Հիդրոստատիկան հիդրավլիկայի այն ճյուղն է, որն ուսումնասիրում է հեղուկների հավասարակշռության օրենքները և դիտարկում այդ օրենքների գործնական կիրառումը։ Հիդրոստատիկան հասկանալու համար անհրաժեշտ է սահմանել որոշ հասկացություններ և սահմանումներ։

Պասկալի օրենքը հիդրոստատիկայի համար.

1653 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Բ.Պասկալը հայտնաբերեց մի օրենք, որը սովորաբար կոչվում է հիդրոստատիկայի հիմնարար օրենք։

Այն հնչում է այսպես.

Արտաքին ուժերի կողմից արտադրված հեղուկի մակերևույթի վրա ճնշումը հավասարապես փոխանցվում է հեղուկի մեջ բոլոր ուղղություններով:

Պասկալի օրենքը հեշտությամբ կարելի է հասկանալ, եթե նայեք նյութի մոլեկուլային կառուցվածքին: Հեղուկների և գազերի մեջ մոլեկուլներն ունեն հարաբերական ազատություն, նրանք կարողանում են շարժվել միմյանց նկատմամբ, ի տարբերություն պինդ մարմինների: Պինդ մարմիններում մոլեկուլները հավաքվում են բյուրեղային ցանցերի մեջ։

Հարաբերական ազատությունը, որ ունեն հեղուկների և գազերի մոլեկուլները, թույլ է տալիս հեղուկի կամ գազի վրա առաջացած ճնշումը փոխանցվել ոչ միայն ուժի, այլև բոլոր մյուս ուղղություններով։

Արդյունաբերության մեջ լայնորեն կիրառվում է Պասկալի օրենքը հիդրոստատիկայի համար։ Հիդրավլիկ ավտոմատացման աշխատանքը, որը վերահսկում է CNC մեքենաները, մեքենաները և ինքնաթիռները և շատ այլ հիդրավլիկ մեքենաներ, հիմնված է այս օրենքի վրա:

Հիդրոստատիկ ճնշման սահմանումը և բանաձևը

Վերևում նկարագրված Պասկալի օրենքից հետևում է, որ.

Հիդրոստատիկ ճնշումն այն ճնշումն է, որը գործադրվում է հեղուկի վրա գրավիտացիայի միջոցով:

Հիդրոստատիկ ճնշման մեծությունը կախված չէ անոթի ձևից, որում գտնվում է հեղուկը և որոշվում է արտադրանքով.

P = ρgh, որտեղ

ρ - հեղուկի խտություն

g – ազատ անկման արագացում

h – խորությունը, որով որոշվում է ճնշումը:

Այս բանաձևը պատկերացնելու համար եկեք նայենք տարբեր ձևերի 3 անոթների:

Ընդհանուր առմամբ երեք դեպքԱնոթի հատակում հեղուկի ճնշումը նույնն է:

Անոթում հեղուկի ընդհանուր ճնշումը հավասար է

P = P0 + ρgh, որտեղ

P0 - ճնշում հեղուկի մակերեսի վրա: Շատ դեպքերում ենթադրվում է, որ այն հավասար է մթնոլորտային ճնշմանը:

Հիդրոստատիկ ճնշման ուժ

Եկեք հավասարակշռված հեղուկի մեջ ընտրենք որոշակի ծավալ, այնուհետև կամայական AB հարթությամբ կտրենք այն երկու մասի և մտովի դեն նետենք այդ մասերից մեկը, օրինակ՝ վերին մասը: Այս դեպքում մենք պետք է ուժեր կիրառենք AB հարթության վրա, որոնց գործողությունը համարժեք կլինի ծավալի թափված վերին մասի գործողությանը նրա մնացած ստորին մասի վրա։

Եկեք AB հատվածի հարթությունում դիտարկենք ΔF տարածքի փակ ուրվագիծը, որը ներառում է մի կամայական կետ a. Թող այս տարածքի վրա գործի ΔP ուժ:

Այնուհետև հիդրոստատիկ ճնշումը, որի բանաձևը նման է

Рср = ΔP / ΔF

ներկայացնում է միավոր տարածքի վրա գործող ուժը, որը կկոչվի միջին հիդրոստատիկ ճնշում կամ միջին հիդրոստատիկ ճնշման լարվածություն ΔF տարածքի վրա:

