Ճնշումը ֆիզիկական մեծություն է, որը հաշվարկվում է հետևյալ կերպ. ճնշման ուժը բաժանեք այն տարածքի վրա, որի վրա գործում է այս ուժը: Ճնշման ուժը որոշվում է քաշով։ Ցանկացած ֆիզիկական առարկա ճնշում է գործադրում, քանի որ այն ունի առնվազն որոշակի քաշ: Հոդվածում մանրամասն կքննարկվի գազերի ճնշումը: Օրինակները ցույց կտան, թե ինչից է դա կախված և ինչպես է այն փոխվում:
Պինդ, հեղուկ և գազային նյութերի ճնշման մեխանիզմների տարբերությունը
Ի՞նչ տարբերություն հեղուկների, պինդ մարմինների և գազերի միջև: Առաջին երկուսն ունեն ծավալ։ Պինդ մարմինները պահպանում են իրենց ձևը։ Անոթի մեջ տեղադրված գազը զբաղեցնում է նրա ամբողջ տարածքը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ գազի մոլեկուլները գործնականում չեն փոխազդում միմյանց հետ։ Ուստի գազի ճնշման մեխանիզմը զգալիորեն տարբերվում է հեղուկների և պինդ մարմինների ճնշման մեխանիզմից։
Եկեք քաշը իջեցնենք սեղանին. Ձգողության ազդեցության տակ քաշը կշարունակեր իջնել սեղանի միջով, բայց դա տեղի չի ունենում: Ինչո՞ւ։ Քանի որ սեղանի մոլեկուլները մոտենում են մոլեկուլներինորի կշիռը կազմված է, նրանց միջև հեռավորությունն այնքան է նվազում, որ քաշի մասնիկների և սեղանի միջև առաջանում են վանող ուժեր։ Գազերում իրավիճակը լրիվ այլ է։
Մթնոլորտային ճնշում
Գազային նյութերի ճնշումը դիտարկելուց առաջ ներկայացնենք մի հայեցակարգ, առանց որի հետագա բացատրություններն անհնար են՝ մթնոլորտային ճնշում։ Սա այն ազդեցությունն է, որ ունենում է մեզ շրջապատող օդը (մթնոլորտը): Օդը մեզ միայն անկշիռ է թվում, իրականում այն կշիռ ունի, և դա ապացուցելու համար եկեք փորձ կատարենք։
Օդը կկշռենք ապակե տարայի մեջ։ Այն այնտեղ է մտնում պարանոցի ռետինե խողովակով։ Հեռացրեք օդը վակուումային պոմպով: Քաշենք կոլբը առանց օդի, հետո բացենք ծորակը, և երբ օդը մտնի, նրա քաշը կավելացվի կոլբայի քաշին։
Ճնշում անոթում
Եկեք պարզենք, թե ինչպես են գազերը գործում անոթների պատերի վրա: Գազի մոլեկուլները գործնականում չեն փոխազդում միմյանց հետ, բայց չեն ցրվում միմյանցից։ Սա նշանակում է, որ նրանք դեռ հասնում են նավի պատերին, իսկ հետո վերադառնում։ Երբ մոլեկուլը հարվածում է պատին, դրա ազդեցությունը որոշակի ուժով ազդում է նավի վրա: Այս ուժը կարճատև է։
Եվս մեկ օրինակ. Եկեք գնդիկ գցենք ստվարաթղթե թերթիկի վրա, գնդակը կցատկի, իսկ ստվարաթուղթը մի փոքր կշեղվի: Գնդակը փոխարինենք ավազով։ Ազդեցությունները փոքր կլինեն, մենք նույնիսկ չենք լսի, բայց նրանց ուժը կուժեղանա: Թերթը անընդհատ մերժվելու է։
