन्धन, जो जहाजों को ताकत देते हैं, वे भी धातुओं से बने होते हैं। जहाजों के निर्माण के लिए, विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, जो पानी की तुलना में उच्च और निम्न घनत्व दोनों हैं। जहाज पानी पर तैरता है, बोर्ड पर ले जाता है और बड़े भार उठाता है? फ्लोटिंग बॉडी () 50) के साथ किए गए प्रयोग से पता चला कि शरीर अपने पानी के नीचे के हिस्से से इतना पानी विस्थापित करता है कि इस पानी का वजन हवा में शरीर के वजन के बराबर होता है। यह किसी भी बर्तन के लिए भी सही है। जहाज के पानी के नीचे के हिस्से से विस्थापित पानी का वजन हवा में कार्गो के साथ पोत के भार के बराबर होता है या मालवाहक के साथ जहाज पर गुरुत्वाकर्षण बल का कार्य करता है. जहाज को पानी में डुबोने वाली गहराई को कहा जाता है तलछट ... जहाज के पतवार पर अधिकतम स्वीकार्य ड्राफ्ट को लाल रेखा कहा जाता है जलरेखा (डच से पानी - पानी)। एक जहाज द्वारा विस्थापित पानी का वजन जब जलमार्ग में डूब जाता है, तो मालवाहक जहाज के साथ गुरुत्वाकर्षण के बल के बराबर, जहाज का विस्थापन कहलाता है. वर्तमान में, तेल के परिवहन के लिए, जहाजों का निर्माण 5,000,000 kN (5 · 10 6 kN) और इससे अधिक के विस्थापन के साथ किया जा रहा है, जिसका वजन 500,000 टन (5 · 10 5 टन) और उससे अधिक है। यदि हम विस्थापन से पोत के वजन को घटाते हैं, तो हमें इस पोत की वहन क्षमता मिलती है। ले जाने की क्षमता पोत द्वारा किए गए कार्गो के वजन को इंगित करती है। प्राचीन मिस्र में जहाज निर्माण का अस्तित्व प्राचीन मिस्र में था, (यह माना जाता है कि फोनीशियन सबसे अच्छे जहाज निर्माताओं में से एक थे), प्राचीन चीन में। रूस में, जहाज निर्माण 17 वीं और 18 वीं शताब्दी के मोड़ पर हुआ। ज्यादातर युद्धपोतों का निर्माण किया गया था, लेकिन यह रूस में था कि पहला आइसब्रेकर, आंतरिक दहन इंजन वाले जहाज और परमाणु आइसब्रेकर "अर्कटिका" बनाए गए थे। वैमानिकी। 1783 में मोंटगोल्फियर भाइयों के गुब्बारे का वर्णन करने वाली एक ड्राइंग: "ग्लोब बैलून" का दृश्य और सटीक आयाम, जो पहले था। " 1786 प्राचीन समय से, लोगों का सपना था कि वे बादलों के ऊपर उड़ने में सक्षम हों, हवादार समुद्र में तैरें, क्योंकि वे समुद्र में तैरते हैं। वैमानिकी के लिए सबसे पहले, गुब्बारे का उपयोग किया गया था, जो या तो गर्म हवा, या हाइड्रोजन या हीलियम से भरे हुए थे। गुब्बारे के लिए हवा में उठने के लिए, यह आवश्यक है कि आर्किमिडीयन बल (उछाल) एफ और, गेंद पर अभिनय, गुरुत्वाकर्षण से अधिक था एफ भारी, अर्थात एफ ए\u003e एफ भारी। जैसे ही गेंद ऊपर उठती है, उस पर अभिनय करने वाली आर्किमिडीज बल कम हो जाती है ( एफ ए \u003d जीएलवी), चूंकि ऊपरी वायुमंडल का घनत्व पृथ्वी की सतह की तुलना में कम है। उच्च वृद्धि करने के लिए, एक विशेष गिट्टी (वजन) को गेंद से गिरा दिया जाता है और इससे गेंद हल्की हो जाती है। आखिरकार गेंद अपनी अधिकतम उंचाई पर पहुँच जाती है। गैस का एक हिस्सा एक विशेष वाल्व का उपयोग करके गेंद को उसके खोल से मुक्त करने के लिए जारी किया जाता है। क्षैतिज दिशा में, गुब्बारा केवल हवा के प्रभाव में चलता है, इसलिए इसे कहा जाता है गुब्बारा (ग्रीक से आका - वायु, स्टेटो - खड़ा है)। वायुमंडल की ऊपरी परतों का अध्ययन करने के लिए, समताप मंडल, बहुत पहले नहीं, विशाल गुब्बारे का उपयोग किया गया था - समताप मंडल के गुब्बारे . इससे पहले कि वे सीखें कि यात्रियों और कार्गो को हवाई मार्ग से ले जाने के लिए बड़े विमानों का निर्माण कैसे किया जाता है, नियंत्रित गुब्बारों का इस्तेमाल किया गया - हवाई पोतों... उनके पास एक लम्बी आकार है, मोटर के साथ एक गोंडोला पतवार के नीचे निलंबित है, जो प्रोपेलर को ड्राइव करता है। गुब्बारा न केवल खुद से उगता है, बल्कि कुछ भार भी उठा सकता है: केबिन, लोग, उपकरण। इसलिए, यह पता लगाने के लिए कि गुब्बारा किस तरह का भार उठा सकता है, इसे निर्धारित करना आवश्यक है लिफ़्ट. मान लीजिए, उदाहरण के लिए, हीलियम से भरा एक 40 मीटर 3 गुब्बारा हवा में लॉन्च किया गया है। क्षेत्र के गोले को भरने वाले हीलियम का द्रव्यमान इसके बराबर होगा: m Ge \u003d ρ Ge · V \u003d 0.1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7.2 kg, और इसका वजन है: पी जीई \u003d जी · एम जीई; पी जीई \u003d 9.8 एन / किग्रा 7.2 किग्रा \u003d 71 