Այս տարածքի տարբեր կետերում իրական ճնշումը կարող է տարբեր լինել. որոշ կետերում այն ​​կարող է ավելի մեծ լինել, որոշ կետերում՝ միջին հիդրոստատիկ ճնշումից փոքր: Ակնհայտ է, որ ներս ընդհանուր դեպքՄիջին ճնշումը Рср կտարբերվի a կետում իրական ճնշումից, այնքան փոքր կլինի ΔF մակերեսը, իսկ սահմանում միջին ճնշումը կհամընկնի a կետի իրական ճնշման հետ։

Հավասարակշռության մեջ գտնվող հեղուկների համար հեղուկի հիդրոստատիկ ճնշումը նման է պինդ մարմինների սեղմման սթրեսին:

SI ճնշման միավորը նյուտոնն է քառակուսի մետր(N / m 2) - այն կոչվում է pascal (Pa): Քանի որ պասկալի արժեքը շատ փոքր է, հաճախ օգտագործվում են ընդլայնված միավորներ.

կիլոնյուտոն մեկ քառակուսի մետրի համար – 1 կՆ/մ 2 = 1*10 3 Ն/մ 2

մեգանյուտոն մեկ քառակուսի մետրի համար – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

1*10 5 Ն/մ 2-ի հավասար ճնշումը կոչվում է բար (բար):

Ֆիզիկական համակարգում ճնշման ինտենսիվության միավորը դինն է քառակուսի սանտիմետրի համար (դին/մ2), տեխնիկական համակարգ– կիլոգրամ ուժ մեկ քառակուսի մետրի համար (կգֆ/մ2): Գործնականում հեղուկի ճնշումը սովորաբար չափվում է կգ/սմ2-ով, իսկ 1 կգ/սմ2-ի հավասար ճնշումը կոչվում է տեխնիկական մթնոլորտ (at):

Այս բոլոր միավորների միջև կա հետևյալ հարաբերությունը.

1at = 1 կգֆ/սմ2 = 0,98 բար = 0,98 * 10 5 Պա = 0,98 * 10 6 դինե = 10 4 կգֆ/մ2

Պետք է հիշել, որ տարբերություն կա տեխնիկական մթնոլորտի (at) և ֆիզիկական մթնոլորտի (At) միջև: 1 At = 1.033 կգ/սմ 2 և ներկայացնում է նորմալ ճնշումծովի մակարդակին։ Մթնոլորտային ճնշումը կախված է ծովի մակարդակից որևէ վայրի բարձրությունից։

Հիդրոստատիկ ճնշման չափում

Գործնականում օգտագործում են տարբեր ուղիներհաշվի առնելով հիդրոստատիկ ճնշման մեծությունը. Եթե ​​հիդրոստատիկ ճնշումը որոշելիս հաշվի է առնվում նաև հեղուկի ազատ մակերեսի վրա գործող մթնոլորտային ճնշումը, այն կոչվում է ընդհանուր կամ բացարձակ։ Այս դեպքում ճնշման արժեքը սովորաբար չափվում է տեխնիկական մթնոլորտում, որը կոչվում է բացարձակ (ata):

Հաճախ ճնշումը հաշվի առնելիս հաշվի չի առնվում ազատ մակերեսի վրա մթնոլորտային ճնշումը՝ որոշելով այսպես կոչված ավելցուկային հիդրոստատիկ ճնշումը կամ չափիչ ճնշումը, այսինքն. ճնշումը մթնոլորտայինից բարձր:

Չափաչափի ճնշումը սահմանվում է որպես հեղուկի և մթնոլորտային ճնշման բացարձակ ճնշման տարբերություն:

Rman = Rabs – Ratm

և չափվում են նաև տեխնիկական մթնոլորտներում, որոնք այս դեպքում կոչվում են ավելցուկ:

Պատահում է, որ հեղուկում հիդրոստատիկ ճնշումը ավելի քիչ է, քան մթնոլորտը: Այս դեպքում ասում են, որ հեղուկը վակուում ունի: Վակուումի մեծությունը հավասար է հեղուկի մթնոլորտային և բացարձակ ճնշման տարբերությանը