Այժմ եկեք վերցնենք ամենափոքր մասնիկները, օրինակ՝ օդի մասնիկները, որոնք մենք ունենք մեր թոքերում: Մենք փչում ենք ստվարաթղթի վրա, և այն կշեղվի: Մենք ստիպում ենքօդի մոլեկուլները հարվածում են ստվարաթղթին, արդյունքում դրա վրա ուժ է գործում։ Ի՞նչ է այս ուժը: Սա ճնշման ուժն է։
Եկեք եզրակացնենք. գազի ճնշումը պայմանավորված է անոթի պատերին գազի մոլեկուլների ազդեցությամբ: Պատերի վրա գործող մանրադիտակային ուժերը գումարվում են, և մենք ստանում ենք այն, ինչը կոչվում է ճնշման ուժ: Ուժը տարածքի վրա բաժանելու արդյունքը ճնշումն է։
Հարց է առաջանում՝ ինչո՞ւ, եթե ձեռքդ վերցնում ես ստվարաթղթի թերթիկը, այն չի շեղվում։ Չէ՞ որ դա գազի մեջ է, այսինքն՝ օդում։ Քանի որ օդի մոլեկուլների ազդեցությունները թերթի մեկ և մյուս կողմում հավասարակշռում են միմյանց: Ինչպե՞ս ստուգել, արդյոք օդի մոլեկուլները իսկապես հարվածում են պատին: Դա կարելի է անել՝ հեռացնելով մոլեկուլների ազդեցությունը մի կողմից, օրինակ՝ օդը դուրս մղելով:
Փորձ
Գոյություն ունի հատուկ սարք՝ վակուումային պոմպ։ Սա ապակե բանկա է վակուումային ափսեի վրա: Այն ունի ռետինե միջադիր, որպեսզի գլխարկի և ափսեի միջև բաց չմնա, որպեսզի դրանք սերտորեն տեղավորվեն միմյանց հետ: Վակուումային միավորին միացված է մանոմետր, որը չափում է օդի ճնշման տարբերությունը դրսում և գլխարկի տակ: Ծորակը թույլ է տալիս դեպի պոմպ տանող գուլպանը միացնել գլխարկի տակ գտնվող տարածությանը:
Կափարիչի տակ մի փոքր փքված փուչիկ դրեք: Այն փոքր-ինչ փքված լինելու պատճառով փոխհատուցվում են մոլեկուլների ազդեցությունները գնդակի ներսում և դրա դրսում։ Գնդակը ծածկում ենք գլխարկով, միացնում ենք վակուումային պոմպը, բացում ենք ծորակը։ Ճնշման չափիչի վրա կտեսնենք, որ ներսի և դրսի օդի տարբերությունը մեծանում է: Ի՞նչ կասեք օդապարիկի մասին: Այն մեծանում է չափերով: Ճնշում, այսինքն՝ մոլեկուլների ազդեցությունգնդակից դուրս՝ փոքրանալով: Գնդակի ներսում օդի մասնիկները մնում են, խախտվում է դրսից և ներսից հարվածների փոխհատուցումը։ Գնդիկի ծավալը մեծանում է այն պատճառով, որ դրսից օդի մոլեկուլների ճնշման ուժը մասամբ վերցվում է ռետինի առաձգական ուժով։
Այժմ փակեք ծորակը, անջատեք պոմպը, նորից բացեք ծորակը, անջատեք գուլպանը, որպեսզի օդը թողնի գլխարկի տակ: Գնդակը կսկսի փոքրանալ չափերով: Երբ ճնշման տարբերությունը դրսում և գլխարկի տակ զրոյական է, այն կլինի նույն չափը, ինչ եղել է փորձի մեկնարկից առաջ: Այս փորձը ապացուցում է, որ դուք կարող եք տեսնել ճնշումը ձեր սեփական աչքերով, եթե այն ավելի մեծ է մի կողմից, քան մյուս կողմից, այսինքն՝ եթե գազը հանվում է մի կողմից և թողնում մյուս կողմից։