एन। हवा में इस गेंद पर अभिनय करने वाला बलशाली बल (आर्किमिडीयन) हवा के वजन के बराबर होता है जिसमें 40 m 3 की मात्रा होती है, अर्थात एफ ए \u003d जी · ρ हवा वी; एफ ए \u003d 9.8 एन / किग्रा · 1.3 किग्रा / मी 3 · 40 मीटर 3 \u003d 520 एन। इसका मतलब है कि यह गेंद 520 N - 71 N \u003d 449 N के भार का भार उठा सकती है। यह इसका भार उठाने वाला बल है। उसी मात्रा की एक गेंद, लेकिन हाइड्रोजन से भरी हुई, 479 एन का भार उठा सकती है। इसका मतलब है कि इसकी उठाने की शक्ति हीलियम से भरी गेंद से अधिक है। लेकिन फिर भी, हीलियम का उपयोग अधिक बार किया जाता है, क्योंकि यह जलता नहीं है और इसलिए सुरक्षित है। हाइड्रोजन एक दहनशील गैस है। गर्म हवा से भरे गुब्बारे को उठाना और कम करना बहुत आसान है। इसके लिए, एक बर्नर गेंद के निचले हिस्से में स्थित छेद के नीचे स्थित है। गैस बर्नर का उपयोग करके, आप गेंद के अंदर हवा के तापमान को विनियमित कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि इसकी घनत्व और उछाल। गेंद को ऊंचा करने के लिए, इसमें हवा को अधिक दृढ़ता से गर्म करने के लिए पर्याप्त है, जिससे बर्नर की लौ बढ़ जाती है। जब बर्नर की लौ कम हो जाती है, तो गेंद में हवा का तापमान कम हो जाता है, और गेंद नीचे जाती है। आप गेंद का तापमान चुन सकते हैं जिस पर गेंद और कॉकपिट का वजन उछाल वाली ताकत के बराबर होगा। फिर गेंद हवा में लटकेगी, और इससे अवलोकन करना आसान होगा। जैसे-जैसे विज्ञान विकसित हुआ, वैमानिक प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए। अब गुब्बारे के लिए नए आवरणों का उपयोग करना संभव हो गया है, जो मजबूत, ठंढ-प्रतिरोधी और हल्के हो गए हैं। रेडियो इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स, स्वचालन के क्षेत्र में उपलब्धियों ने मानवरहित गुब्बारे डिजाइन करना संभव बना दिया है। इन गुब्बारों का उपयोग वायु धाराओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, निचले वातावरण में भौगोलिक और जैव चिकित्सा अनुसंधान के लिए। एक आदर्श गैस का दबाव कैसे बदलता है? एक आदर्श गैस एक गैस का एक भौतिक मॉडल है। यह मॉडल व्यावहारिक रूप से एक दूसरे के साथ अणुओं की बातचीत को ध्यान में नहीं रखता है। इसका उपयोग गणितीय दृष्टिकोण से गैसों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। यह मॉडल निम्नलिखित गैस गुणों को मानता है: अणुओं का आकार अणुओं के बीच की दूरी से अधिक है; अणु गोल गेंद हैं; अणुओं को एक दूसरे से और पोत की दीवारों से टकराने के बाद ही बाहर निकाला जाता है। टक्कर पूरी तरह से लोचदार हैं; अणु न्यूटन के नियमों के अनुसार चलते हैं। आदर्श गैस के कई प्रकार होते हैं: शास्त्रीय; क्वांटम (तापमान में कमी और अणुओं के बीच बढ़ती दूरी की शर्तों के तहत एक आदर्श गैस मानता है); एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में (एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में एक आदर्श गैस के गुणों में परिवर्तन पर विचार करता है)। नीचे हम एक शास्त्रीय आदर्श गैस पर विचार करेंगे। एक आदर्श गैस के दबाव का निर्धारण कैसे करें? सभी आदर्श गैसों की मौलिक निर्भरता मेंडेलीव-क्लैप्रोन समीकरण का उपयोग करके व्यक्त की गई है। पीवी \u003d (एम / एम)। आरटी [फॉर्मूला 1] P दबाव है। मापन इकाई - पा (पास्कल) R \u003d 8.314 सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। माप की इकाई - (J / mol.K) टी - तापमान वि - मात्रा मीटर - गैस द्रव्यमान M गैस का दाढ़ द्रव्यमान है। माप की इकाई है (g / mol)। पी \u003d एनकेटी [फॉर्मूला 2] फॉर्मूला 2 दर्शाता है कि एक आदर्श गैस का दबाव अणुओं और तापमान की एकाग्रता पर निर्भर करता है। यदि हम एक आदर्श गैस की विशेषताओं को ध्यान में रखते हैं, तो n सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाएगा: एन \u003d एमएनआई / एमवी [फॉर्मूला 3] एन पोत में अणुओं की संख्या है एन ए - अवोगाद्रो की स्थिरांक सूत्र 2 में सूत्र 3 को प्रतिस्थापित करना, हमें मिलता है: पीवी \u003d (एम / एम) ना केटी [फॉर्मूला 4] k * N a \u003d R [फॉर्मूला 5] Mendeleev-Clapeyron समीकरण में स्थिर आर एक मोल गैस के लिए एक स्थिर है (याद रखें: निरंतर दबाव और तापमान पर, अलग-अलग गैसों का 1 मोल एक ही मात्रा में होता है)। अब हम एक आदर्श गैस के लिए दबाव समीकरण प्राप्त करते हैं