Отримання знань

Відомо, що молекули газу безладно рухаються, прагнучи розлетітися в різні боки так, що газ заповнює весь наданий йому об’єм. При цьому, стиснений з усіх боків стінками посудини,  газ у свою чергу сам тисне на дно і стінки посудини. Цей тиск обумовлений рухом та зіткненням молекул газу зі стінками посудини.

рис. 1

Кожна молекула, вдаряючись, чинить надзвичайно малий тиск, але кількість молекул в одиниці об’єму посудини величезна, і всі разом вони чинять значний тиск на стінки посудини.  Цей тиск однаковий, оскільки всі напрямки руху молекул усередині посудини рівноправні.

Проведемо експеримент. Під дзвін повітряного насоса поміщають злегка надуту кульку. Повітря з-під дзвона починають викачувати, кулька при цьому поступово роздувається, набуваючи кулястої форми (рис. 2).

рис. 2

         Це пояснюється тим, що при відкачуванні повітря кількість молекул у дзвоні зменшується, а всередині зав’язаної кульки їхня кількість не змінюється. Під впливом ударів молекул об внутрішні стінки кулька роздувається.

рис. 3

Куляста форма свідчить про те, що тиск усередині кульки однаковий в усіх напрямках (рис. 3).

Висновок. Тиск газів обумовлений рухом та зіткненням молекул  зі стінками посудини . Газ тисне на стінки посудини однаково в усіх напрямках.

Тиск газів залежить:

·       від маси газу — чим більше газу в посудині, тим більший тиск;

·       від об’єму посудини — чим менший об’єм з газом певної маси, тим більший тиск;( рис. 4)

·       від температури — зі зростанням температури збільшується швидкість руху молекул, які інтенсивніше взаємодіють та зіштовхуються зі стінками посудини, тому й тиск зростає  (рис. 5)

Рідина завжди набуває форми посудини, у якій перебуває, зберігаючи свій об’єм.  Візьмемо посудину, у дні й стінках якої є однакові отвори, закриті гумовими плівками (рис.6), і наллємо в цю посудину воду. Всі плівки вигнулися назовні.

рис. 6

Висновок.  Налита в посудину рідина тисне не тільки на дно посудини, але й на її стінки.

Візьмемо посудину, у стінках якої на різних рівнях є однакові отвори і наллємо в цю посудину воду (рис.7).

рис. 7

Дальність вильоту струменя різна — і тим більша, чим нижче розташовується отвір. Помічаємо також, що з отворів, розташованих на одному горизонтальному рівні, б’ють симетричні струмені .

Висновок.  Із глибиною тиск зростає. Тиск у рідині на одному рівні однаковий.

Французький фізик Блез Паскаль встановив закон, який описує тиск рідин або газів. 

Закон Паскаля:  тиск, який діє на рідину або газ,  передається рідиною або газом однаково у всіх напрямах.

Розрахуємо тиск рідини на дно посудини.

За означенням тиску: 

рис. 8

р – тиск всередині рідини або на глибині h;

ρ – густина рідини;

g – прискорення вільного падіння (g =  9,8м/с²)

Висновок: тиск рідини на дно залежить від густини та висоти стовпа рідини.

На рідину, як і на всі тіла на Землі, діє сила тяжіння. Тому кожний шар рідини, яка знаходиться в посудині, своєю вагою тисне на інші шари, і цей тиск, за законом Паскаля, передається в усіх напрямках.

Тиск рідин зумовлений силою тяжіння, називають гідростатичним. 

Сполучені посудини

Сполученими називаються посудини, з’єднані між собою трубами або протоками.

рис. 9

У сполучених посудинах однорідна рідина встановлюється на одному рівні незалежно від їхньої форми, якщо зовнішній тиск для всіх посудин однаковий (рис. 9).

Якщо в сполучені посудини налиті різні рідини, що не змішуються(наприклад вода і олія), то рівень рідин у посудинах може бути не однаковим(рис. 10).

рис. 10

У житті дуже часто зустрічаються такі  сполучені посудини: чайники, лійки, водомірне скло при парових котлах тощо. Принцип сполучених посудин використовується в роботі шлюзів. Усі моря та океани (окрім внутрішніх морів) є сполученими посудинами, тому й рівень води у морях однаковий в усьому світі.

Для вимірювання тиску газів і рідин використовують прилади – манометри.

Види манометрів: рідинні (рис. 11)  та механічні(рис. 12).

Принцип дії рідинних манометрів полягає в тому, що вимірюваний тиск урівноважується гідростатичним тиском стовпа робочої рідини.
Рідинні манометри прості в експлуатації мають досить високу точність вимірювання, їх широко використовують для науково-дослідних і лабораторних вимірювань, а також для технічних вимірювань невеликих надмірних тисків, розрідження, різниці тисків, а також атмосферного тиску.

В механічних вимірюваний тиск визначають по величині деформації пружного елементу під дією вимірюваного тиску – трубчастої пружини, мембрани, сильфону.

Ці прилади мають цінні властивості – універсальність, простота конструкції, простота виготовлення, великий діапазон вимірювання і т.д. Завдяки цьому механічні прилади набули найбільшого поширення.

Приклади розв’язування задач:

Задача 1. Визначте тиск води у найглибшому місці Світового океану – у Маріанській западині в Тихому океані, де глибина становить 11,035 км.

Задача 2. Яка товщина шару гасу, налитого в посудину, якщо він чинить на дно тиск 4 кПа?

Закріплення вивченого матеріалу.

Джерела відеоматеріалів:

https://www.youtube.com/watch?v=-jIKdkbRsL0

https://www.youtube.com/watch?v=H_HFY1xhIS8

https://www.youtube.com/watch?v=q7sllntFwLE

https://www.youtube.com/watch?v=03bEyuTG6KE

https://www.youtube.com/watch?v=rzJn_YmV42s