Ռվակ = Ռատմ – Ռաբս

և չափվում է զրոյից մինչև մթնոլորտ:

Ջրի հիդրոստատիկ ճնշումն ունի երկու հիմնական հատկություն.
Այն ուղղված է ներքին նորմալի երկայնքով դեպի այն տարածքը, որի վրա գործում է.
Ճնշման չափը տվյալ կետում կախված չէ ուղղությունից (այսինքն՝ այն տեղանքի տարածության կողմնորոշումից, որի վրա գտնվում է կետը):

Առաջին հատկությունը պարզ հետևանք է այն բանի, որ հանգստի վիճակում գտնվող հեղուկում չկան շոշափող և առաձգական ուժեր։

Ենթադրենք, որ հիդրոստատիկ ճնշումն ուղղված չէ նորմալի երկայնքով, այսինքն. ոչ ուղղահայաց, այլ տեղանքին ինչ-որ անկյան տակ: Այնուհետև այն կարող է քայքայվել երկու բաղադրիչի` նորմալ և շոշափող: Շոշափող բաղադրիչի առկայությունը, հանգստի վիճակում գտնվող հեղուկում կտրող ուժերին դիմադրության ուժերի բացակայության պատճառով, անխուսափելիորեն կհանգեցնի հեղուկի շարժմանը հարթակի երկայնքով, այսինքն. կխախտեր նրա հավասարակշռությունը։

Հետևաբար միակ հնարավոր ուղղությունհիդրոստատիկ ճնշումը դրա ուղղությունն է դեպի տեղանքը նորմալ:

Եթե ​​ենթադրենք, որ հիդրոստատիկ ճնշումն ուղղված է ոչ թե ներքին, այլ արտաքին նորմայի երկայնքով, այսինքն. ոչ թե դիտարկվող օբյեկտի ներսում, այլ նրանից դուրս, այնուհետև այն պատճառով, որ հեղուկը չի դիմադրում առաձգական ուժերին, հեղուկի մասնիկները կսկսեն շարժվել, և նրա հավասարակշռությունը կխախտվի։

Հետևաբար, ջրի հիդրոստատիկ ճնշումը միշտ ուղղված է ներքին նորմայի երկայնքով և ներկայացնում է սեղմման ճնշումը։

Այս նույն կանոնից հետևում է, որ եթե ճնշումը փոխվում է ինչ-որ պահի, ապա այս հեղուկի ցանկացած այլ կետում ճնշումը փոխվում է նույն չափով: Սա Պասկալի օրենքն է, որը ձևակերպված է հետևյալ կերպ՝ հեղուկի վրա գործադրվող ճնշումը փոխանցվում է հեղուկի ներսում բոլոր ուղղություններով հավասար ուժով։

Հիդրոստատիկ ճնշման տակ աշխատող մեքենաների շահագործումը հիմնված է սույն օրենքի կիրառման վրա:

Ճնշման արժեքի վրա ազդող մեկ այլ գործոն հեղուկի մածուցիկությունն է, որը մինչև վերջերս սովորաբար անտեսվում էր: Բարձր ճնշման տակ աշխատող ագրեգատների հայտնվելով, մածուցիկությունը նույնպես պետք է հաշվի առնվեր: Պարզվել է, որ երբ ճնշումը փոխվում է, որոշ հեղուկների, օրինակ՝ յուղերի մածուցիկությունը կարող է մի քանի անգամ փոխվել։ Եվ սա արդեն որոշում է նման հեղուկների՝ որպես աշխատանքային միջավայր օգտագործելու հնարավորությունը։

Ճնշումն է ֆիզիկական քանակություն, որն առանձնահատուկ դեր է խաղում բնության և մարդու կյանքում։ Այս անտեսանելի երեւույթը ոչ միայն ազդում է վիճակի վրա միջավայրը, բայց նաև շատ լավ զգացված բոլորի կողմից: Եկեք պարզենք, թե ինչ է դա, ինչ տեսակներ կան և ինչպես գտնել ճնշում (բանաձև) տարբեր միջավայրերում:

Ի՞նչ է ճնշումը ֆիզիկայում և քիմիայում:

Այս տերմինը վերաբերում է կարևոր թերմոդինամիկական մեծությանը, որն արտահայտվում է ճնշման ուժի հարաբերակցությամբ, որը գործադրվում է ուղղահայաց մակերեսի մակերեսին, որի վրա այն գործում է։ Այս երևույթը կախված չէ համակարգի չափերից, որտեղ այն գործում է, հետևաբար վերաբերում է ինտենսիվ քանակություններին:

Հավասարակշռության վիճակում ճնշումը նույնն է համակարգի բոլոր կետերի համար:

Ֆիզիկայի և քիմիայի մեջ այն նշվում է «P» տառով, որը բառի հապավումն է. Լատինական անունժամկետ - pressūra.