एम / एम \u003d ν [फॉर्मूला 6] जहां ν पदार्थ की मात्रा है। मापन इकाई - तिल हमें एक आदर्श गैस के दबाव के लिए समीकरण मिलता है, सूत्र नीचे दिया गया है: P \u003d νRT / V [फॉर्मूला 7] जहां P दबाव है। मापन इकाई - पा (पास्कल) R \u003d 8.314 सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। माप की इकाई - (J / mol.K) टी - तापमान वि - मात्रा। एक आदर्श गैस का दबाव कैसे बदलेगा? समीकरण 7 का विश्लेषण करते हुए, आप देख सकते हैं कि एक आदर्श गैस का दबाव तापमान और एकाग्रता में परिवर्तन के लिए आनुपातिक है। एक आदर्श गैस की स्थिति में, सभी मापदंडों में परिवर्तन जिस पर यह निर्भर करता है संभव है, और उनमें से कुछ में परिवर्तन भी संभव है। आइए सबसे संभावित परिस्थितियों पर विचार करें: इज़ोटेर्मल प्रक्रिया। यह प्रक्रिया इस तथ्य की विशेषता है कि इसमें तापमान स्थिर (टी \u003d कॉन्स्ट) होगा। यदि हम एक स्थिर तापमान को समीकरण 1 में प्रतिस्थापित करते हैं, तो हम देखेंगे कि उत्पाद P * V का मान भी स्थिर रहेगा। पीवी \u003d कास्ट [फॉर्मूला 8] समीकरण 8 गैस के आयतन और स्थिर तापमान पर इसके दबाव के बीच संबंध को दर्शाता है। यह समीकरण 17 वीं शताब्दी में भौतिकविदों रॉबर्ट बॉयल और एड्म मारियोटे द्वारा प्रयोगात्मक रूप से खोजा गया था। समीकरण का नाम उनके नाम पर बॉयल-मारियोटे कानून रखा गया। Isochoric प्रक्रिया। इस प्रक्रिया में, गैस का द्रव्यमान और उसके दाढ़ का द्रव्यमान स्थिर रहता है। V \u003d const, m \u003d const, M \u003d const। इस प्रकार, हम आदर्श गैस दबाव प्राप्त करते हैं। सूत्र नीचे दिखाया गया है: P \u003d P 0 AT [फॉर्मूला 9] पर कहां: पी - पूर्ण तापमान पर गैस का दबाव, पी 0 - 273 ° K (0 ° C) के तापमान पर गैस का दबाव, A दाब का तापमान गुणांक है। ए \u003d (1 / 273.15) के -1 यह निर्भरता 19 वीं शताब्दी में भौतिकविद चार्ल्स द्वारा प्रयोगात्मक रूप से खोजी गई थी। इसलिए, समीकरण इसके निर्माता - चार्ल्स के नियम का नाम रखता है। यदि गैस को एक स्थिर आयतन पर गर्म किया जाता है, तो आइसोकोरिक प्रक्रिया देखी जा सकती है। आइसोबैरिक प्रक्रिया। इस प्रक्रिया के लिए, दबाव, गैस का द्रव्यमान और उसके दाढ़ का द्रव्यमान स्थिर रहेगा। P \u003d const, m \u003d const, M \u003d const। समद्विबाहु प्रक्रिया के समीकरण का रूप है: V / T \u003d const या V \u003d V 0 AT [फॉर्मूला 10] जहां: V 0 - 273 ° K (0 ° C) के तापमान पर गैस की मात्रा; ए \u003d (1 / 273.15) के -1। इस सूत्र में, गुणांक A गैस के वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के लिए तापमान गुणांक है। इस संबंध की खोज 19 वीं शताब्दी में भौतिक विज्ञानी जोसेफ गे-लुसाक ने की थी। यही कारण है कि इस समानता का नाम उनके नाम पर है - गाइ-लुसाक का नियम। यदि आप एक ट्यूब से जुड़ा ग्लास फ्लास्क लेते हैं, जिसका उद्घाटन एक तरल द्वारा बंद किया जाता है, और संरचना को गर्म करता है, तो आप आइसोबैरिक प्रक्रिया का निरीक्षण कर सकते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कमरे के तापमान पर हवा में एक आदर्श गैस के समान गुण हैं। एक गैस में अणुओं की गति की तस्वीर अधूरी होगी यदि हम गैस में किसी भी शरीर की सतह के साथ विशेष रूप से गैस वाले बर्तन की दीवारों के साथ और एक दूसरे के साथ अणुओं के टकराव के मुद्दों पर विचार नहीं करते हैं। दरअसल, समय-समय पर छोटी-छोटी दूरी पर जहाज की दीवारों या अन्य पिंडों की दीवारों पर अणुओं की अनियमित गति होती है। इसी तरह, अणु एक दूसरे के काफी करीब हो सकते हैं। इस मामले में, गैस अणुओं के बीच या गैस अणु और दीवार पदार्थ के अणुओं के बीच बातचीत बल उत्पन्न होता है, जो बहुत जल्दी दूरी के साथ कम हो जाता है। इन बलों की कार्रवाई के तहत, गैस के अणु गति की अपनी दिशा बदलते हैं। इस प्रक्रिया (दिशा का परिवर्तन) को टकराव के रूप में जाना जाता है। अणुओं के बीच टकराव एक गैस के व्यवहार में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। और हम उन्हें बाद में विस्तार से अध्ययन करेंगे। अब बर्तन की दीवारों के साथ या गैस के संपर्क में किसी अन्य सतह के साथ अणुओं के टकराव को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है। यह गैस के अणुओं और दीवारों की बातचीत है जो गैस के किनारे से दीवारों द्वारा अनुभव किए गए बल को निर्धारित करती है, और निश्चित रूप से, दीवारों के किनारे से गैस द्वारा अनुभव किए गए बराबर विपरीत बल। यह स्पष्ट है कि गैस की तरफ से दीवार द्वारा अनुभव किया जाने वाला बल जितना बड़ा होता है, उसका सतह क्षेत्र उतना ही बड़ा होता है। ऐसे मूल्य का उपयोग न करने के लिए जो दीवार के आकार जैसे एक यादृच्छिक कारक पर निर्भर करता है, यह बल पर नहीं बल्कि दीवार पर एक गैस की कार्रवाई को चिह्नित करने के लिए प्रथागत है, लेकिन दबाव, यानी, दीवार की सतह के प्रति इकाई क्षेत्र, इस बल के लिए सामान्य: एक बर्तन की दीवारों पर दबाव डालने के लिए गैस की संपत्ति एक गैस के मुख्य गुणों में से एक है। यह अपने दबाव के माध्यम से है कि गैस सबसे अधिक बार अपनी उपस्थिति का खुलासा करती है। इसलिए, दबाव गैस की मुख्य विशेषताओं में से एक है। पोत की दीवारों पर गैस का दबाव, जैसा कि 18 वीं शताब्दी में वापस सुझाया गया था। डैनियल बर्नोली, दीवारों के साथ गैस के अणुओं के अनगिनत टकराव का परिणाम है। दीवारों पर अणुओं के इन प्रभावों से दीवार सामग्री के कणों के कुछ विस्थापन होते हैं और इसलिए, इसकी विकृति के लिए। विकृत दीवार दीवार पर प्रत्येक बिंदु पर निर्देशित एक लोचदार बल के साथ गैस पर कार्य करती है। यह बल निरपेक्ष मूल्य में बराबर है और उस दिशा के विपरीत है जिसके साथ गैस दीवार पर कार्य करती है। यद्यपि टक्कर के दौरान दीवार के अणुओं के साथ प्रत्येक व्यक्ति अणु के संपर्क की ताकत अज्ञात है, फिर भी, यांत्रिकी के नियम सभी गैस अणुओं की संयुक्त कार्रवाई से उत्पन्न होने वाले औसत बल को खोजने के लिए संभव बनाते हैं, अर्थात् गैस खोजने के लिए दबाव। आइए हम मान लें कि गैस एक समानांतर चतुर्भुज के आकार के पोत (छवि 2) में संलग्न है और गैस संतुलन में है। इस मामले में, इसका मतलब है कि एक पूरे के रूप में गैस पोत की दीवारों के सापेक्ष आराम पर है: किसी भी मनमानी दिशा में आगे बढ़ने वाले अणुओं की संख्या औसतन उन अणुओं की संख्या के बराबर होती है जिनके वेग विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं। चलो पोत की दीवारों में से एक पर गैस के दबाव की गणना करते हैं, उदाहरण के लिए, दाईं ओर की दीवार पर। आइए हम चित्र में दिखाए गए अनुसार लंबवत लंबित दीवार के किनारे के साथ एक्स समन्वय अक्ष को निर्देशित करें। 2. कोई फर्क नहीं पड़ता कि आणविक वेगों को कैसे निर्देशित किया जाता है, हम एक्स अक्ष पर आणविक वेगों के अनुमानों में ही रुचि लेंगे: दीवार की दिशा में, अणु वेग के साथ ठीक चलते हैं चलो चयनित दीवार से सटे मोटाई ए के साथ गैस की एक परत का चयन करें। एक लोचदार बल C उसी पूर्ण मान के साथ विकृत दीवार के किनारे से उस पर कार्य करता है बल और गैस दीवार पर कार्य करता है। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, बल का आवेग (कुछ समय की मनमानी अवधि) हमारी परत में गैस के आवेग में परिवर्तन के बराबर है। लेकिन गैस संतुलन की स्थिति में है, ताकि परत को बल के आवेग (एक्स अक्ष की सकारात्मक दिशा के खिलाफ) की दिशा में कोई आवेग वृद्धि न मिले। ऐसा इसलिए होता है, क्योंकि आणविक आंदोलनों के कारण, चयनित परत विपरीत दिशा में एक आवेग प्राप्त करती है और निश्चित रूप से, निरपेक्ष मूल्य में समान होती है। इसकी गणना करना कठिन नहीं है। गैस अणुओं के यादृच्छिक आंदोलनों के साथ, एक निश्चित संख्या में अणु हमारी परत को बाएं से दाएं में प्रवेश करते हैं, और समान संख्या में अणु इसे विपरीत दिशा में छोड़ते हैं - दाएं से बाएं। आने वाले अणु अपने साथ एक निश्चित गति ले जाते हैं। बाहर जाने वाले लोग विपरीत संकेत के समान आवेग को ले जाते हैं, ताकि परत द्वारा प्राप्त कुल आवेग परत में प्रवेश करने और छोड़ने वाले अणुओं के बीजगणितीय योग के बराबर हो। आइए समय के दौरान बाईं ओर से हमारी परत में प्रवेश करने वाले अणुओं की संख्या का पता लगाएं इस समय के दौरान, वे अणु जो उससे अधिक दूरी पर नहीं हैं, वे बाईं ओर की सीमा तक पहुंच सकते हैं। उनमें से सभी को दीवार के आधार क्षेत्र के साथ एक समानांतर चतुर्भुज की मात्रा में स्थित किया जाता है) और लंबाई, अर्थात। आयतन में यदि किसी पोत के इकाई आयतन में अणु हैं, तो निर्दिष्ट आयतन में अणु होते हैं। लेकिन उनमें से केवल आधे बाएं से दाएं चलते हैं और परत में गिर जाते हैं। अन्य आधा भाग इससे दूर चला जाता है और परत में नहीं मिलता है। नतीजतन, अणु समय-समय पर बाएं से दाएं परत में प्रवेश करते हैं। उनमें से प्रत्येक में एक आवेग, एक अणु का द्रव्यमान है), और उनके द्वारा परत में पेश किए गए कुल आवेग के बराबर है एक ही समय के दौरान, परत छोड़ देता है, दाएं से बाएं, एक ही कुल गति वाले अणुओं की संख्या, लेकिन विपरीत संकेत के समान। इस प्रकार, परत में एक सकारात्मक गति के साथ अणुओं के आगमन और उससे एक नकारात्मक गति के साथ अणुओं के प्रस्थान के कारण, परत की गति में कुल परिवर्तन होता है यह परत की गति में परिवर्तन है और बल के आवेग की कार्रवाई के तहत होने वाले परिवर्तन के लिए क्षतिपूर्ति करता है। इसके अलावा, हम लिख सकते हैं: इस समानता के दोनों पक्षों को विभाजित करके हम प्राप्त करते हैं: अब तक, हमने चुपचाप यह मान लिया है कि सभी गैस अणुओं में समान वेग प्रक्षेपण है। वास्तव में, निश्चित रूप से, यह मामला नहीं है। और एक्स-अक्ष पर अणुओं और उनके अनुमानों का वेग निश्चित रूप से, विभिन्न अणुओं के लिए अलग-अलग है। हम time 12 में संतुलन की शर्तों के तहत गैस अणुओं के वेग में अंतर के सवाल पर विस्तार से विचार करेंगे। इस बीच, हम मान की जगह पर समन्वय अक्षों पर अणुओं और उनके अनुमानों के वेग में अंतर को ध्यान में रखेंगे। सूत्र (2.1) में इसके माध्य मान के साथ ताकि गिस प्रेशर (2.1) के लिए सूत्र हम फॉर्म देंगे: प्रत्येक अणु की गति के लिए, आप लिख सकते हैं: (अंतिम समानता का मतलब है कि औसत और अतिरिक्त संचालन के क्रम को बदला जा सकता है)। आणविक आंदोलनों के पूर्ण विकार के कारण, यह माना जा सकता है कि तीन समन्वय अक्षों पर वेग अनुमानों के वर्गों के माध्य मान एक दूसरे के बराबर हैं, अर्थात। और इसका मतलब है, खाते (2.3) को ध्यान में रखते हुए इस अभिव्यक्ति को सूत्र में बदलकर (2.2), हम प्राप्त करते हैं: या, इस समानता के दायीं ओर के भाग को दो से गुणा करके और विभाजित करके, उपरोक्त सरल तर्क किसी भी पोत की दीवार और किसी भी क्षेत्र के लिए मान्य है जिसे गैस में मानसिक रूप से रखा जा सकता है। सभी मामलों में, हम फार्मूला (2.4) द्वारा व्यक्त किए गए गैस के दबाव के लिए प्राप्त करते हैं। सूत्र में मात्रा (2.4) एक गैस अणु की औसत गतिज ऊर्जा है। इसलिए, गैस का दबाव दो-तिहाई है गैस की एक इकाई मात्रा में निहित अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा। यह एक आदर्श गैस के गतिज सिद्धांत के सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक है। फॉर्मूला (2.4) आणविक मात्राओं के बीच एक संबंध स्थापित करता है, अर्थात्, एक अणु से संबंधित मात्राएं, और दबाव जो गैस को एक पूरे के रूप में चिह्नित करता है - एक मैक्रोस्कोपिक मात्रा जिसे सीधे प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है। समीकरण (2.4) को कभी-कभी आदर्श गैसों के गतिज सिद्धांत का मूल समीकरण कहा जाता है। जैसा कि आप जानते हैं, प्रकृति में कई पदार्थ एकत्रीकरण की तीन अवस्थाओं में हो सकते हैं: ठोस तरलतथा गैसीय. एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में पदार्थ के गुणों का सिद्धांत भौतिक दुनिया के परमाणु-आणविक संरचना के बारे में विचारों पर आधारित है। पदार्थ की संरचना (MCT) का आणविक गतिज सिद्धांत तीन मुख्य प्रावधानों पर आधारित है: सभी पदार्थों में सबसे छोटे कण (अणु, परमाणु, प्राथमिक कण) होते हैं, जिनके बीच अंतराल होते हैं; कण निरंतर तापीय गति में हैं; पदार्थ के कणों (आकर्षण और प्रतिकर्षण) के बीच बातचीत की ताकतें हैं; इन बलों की प्रकृति विद्युत चुम्बकीय है। इसका मतलब यह है कि किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति अणुओं की आपसी व्यवस्था, उनके बीच की दूरी, उनके बीच बातचीत की ताकतों और उनके आंदोलन की प्रकृति पर निर्भर करती है। ठोस अवस्था में पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया सबसे अधिक स्पष्ट होती है। अणुओं के बीच की दूरी उनके स्वयं के आकार के लगभग बराबर है। यह एक पर्याप्त रूप से मजबूत बातचीत की ओर जाता है जो व्यावहारिक रूप से स्थानांतरित करने की क्षमता के कणों से वंचित करता है: वे एक निश्चित संतुलन स्थिति के बारे में दोलन करते हैं। वे अपने आकार और मात्रा को बनाए रखते हैं। तरल पदार्थों के गुणों को उनकी संरचना द्वारा भी समझाया गया है। तरल पदार्थों में द्रव्य के कण ठोस पदार्थों की तुलना में कम तीव्रता से परस्पर क्रिया करते हैं, और इसलिए वे अपना स्थान अचानक बदल सकते हैं - तरल पदार्थ अपने आकार को बनाए नहीं रखते - वे तरल होते हैं। तरल पदार्थ की मात्रा बनाए रखते हैं। एक गैस अणुओं का एक संग्रह है जो एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से सभी दिशाओं में बेतरतीब ढंग से चलती है। गैसों का अपना आकार नहीं है, उन्हें प्रदान की गई पूरी मात्रा पर कब्जा कर लेते हैं और आसानी से संकुचित होते हैं। पदार्थ की एक और स्थिति है - प्लाज्मा। प्लाज्मा एक आंशिक या पूर्ण रूप से आयनीकृत गैस है जिसमें सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों की घनत्व समान रूप से होती है। जब पर्याप्त गरम किया जाता है, तो कोई भी पदार्थ वाष्पित हो जाता है, गैस में बदल जाता है। यदि तापमान में और वृद्धि होती है, तो थर्मल आयनीकरण की प्रक्रिया तेज हो जाएगी, अर्थात, गैस के अणु अपने घटक परमाणुओं में क्षय करना शुरू कर देंगे, जो तब आयनों में बदल जाते हैं। आदर्श गैस मॉडल। दबाव और औसत गतिज ऊर्जा के बीच संबंध। गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ के व्यवहार को नियंत्रित करने वाले कानूनों को स्पष्ट करने के लिए, वास्तविक गैसों का एक आदर्श मॉडल - एक आदर्श गैस - माना जाता है। यह एक ऐसी गैस है जिसके अणुओं को भौतिक बिंदुओं के रूप में माना जाता है जो एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर आपस में नहीं टकराते हैं, बल्कि आपस में और टकराने के दौरान पोत की दीवारों के साथ बातचीत करते हैं। आदर्श गैस – यह एक गैस है, जिसके अणुओं के बीच पारस्परिक क्रिया नगण्य है। (एक \u003e\u003e एर) एक आदर्श गैस वैज्ञानिकों द्वारा गैसों का आविष्कार करने के लिए एक मॉडल है जिसे हम वास्तव में प्रकृति में देखते हैं। यह किसी भी गैस का वर्णन नहीं कर सकता है। गैस अत्यधिक संपीड़ित होने पर लागू नहीं होती है, जब गैस तरल अवस्था में बदल जाती है। वास्तविक गैसें आदर्श गैसों की तरह व्यवहार करती हैं जब अणुओं के बीच की औसत दूरी उनके आयामों से कई गुना बड़ी होती है, अर्थात। पर्याप्त रूप से उच्च दुर्लभता पर। आदर्श गैस गुण: अणुओं के बीच की दूरी अणुओं के आकार से बहुत बड़ी है; गैस के अणु बहुत छोटे होते हैं और लोचदार गेंद होते हैं; गुरुत्वाकर्षण शून्य हो जाता है; गैस अणुओं के बीच बातचीत टकराव के दौरान ही होती है, और टकराव को बिल्कुल लोचदार माना जाता है; इस गैस के अणु बेतरतीब ढंग से चलते हैं; न्यूटन के नियमों के अनुसार अणुओं की गति। गैसीय पदार्थ के एक निश्चित द्रव्यमान की स्थिति को एक दूसरे पर निर्भर भौतिक राशियों की विशेषता कहा जाता है राज्य के मापदंडों। इसमे शामिल है आयतनवी, दबावपी और तापमानटी. गैस की मात्रालक्षित वी. आयतन गैस हमेशा उस बर्तन के आयतन से मेल खाती है, जिस पर वह रहता है। SI में आयतन इकाई म ३. दबाव– भौतिक मात्रा बल अनुपात के बराबरएफक्षेत्र के लिए लंबवत सतह पर कार्य करनारों यह आइटम. पी = एफ/ रों एसआई में दबाव इकाई पास्कल[पा] अब तक, गैर-प्रणालीगत इकाइयों के दबाव का उपयोग किया जाता है: तकनीकी वातावरण1 बजे \u003d 9.81-104 पा; भौतिक वातावरण 1 एटीएम \u003d 1.013-105 पा; पारे का मिलीमीटर1 मिमी एचजी कला। \u003d 133 Pa; 1 एटीएम \u003d \u003d 760 मिमी एचजी। कला। \u003d 1013 hPa। गैस का दबाव कैसे उत्पन्न होता है? प्रत्येक गैस अणु, उस बर्तन की दीवार को हड़ताली जिसमें वह स्थित है, दीवार पर थोड़े समय के लिए एक निश्चित बल के साथ कार्य करता है। दीवार के खिलाफ यादृच्छिक हमलों के परिणामस्वरूप, दीवार के प्रति इकाई क्षेत्र के सभी अणुओं से बल एक निश्चित (औसत) मूल्य के सापेक्ष समय के साथ तेजी से बदलता है। गैस दाबएक बर्तन की दीवारों के खिलाफ अणुओं के यादृच्छिक टकराव के परिणामस्वरूप होता है जिसमें गैस स्थित है। आदर्श गैस मॉडल का उपयोग करके, कोई भी गणना कर सकता है बर्तन की दीवार पर गैस का दबाव. पोत की दीवार के साथ अणु के संपर्क की प्रक्रिया में, न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करते हुए, उनके बीच ताकतें पैदा होती हैं। नतीजतन, प्रक्षेपण projection एक्स दीवार के अणु के वेग का वेग इसके संकेत को विपरीत और प्रक्षेपण mole में बदलता है य दीवार के समानांतर वेग अपरिवर्तित रहता है। दबाव मापने वाले यंत्र कहलाते हैं मैनोमीटर। मैनोमीटर अपने संवेदनशील तत्व (झिल्ली) या अन्य दबाव रिसीवर के प्रति