Եզրակացությունը հետևյալն է. ճնշումը մեծություն է, որը որոշվում է մոլեկուլների ազդեցությամբ, բայց ազդեցությունները կարող են լինել ավելի շատ և ավելի քիչ: Որքան շատ են հարվածները նավի պատերին, այնքան մեծ է ճնշումը: Բացի այդ, որքան մեծ է մոլեկուլների արագությունը, որոնք բախվում են նավի պատերին, այնքան մեծ է ճնշումը, որն արտադրվում է այս գազի կողմից:
Ճնշման կախվածությունը ծավալից
Ենթադրենք՝ ունենք աչքի որոշակի զանգված, այսինքն՝ որոշակի քանակությամբ մոլեկուլներ։ Փորձերի ընթացքում, որոնք մենք կքննարկենք, այս քանակությունը չի փոխվում։ Գազը գտնվում է մխոցով բալոնի մեջ։ Մխոցը կարող է շարժվել վեր ու վար: Բալոնի վերին մասը բաց է, վրան կդնենք առաձգական ռետինե թաղանթ։ Գազի մասնիկները հարվածում են նավի պատերին և թաղանթին։ Երբ օդի ճնշումը ներսում և դրսում նույնն է, թաղանթը հարթ է:
Եթե մխոցը բարձրացնեք,մոլեկուլների թիվը կմնա նույնը, բայց նրանց միջև հեռավորությունը կնվազի։ Նրանք կշարժվեն նույն արագությամբ, նրանց զանգվածը չի փոխվի։ Այնուամենայնիվ, հարվածների թիվը կավելանա, քանի որ մոլեկուլը պետք է ավելի կարճ ճանապարհ անցնի պատին հասնելու համար: Արդյունքում ճնշումը պետք է մեծանա, իսկ ֆիլմը պետք է թեքվի դեպի դուրս: Հետևաբար, ծավալի նվազման դեպքում գազի ճնշումը մեծանում է, բայց դա պայմանով է, որ գազի զանգվածը և ջերմաստիճանը մնում են անփոփոխ։
Եթե մխոցը տեղափոխեք ներքև, մոլեկուլների միջև հեռավորությունը կավելանա, ինչը նշանակում է, որ այն ժամանակը, որը կպահանջվի, որպեսզի հասնեն մխոցի պատերին և թաղանթին, նույնպես կմեծանա: Հիթերն ավելի հազվադեպ կդառնան։ Դրսի գազը ավելի բարձր ճնշում ունի, քան բալոնի ներսում: Հետեւաբար, ֆիլմը կծկվի դեպի ներս: Եզրակացություն. ճնշումը մեծություն է, որը կախված է ծավալից:
Ճնշման կախվածությունը ջերմաստիճանից
Ենթադրենք, որ մենք ունենք գազով անոթ ցածր ջերմաստիճանում և նույն գազով անոթ՝ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Ցանկացած ջերմաստիճանում գազի ճնշումը պայմանավորված է մոլեկուլների ազդեցությամբ: Երկու անոթներում էլ գազի մոլեկուլների թիվը նույնն է։ Ծավալը նույնն է, ուստի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը մնում է նույնը։
Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, մասնիկները սկսում են ավելի արագ շարժվել: Հետևաբար, նավի պատերի վրա դրանց ազդեցության քանակն ու ուժգնությունը մեծանում է։
Հետևյալ փորձը օգնում է ստուգել այն պնդման ճիշտությունը, որ երբ գազի ջերմաստիճանը մեծանում է, նրա ճնշումը մեծանում է:
Վերցրուշիշ, որի պարանոցը փակված է փուչիկով։ Տեղադրեք այն տաք ջրով տարայի մեջ։ Կտեսնենք, որ փուչիկը ուռած է։ Եթե տարայի ջուրը փոխեք սառը և այնտեղ մի շիշ դնեք, փուչիկը կփչանա և նույնիսկ ներս կքաշվի:
