La llei de Pascal per a líquids i gasos diu que la pressió, propagant-se en una substància, no canvia la seva força i es transmet en totes direccions per igual. Les substàncies líquides i gasoses es comporten sota pressió amb algunes diferències. La diferència es deu al comportament de les partícules i al pes dels gasos i líquids. A l'article, analitzarem tot això en detall amb l'ajuda d'experiments visuals.
La pressió del fluid es transmet
Agafem un recipient cilíndric, que està tancat hermèticament des de d alt per un pistó. Hi ha un líquid a dins i un pes al pistó. Exerceix pressió amb una força igual al seu pes. Aquesta pressió es transfereix al fluid. Les seves molècules, a diferència de les partícules d'un cos sòlid, es poden moure lliurement entre si. No hi ha un ordre estricte en la seva disposició, estan dispersos a l'atzar.
Coneixement de les funcionsel moviment de partícules de diferents substàncies en el futur ens ajudarà a entendre la llei de Pascal per a líquids i gasos. Com es comportaran les molècules líquides si actuem sobre elles amb la força de pressió del pes? L'experiència ens ajudarà a respondre aquesta pregunta.
Com es comporta el fluid sota pressió
El model del líquid serà de perles de vidre, i el model del recipient serà una caixa sense tapa. Les boles, així com les partícules d'una substància líquida, es mouen lliurement en recipients. Agafeu qualsevol element que tingui la mateixa amplada que l'amplada de la caixa. Imitarà un pistó.
Premeu el pistó sobre el líquid. Com es comporten les seves molècules? Veiem que pressionen tant al fons del recipient com a les seves parets. S'empenyen mútuament i intenten caure fora de la caixa. Si fos un líquid real, tendiria a esquitxades fora del recipient. Més endavant, quan estudiem la llei de Pascal per a líquids i gasos, ho veurem a la pràctica. A causa del fet que les molècules es mouen lliurement, la pressió que exerceix el pes es transmet tant als costats com avall. I què passa si substitueix el líquid per gas?
Com es comporta l'aire sota pressió
Diguem que tenim un cilindre amb un pistó ple d'aire. Col·loqueu un pes a sobre del pistó. Com es transmet la pressió aplicada al gas? A mesura que el pistó es mou cap avall, la distància entre les molècules a la part superior del gas disminueix, però no per molt de temps. La velocitat de les molècules de gas és de centenars de metres per segon. La distància entre ells és molt més gran que la seva mida. Es mouen en direccions aleatòries i xoquen entre ells.
Quan el pistócau, les partícules simplement queden tancades en un volum més petit. Com a resultat, xoquen més sovint contra les parets del recipient i, a mesura que disminueix el volum del gas, augmenta la seva pressió. Cal recordar aquest postulat, de manera que més endavant seria més fàcil entendre la llei de Pascal per a líquids i gasos. El nombre de batecs per segon per centímetre quadrat és gairebé el mateix. Això vol dir que la pressió que produeix el pistó es transmet en totes direccions sense canvis.
Transferència de pressió en diferents direccions
Llei de Pascal, la transferència de pressió per líquids i gasos no es pot entendre si no s'entén una raresa: com és que pressionem cap avall, i la pressió es transfereix tant cap avall com cap als costats? Però, què passa si un tub està connectat al cilindre, la pressió es transmetrà cap amunt a través d'ell? Anem a experimentar.
Agafeu dues xeringues plenes d'aigua i connecteu-les amb un tub. Observem com es transmetrà la pressió pel líquid que hi ha a les xeringues. Premeu l'èmbol d'una xeringa. La força de pressió sobre el pistó, i per tant sobre el líquid, es dirigeix cap avall. Tanmateix, veiem que el pistó de la segona xeringa puja. Resulta que la pressió, transmesa a través del tub, canvia la direcció de la força. Curiosament, les xeringues es poden col·locar no només verticalment, sinó també en angle recte entre si. El resultat serà el mateix.
Aboqueu l'aigua i hi haurà aire a les xeringues. Repetim l'experiència. En el transcurs de l'experiment, veurem que el gas també transmet pressió en totes direccions. Només hi ha una diferència amb el líquid. Si baixes el pistó d'unxeringa cap avall i fixa-la amb el dit, després quan premeu el pistó d'una altra xeringa, el gas es comprimirà. El seu volum disminuirà aproximadament dues vegades i el pistó s'esforçarà per rebotar. Aquest gas, buscant augmentar el seu volum, fa que el pistó es mogui cap amunt. Amb un líquid seria diferent, no seria possible comprimir-lo tan fàcilment.
Llei de Pascal
Estudiarem la transferència de pressió per líquids i gasos amb l'ajuda de l'experiència. Va ser inventat pel físic francès Blaise Pascal. Agafeu una esfera buida a la qual està connectat un tub de vidre. En diferents parts de la pilota (superior, lateral, inferior) hi ha petits forats. Dins del tub es col·loca un pistó. Aquest és un dispositiu especial per demostrar la llei de Pascal.
Omple el globus pel tub amb aigua per veure com es comporta. Tot i que la gravetat actua sobre la bola de d alt a baix, els fils d'aigua surten dels forats de la bola en angle, cap a un costat i fins i tot cap amunt. Per descomptat, es desvien lleugerament de la seva direcció original, perquè la gravetat actua sobre ells. Veiem que la pressió exercida sobre l'aigua es transmet en totes direccions.
Si en comptes d'aigua agafem fum i fem aquest experiment, observarem amb els nostres propis ulls la transferència de pressió en un gas, perquè el fum és un gas acolorit amb petites partícules de sutge o quitrà. Com que és molt lleuger, no es veurà afectat tant per la gravetat, no es desviarà de la seva posició original tant com els corrents d'aigua. Podem concloure això: la pressió exercidasobre un líquid o gas, es transmet, sense canvi de força, a qualsevol punt del líquid i gas en totes direccions. Aquesta és la llei de Pascal per a líquids i gasos. Fórmula: P=F/S on P és la pressió. És igual a la relació entre la força F i l'àrea S, sobre la qual actua perpendicularment.