यूनिट क्षेत्र में समय-औसत दबाव बल को रिकॉर्ड करता है। तरल दबाव गेज: खुला - वायुमंडलीय के ऊपर कम दबाव को मापने के लिए बंद - वायुमंडलीय के नीचे कम दबाव को मापने के लिए, अर्थात्। एक छोटा सा वैक्यूम धातु का दबाव नापने का यंत्र - उच्च दबाव को मापने के लिए। इसका मुख्य भाग एक घुमावदार ट्यूब ए है, जिसका खुला छोर ट्यूब बी से मिलाया जाता है, जिसके माध्यम से गैस प्रवाहित होती है, और बंद अंत तीर से जुड़ा होता है। गैस वाल्व ए और ट्यूब बी के माध्यम से ट्यूब ए में प्रवेश करती है और इसे unbends। ट्यूब का मुक्त अंत, गतिमान, संचरण तंत्र और तीर में सेट होता है। पैमाने को दबाव इकाइयों में स्नातक किया जाता है। एक आदर्श गैस के आणविक गतिज सिद्धांत का मूल समीकरण। एमकेटी का मूल समीकरण: एक आदर्श गैस का दबाव एक अणु के द्रव्यमान के उत्पाद के लिए आनुपातिक होता है, अणुओं की सांद्रता और अणुओं की गति के औसत वर्ग का मतलब पी \u003d 1/3म 0· एन वी 2 मी 0 एक गैस अणु का द्रव्यमान है; n \u003d N / V प्रति इकाई आयतन, या अणुओं की सांद्रता के अणुओं की संख्या है; v 2 - अणुओं का औसत वर्गाकार वेग। चूँकि अणुओं की अनुवादक गति की औसत गतिज ऊर्जा E \u003d m 0 * v 2/2 है, MKT के मूल समीकरण को 2 से गुणा करने पर, हम p \u003d 2/3 n (m 0 v 2) / 2 \u003d 2 प्राप्त करते हैं। / 3 ई एन पी \u003d 2/3 ई एन गैस का दबाव अणुओं की अनुवादिक गति की औसत गतिज ऊर्जा के 2/3 के बराबर होता है जो गैस की एक इकाई मात्रा में समाहित होती हैं। चूंकि m 0 n \u003d m 0 N / V \u003d \u200b\u200bm / V \u003d \u200b\u200bρ, जहां ρ गैस घनत्व है, हमारे पास है पी \u003d 1/3 ρv 2 संयुक्त गैस कानून। मैक्रोस्कोपिक मात्रा जो गैस की स्थिति को विशिष्ट रूप से चिह्नित करती है, कहलाती हैगैस के थर्मोडायनामिक पैरामीटर। एक गैस के सबसे महत्वपूर्ण थर्मोडायनामिक पैरामीटर इसके हैंआयतनवी, दबाव पी और तापमान टी। गैस की स्थिति में किसी भी परिवर्तन को कहा जाता हैथर्मोडायनामिक प्रक्रिया। किसी भी थर्मोडायनामिक प्रक्रिया में, गैस के पैरामीटर बदल जाते हैं, जो इसकी स्थिति निर्धारित करते हैं। प्रक्रिया के आरंभ और अंत में कुछ मापदंडों के मूल्यों के बीच संबंध को कहा जाता हैगैस कानून. गैस कानून सभी तीन गैस मापदंडों के बीच के संबंध को व्यक्त करता हैसंयुक्त गैस कानून। पी = एनकेटी अनुपात पी = एनकेटी गैस के दबाव को उसके तापमान और अणुओं की सांद्रता से संबंधित करते हुए, एक आदर्श गैस के मॉडल के लिए प्राप्त किया गया था, जिसके अणु एक दूसरे के साथ और पोत की दीवारों के साथ केवल लोचदार टकराव के दौरान बातचीत करते हैं। यह संबंध गैस के मैक्रोस्कोपिक मापदंडों के बीच संबंध स्थापित करते हुए दूसरे रूप में लिखा जा सकता है - आयतन वी, दबाव पी, तापमान टी और पदार्थ ν की मात्रा। ऐसा करने के लिए, समानता का उपयोग करें जहाँ n अणुओं की सघनता है, N अणुओं की कुल संख्या है, V गैस का आयतन है फिर हम या तो मिलता है चूँकि एक स्थिर गैस द्रव्यमान N पर अपरिवर्तित रहता है, तो Nk एक स्थिर संख्या है, जिसका अर्थ है गैस के निरंतर द्रव्यमान के साथ, गैस के पूर्ण तापमान द्वारा विभाजित मात्रा और दबाव का उत्पाद गैस के इस द्रव्यमान के सभी राज्यों के लिए समान मूल्य है। गैस के दबाव, आयतन और तापमान के बीच संबंध स्थापित करने वाला समीकरण 19 वीं शताब्दी के मध्य में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी बी। क्लैप्रोन द्वारा प्राप्त किया गया था और इसे अक्सर कहा जाता है क्लिपरन समीकरण. क्लिपरन समीकरण को एक अलग रूप में लिखा जा सकता है। पी = एनकेटी, उस पर विचार करना यहाँ एन पोत में अणुओं की संख्या है, ν पदार्थ की मात्रा है, एन ए अबोगाद्रो का स्थिरांक है, म - बर्तन में गैस का द्रव्यमान, म गैस का दाढ़ द्रव्यमान है। नतीजतन, हम प्राप्त करते हैं: एवोगैड्रो के निरंतर एन ए द्वारा उत्पादबोल्ट्जमन स्थिरांक k कहा जाता है यूनिवर्सल (दाढ़) गैस स्थिर और पत्र द्वारा निरूपित किया गया आर. SI में इसका संख्यात्मक मान आर \u003d 8.31 जे / मोल के अनुपात बुला हुआ राज्य का आदर्श गैस समीकरण. हमें प्राप्त फॉर्म में, यह पहली बार D.I.Mendeleev द्वारा दर्ज किया गया था। इसलिए, गैस के लिए राज्य के समीकरण को कहा जाता है क्लैप्रोन द्वारा - मेंडेलीव समीकरण.` किसी भी गैस के एक मोल के लिए, यह अनुपात रूप लेता है: pV \u003d आरटी इंस्टॉल स्थूल गैस स्थिरांक का भौतिक अर्थ है... मान लीजिए कि तापमान E पर पिस्टन के नीचे कुछ सिलेंडर में 1 mol गैस है, जिसका आयतन V है। यदि गैस को isobarically (स्थिर दबाव पर) 1 K से गर्म किया जाता है, तो पिस्टन एक ऊँचाई तक पहुंच जाएगा Δh और गैस की मात्रा .V से बढ़ जाएगी। समीकरण लिखते हैं पीवी\u003d आरटीगर्म गैस के लिए: p (V + ΔV) \u003d R (T + 1) और इस समानता से घटाव समीकरण pV \u003d RT, जो हीटिंग से पहले गैस की स्थिति के अनुरूप है। हमें pΔV \u003d R मिलता है ΔV \u003d SΔh, जहां S सिलेंडर बेस का क्षेत्र है। परिणामी समीकरण में स्थानापन्न: पीएस \u003d एफ - दबाव बल। हमें F theh \u003d R मिलता है, और पिस्टन विस्थापन द्वारा बल का उत्पाद FΔh \u003d A गैस विस्तार के दौरान बाहरी बलों के खिलाफ इस बल द्वारा किए गए पिस्टन विस्थापन पर काम है। इस प्रकार, आर = ए. सार्वभौमिक (दाढ़) गैस स्थिरांक, गैस के 1 मोल द्वारा किए गए कार्य के बराबर संख्यात्मक रूप से होता है जब इसे 1 के। परिभाषा दबाव गैस के साथ एक बर्तन में इसकी दीवार पर अणुओं के प्रभाव से बनाया जाता है। थर्मल गति के कारण, समय-समय पर गैस के कण पोत की दीवारों से टकराते हैं (छवि 1, ए)। प्रत्येक प्रभाव में, अणु कुछ बल के साथ पोत की दीवार पर कार्य करते हैं। एक-दूसरे को जोड़ते हुए, व्यक्तिगत कणों के प्रभाव बल पोत दीवार पर लगातार एक निश्चित दबाव बल बनाते हैं। पोत की दीवारों के साथ टकराव में गैस के अणु लोचदार निकायों के रूप में यांत्रिकी के नियमों के अनुसार उनके साथ बातचीत करते हैं और उनके आवेगों को पोत की दीवारों में स्थानांतरित करते हैं (छवि 1, बी)। चित्र एक। पोत की दीवार पर गैस का दबाव: ए) दबाव की उपस्थिति के कारण अराजक चलती कणों की दीवार पर प्रभाव पड़ता है; बी) कणों के लोचदार प्रभाव के परिणामस्वरूप दबाव बल। व्यवहार में, अक्सर वे शुद्ध गैस से नहीं, बल्कि गैसों के मिश्रण से काम कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय वायु नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन और अन्य गैसों का मिश्रण है। मिश्रण बनाने वाली गैसों में से प्रत्येक कुल दबाव में योगदान करती है जो गैसों का मिश्रण बर्तन की दीवारों पर फैलती है। गैस मिश्रण के लिए, यह सच है डाल्टन का नियम: गैस मिश्रण का दबाव मिश्रण के प्रत्येक घटक के आंशिक दबावों के योग के बराबर होता है: परिभाषा आंशिक दबाव - गैस द्वारा मिश्रण पर दबाव डाला जाएगा जो गैस मिश्रण में शामिल होता है यदि यह अकेले दिए गए तापमान पर मिश्रण की मात्रा के बराबर मात्रा पर कब्जा कर लेता है (चित्र 2)। रेखा चित्र नम्बर 2। गैस मिश्रण के लिए डाल्टन का नियम आणविक-गतिज सिद्धांत के दृष्टिकोण से, डाल्टन का नियम पूरा हो गया है क्योंकि एक आदर्श गैस के अणुओं के बीच बातचीत नगण्य है। इसलिए, प्रत्येक गैस पोत की दीवार पर दबाव डालती है, जैसे कि अन्य गैसें बर्तन में नहीं थीं। समस्या हल करने के उदाहरण उदाहरण 1 उदाहरण २ काम एक बंद बर्तन में 1 मोल ऑक्सीजन और 2 मोल हाइड्रोजन का मिश्रण होता है। दोनों गैसों (ऑक्सीजन दबाव) और (हाइड्रोजन दबाव) के आंशिक दबावों की तुलना करें: उत्तर गैस का दबाव बर्तन की दीवारों पर अणुओं के प्रभाव के कारण होता है, यह गैस के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है। थर्मल संतुलन की शर्तों के तहत, गैसों का तापमान जो गैस मिश्रण बनाते हैं, इस मामले में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन एक ही है। इसका मतलब है कि गैसों का आंशिक दबाव संबंधित गैस के अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है। किसी भी पदार्थ का एक तिल होता है संबंधित सामग्री: रसिया और यूरेशिया का परमाणु मानचित्र शहरों के साथ रूसी में सर्बिया का नक्शा रूसी में सर्बिया का नक्शा सर्बिया दुनिया के नक्शे पर कहाँ स्थित है मोल्दोवा के सैटेलाइट का नक्शा एक विदेशी से कॉलेज में प्रवेश के लिए कौन से दस्तावेज़ आवश्यक हैं? मोल्दोवा का रोड मैप। मानचित्र पर मोल्दोवा कलरव लाइव जर्नल फेसबुक ट्विटर साप्ताहिक समाचार पत्र aurumrp.ru की सदस्यता लें सदस्यता लेने के साइट का नक्शा योजना क्रियाविधि कक्षाओं के लिए सामग्री डिसरथ्रिया परास्नातक कक्षा माँ बाप के लिए भाषण चिकित्सक शुरुआती अनुभव का आदान-प्रदान बदनाम करना भाषण विकास राइनोलिया दस्तावेज़