Pascal's wet voor vloeistoffen en gassen zegt dat druk, die zich in een stof voortplant, de sterkte niet verandert en in alle richtingen gelijk wordt overgedragen. Vloeibare en gasvormige stoffen gedragen zich onder druk met enkele verschillen. Het verschil zit in het gedrag van deeltjes en het gewicht van gassen en vloeistoffen. In het artikel zullen we dit alles in detail bekijken met behulp van visuele experimenten.
Wordt vloeistofdruk overgedragen
Laten we een cilindrisch vat nemen, dat van bovenaf hermetisch is afgesloten door een zuiger. Er zit een vloeistof in en er zit een gewicht op de zuiger. Het oefent druk uit met een kracht die gelijk is aan zijn gewicht. Deze druk wordt overgebracht op de vloeistof. Zijn moleculen kunnen, in tegenstelling tot deeltjes van een vast lichaam, vrij ten opzichte van elkaar bewegen. Er is geen strikte volgorde in hun rangschikking, ze zijn willekeurig verspreid.
Kennis van functiesde beweging van deeltjes van verschillende stoffen in de toekomst zal ons helpen de wet van Pascal voor vloeistoffen en gassen te begrijpen. Hoe zullen de vloeibare moleculen zich gedragen als we erop inwerken met de drukkracht van het gewicht? Ervaring zal ons helpen deze vraag te beantwoorden.
Hoe een vloeistof zich onder druk gedraagt
Het model van de vloeistof zal glasparels zijn en het model van het vat zal een doos zonder deksel zijn. Ballen, evenals deeltjes van een vloeibare substantie, bewegen vrij in containers. Neem elk item dat even breed is als de breedte van de doos. Het zal een piston imiteren.
Duw de zuiger op de vloeistof. Hoe gedragen zijn moleculen zich? We zien dat ze zowel op de bodem van de container als op de wanden drukken. Ze duwen elkaar en proberen uit de doos te vallen. Als het een echte vloeistof was, zou het de neiging hebben om uit het vat te spatten. Later, bij het bestuderen van de wet van Pascal voor vloeistoffen en gassen, zullen we dit in de praktijk zien. Doordat de moleculen vrij kunnen bewegen, wordt de door het gewicht uitgeoefende druk zowel naar de zijkanten als naar beneden overgebracht. En wat gebeurt er als je vloeistof vervangt door gas?
Hoe lucht zich gedraagt onder druk
Laten we zeggen dat we een cilinder hebben met een zuiger gevuld met lucht. Plaats een gewicht op de zuiger. Hoe wordt de druk uitgeoefend op het overgedragen gas? Naarmate de zuiger naar beneden beweegt, neemt de afstand tussen de moleculen aan de bovenkant van het gas af, maar niet voor lang. De snelheid van gasmoleculen is honderden meters per seconde. De afstand tussen hen is veel groter dan hun grootte. Ze bewegen in willekeurige richtingen en botsen met elkaar.
Als de zuigerv alt, worden de deeltjes eenvoudigweg opgesloten in een kleiner volume. Als gevolg hiervan raken ze vaker de wanden van het vat en naarmate het volume van het gas afneemt, neemt de druk toe. Dit postulaat moet onthouden worden, zodat het later gemakkelijker zou zijn om de wet van Pascal voor vloeistoffen en gassen te begrijpen. Het aantal slagen per seconde per vierkante centimeter is bijna hetzelfde. Dit betekent dat de druk die de zuiger produceert onveranderd in alle richtingen wordt overgebracht.
Drukoverdracht in verschillende richtingen
Pascal's wet, de overdracht van druk door vloeistoffen en gassen kan niet worden begrepen als men één eigenaardigheid niet begrijpt: hoe komt het dat we naar beneden drukken, en de druk wordt zowel naar beneden als naar de zijkanten overgebracht? Maar wat als er een buis aan de cilinder is bevestigd, wordt de druk er dan door naar boven overgebracht? Laten we experimenteren.
Neem twee spuiten gevuld met water en verbind ze met een slangetje. Laten we eens kijken hoe de druk wordt overgedragen door de vloeistof in de spuiten. Druk op de zuiger van een spuit. De drukkracht op de zuiger, en dus op de vloeistof, is naar beneden gericht. Wel zien we dat de zuiger van de tweede spuit omhoog komt. Het blijkt dat de druk, overgedragen door de buis, de richting van de kracht verandert. Interessant is dat spuiten niet alleen verticaal, maar ook haaks op elkaar kunnen worden geplaatst. Het resultaat zal hetzelfde zijn.
Giet het water eruit en er komt lucht in de spuiten. Laten we de ervaring herhalen. In de loop van het experiment zullen we zien dat het gas ook druk in alle richtingen overbrengt. Er is maar één verschil met vloeistof. Als u de zuiger van één laat zakkenspuit naar beneden en fixeer deze met uw vinger. Wanneer u vervolgens op de zuiger van een andere spuit drukt, wordt het gas samengedrukt. Het volume zal ongeveer twee keer afnemen en de piston zal ernaar streven om omhoog te stuiteren. Dit gas, dat zijn volume probeert te vergroten, zorgt ervoor dat de zuiger omhoog beweegt. Het zou anders zijn met een vloeistof, het zou niet mogelijk zijn om het zo gemakkelijk te comprimeren.
Wet van Pascal
We zullen de overdracht van druk door vloeistoffen en gassen bestuderen met behulp van ervaring. Het werd uitgevonden door de Franse natuurkundige Blaise Pascal. Neem een holle bol waaraan een glazen buis is bevestigd. In verschillende delen van de bal (boven, zijkant, onderkant) zitten kleine gaatjes. In de buis wordt een zuiger geplaatst. Dit is een speciaal apparaat om de wet van Pascal te demonstreren.
Vul de ballon door de buis met water om te zien hoe hij zich gedraagt. Hoewel de zwaartekracht van boven naar beneden op de bal inwerkt, stromen er druppeltjes water onder een hoek, opzij en zelfs omhoog uit de gaten van de bal. Natuurlijk wijken ze enigszins af van hun oorspronkelijke richting, omdat de zwaartekracht op hen inwerkt. We zien dat de druk die op het water wordt uitgeoefend in alle richtingen wordt doorgegeven.
Als we in plaats van water rook nemen en dit experiment doen, zullen we de overdracht van druk in een gas met onze eigen ogen observeren, omdat rook een gas is dat gekleurd is met kleine deeltjes roet of teer. Doordat hij erg licht is, zal hij niet zo veel worden beïnvloed door de zwaartekracht, hij zal niet zo veel afwijken van zijn oorspronkelijke positie als waterstromen. We kunnen dit concluderen: de uitgeoefende drukop een vloeistof of gas, wordt overgedragen, zonder verandering van kracht, naar elk punt van de vloeistof en het gas in alle richtingen. Dit is de wet van Pascal voor vloeistoffen en gassen. Formule: P=F/S waarbij P de druk is. Het is gelijk aan de verhouding van de kracht F tot het gebied S, waarop het loodrecht inwerkt.