Եթե մենք խոսում ենքհեղուկի օսմոտիկ ճնշման մասին (բջջի ներսում և դրսում ճնշման հավասարակշռությունը) օգտագործվում է «P» տառը:

Ճնշման միավորներ

Միջազգային SI համակարգի ստանդարտների համաձայն, ֆիզիկական երևույթը չափվում է պասկալներով (կիրիլիցա՝ Pa, լատիներեն՝ Ra):

Ճնշման բանաձևի հիման վրա պարզվում է, որ մեկ Pa-ն հավասար է մեկ N-ի (նյուտոնը բաժանված է մեկ քառակուսի մետրի (տարածքի միավորի):

Այնուամենայնիվ, գործնականում բավականին դժվար է օգտագործել պասկալները, քանի որ այս միավորը շատ փոքր է: Այս առումով, բացի SI ստանդարտներից, այս մեծությունը կարող է տարբեր կերպ չափվել:

Ստորև ներկայացված են նրա ամենահայտնի անալոգները: Դրանց մեծ մասը լայնորեն կիրառվում է նախկին ԽՍՀՄ-ում։

• Բարեր. Մեկ բարը հավասար է 105 Պա:
• Torrs, կամ միլիմետր սնդիկի.Մոտավորապես մեկ torr-ը համապատասխանում է 133,3223684 Պա:
• Միլիմետր ջրի սյուն:
• Ջրի սյունի մետր:
• Տեխնիկական մթնոլորտներ.
• Ֆիզիկական մթնոլորտներ.Մեկ ատմը հավասար է 101,325 Պա և 1,033233 ատմ:
• Կիլոգրամ-ուժ քառակուսի սանտիմետրի համար:Առանձնացվում են նաև տոննա-ուժ և գրամ ուժ։ Բացի այդ, մեկ քառակուսի դյույմի դիմաց ֆունտ ուժի անալոգը կա:

Ճնշման ընդհանուր բանաձև (7-րդ դասարանի ֆիզիկա)

Տվյալ ֆիզիկական մեծության սահմանումից կարելի է որոշել այն գտնելու եղանակը։ Այն կարծես ստորև ներկայացված լուսանկարում:

Նրանում F-ն ուժ է, իսկ S-ը՝ տարածք։ Այլ կերպ ասած, ճնշումը գտնելու բանաձևը նրա ուժն է, որը բաժանվում է մակերեսի վրա, որի վրա այն գործում է:

Այն կարելի է գրել նաև հետևյալ կերպ՝ P = mg/S կամ P = pVg/S։ Այսպիսով, պարզվում է, որ այս ֆիզիկական մեծությունը կապված է այլ թերմոդինամիկական փոփոխականների՝ ծավալի և զանգվածի հետ։

Ճնշման նկատմամբ կիրառվում է հետևյալ սկզբունքը՝ քան ավելի քիչ տարածք, որը ենթարկվում է ուժի ազդեցությանը – որ ավելիննրա վրա ճնշող ուժ կա։ Եթե ​​տարածքը մեծանում է (նույն ուժով) - պահանջվող քանակություննվազում է.

Հիդրոստատիկ ճնշման բանաձև

Տարբեր ագրեգացման վիճակներնյութեր, ապահովում են միմյանցից տարբեր հատկությունների առկայությունը. Սրանից ելնելով տարբեր կլինեն նաև դրանցում P-ի որոշման մեթոդները։

Օրինակ, ջրի ճնշման բանաձևը (հիդրոստատիկ) ունի հետևյալ տեսքը՝ P = pgh: Դա վերաբերում է նաև գազերին։ Այնուամենայնիվ, այն չի կարող օգտագործվել հաշվարկելու համար մթնոլորտային ճնշում, բարձրության և օդի խտության տարբերությունների պատճառով։

Այս բանաձևում p-ն խտությունն է, g-ը գրավիտացիայի շնորհիվ արագացումն է, իսկ h-ը բարձրությունն է: Ելնելով դրանից՝ որքան խորն է ընկղմված առարկան կամ առարկան, այնքան ավելի մեծ ճնշում է գործադրվում նրա վրա հեղուկի (գազի) ներսում։

Դիտարկվող տարբերակը հարմարեցում է դասական օրինակ P = F / S.

Եթե ​​հիշենք, որ ուժը հավասար է զանգվածի ածանցյալին ազատ անկման արագությամբ (F = մգ), իսկ հեղուկի զանգվածը ծավալի ածանցյալն է ըստ խտության (m = pV), ապա բանաձևի ճնշումը կարող է լինել. գրված է որպես P = pVg / S: Այս դեպքում ծավալը տարածքը բազմապատկվում է բարձրությամբ (V = Sh):

Եթե ​​տեղադրենք այս տվյալները, կստացվի, որ համարիչի և հայտարարի տարածքը կարող է կրճատվել ելքի վրա՝ վերը նշված բանաձևը՝ P = pgh:

Հեղուկների մեջ ճնշումը դիտարկելիս հարկ է հիշել, որ ի տարբերություն պինդ մարմինների, դրանցում հաճախ հնարավոր է մակերեսային շերտի կորություն։ Իսկ դա իր հերթին նպաստում է լրացուցիչ ճնշման ձեւավորմանը։

Նման իրավիճակների համար օգտագործվում է մի փոքր այլ ճնշման բանաձև՝ P = P 0 + 2QH: IN այս դեպքում P 0-ը անկոր շերտի ճնշումն է, իսկ Q-ն հեղուկի լարվածության մակերեսն է։ H-ը մակերեսի միջին կորությունն է, որը որոշվում է Լապլասի օրենքի համաձայն՝ H = ½ (1/R 1 + 1/R 2): R 1 և R 2 բաղադրիչները հիմնական կորության շառավիղներն են:

Մասնակի ճնշումը և դրա բանաձևը

Թեև P = pgh մեթոդը կիրառելի է ինչպես հեղուկների, այնպես էլ գազերի համար, սակայն ավելի լավ է ճնշումը հաշվարկել վերջիններիս մեջ մի փոքր այլ կերպ։

Բանն այն է, որ բնության մեջ, որպես կանոն, բացարձակապես մաքուր նյութեր այնքան էլ հաճախ չեն հանդիպում, քանի որ դրանում գերակշռում են խառնուրդները։ Եվ դա վերաբերում է ոչ միայն հեղուկներին, այլեւ գազերին։ Եվ ինչպես գիտեք, այս բաղադրիչներից յուրաքանչյուրը տարբեր ճնշում է գործադրում, որը կոչվում է մասնակի:

Բավականին հեշտ է սահմանել. Այն հավասար է դիտարկվող խառնուրդի յուրաքանչյուր բաղադրիչի ճնշման գումարին (իդեալական գազ):

Այստեղից հետևում է, որ մասնակի ճնշման բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝ P = P 1 + P 2 + P 3 ... և այլն՝ ըստ բաղկացուցիչ բաղադրիչների քանակի։

Հաճախ լինում են դեպքեր, երբ անհրաժեշտ է որոշել օդի ճնշումը։ Այնուամենայնիվ, որոշ մարդիկ սխալմամբ հաշվարկներ են կատարում միայն թթվածնով P = pgh սխեմայի համաձայն: Բայց օդը տարբեր գազերի խառնուրդ է։ Այն պարունակում է ազոտ, արգոն, թթվածին և այլ նյութեր։ Ելնելով առկա իրավիճակից՝ օդի ճնշման բանաձևը նրա բոլոր բաղադրիչների ճնշումների գումարն է։ Սա նշանակում է, որ մենք պետք է վերցնենք վերը նշված P = P 1 + P 2 + P 3 ...

Ճնշումը չափելու ամենատարածված գործիքները

Չնայած այն հանգամանքին, որ դժվար չէ հաշվարկել խնդրո առարկա թերմոդինամիկական մեծությունը՝ օգտագործելով վերը նշված բանաձևերը, երբեմն պարզապես ժամանակ չի մնում հաշվարկն իրականացնելու համար։ Ի վերջո, դուք միշտ պետք է հաշվի առնեք բազմաթիվ նրբերանգներ: Հետևաբար, հարմարության համար մի քանի դարերի ընթացքում ստեղծվել են մի շարք սարքեր, որոնք դա անում են մարդկանց փոխարեն:

Իրականում, այս տեսակի գրեթե բոլոր սարքերը ճնշման չափիչի տեսակ են (օգնում է որոշել ճնշումը գազերում և հեղուկներում): Այնուամենայնիվ, դրանք տարբերվում են դիզայնով, ճշգրտությամբ և կիրառման շրջանակով:

• Մթնոլորտային ճնշումը չափվում է ճնշման չափիչի միջոցով, որը կոչվում է բարոմետր: Եթե ​​անհրաժեշտ է որոշել վակուումը (այսինքն՝ ճնշումը մթնոլորտից ցածր), ապա օգտագործվում է դրա մեկ այլ տեսակ՝ վակուումաչափ։
• Պարզելու համար արյան ճնշումըմարդկանց մեջ, մեջ առաջընթաց է ընթանումսֆիգմոմանոմետր. Մարդկանց մեծամասնությանը այն ավելի հայտնի է որպես արյան ճնշման ոչ ինվազիվ մոնիտոր: Նման սարքերի բազմաթիվ տեսակներ կան՝ սնդիկի մեխանիկականից մինչև լրիվ ավտոմատ թվային: Նրանց ճշգրտությունը կախված է այն նյութերից, որոնցից դրանք պատրաստված են և չափման վայրից:
• Շրջակա միջավայրում ճնշման անկումները (անգլերեն՝ ճնշման անկում) որոշվում են դիֆերենցիալ ճնշման հաշվիչների միջոցով (չշփոթել դինամոմետրերի հետ):

Ճնշման տեսակները

Հաշվի առնելով ճնշումը, այն գտնելու բանաձևը և դրա տատանումները տարբեր նյութեր, արժե սովորել այս արժեքի սորտերի մասին: Դրանք հինգն են։

• Բացարձակ.
• Բարոմետրիկ
• Ավելորդ.
• Վակուումային մետրիկ.
• Դիֆերենցիալ.

Բացարձակ

Սա այն ընդհանուր ճնշման անվանումն է, որի տակ գտնվում է նյութը կամ առարկան՝ առանց հաշվի առնելու մթնոլորտի այլ գազային բաղադրիչների ազդեցությունը։

Այն չափվում է պասկալներով և իրենից ներկայացնում է ավելցուկային և մթնոլորտային ճնշման գումար։ Դա նաև բարոմետրիկ և վակուումային տեսակների տարբերությունն է:

Այն հաշվարկվում է P = P 2 + P 3 կամ P = P 2 - P 4 բանաձևով:

Երկիր մոլորակի պայմաններում բացարձակ ճնշման մեկնարկային կետը կոնտեյների ներսում ճնշումն է, որից օդը հեռացվել է (այսինքն՝ դասական վակուում):

Թերմոդինամիկական բանաձևերի մեծ մասում օգտագործվում է միայն այս տեսակի ճնշումը:

Բարոմետրիկ

Այս տերմինը վերաբերում է մթնոլորտի (ձգողականության) ճնշմանը նրանում հայտնաբերված բոլոր առարկաների և առարկաների վրա, ներառյալ հենց Երկրի մակերեսը: Մարդկանց մեծամասնությունը դա նաև ճանաչում է որպես մթնոլորտային:

Այն դասակարգվում է որպես մեկ և դրա արժեքը տատանվում է կախված չափման վայրից և ժամանակից, ինչպես նաև եղանակային պայմաններից և ծովի մակարդակից բարձր/ներքև գտնվելու վայրից:

Բարոմետրիկ ճնշման մեծությունը հավասար է մթնոլորտային ուժի մոդուլին դրա համար մեկ միավոր նորմալ տարածքի վրա:

Կայուն մթնոլորտում այս ֆիզիկական երևույթի մեծությունը հավասար է մեկին հավասար տարածք ունեցող հիմքի վրա օդի սյունակի կշռին:

Նորմալ բարոմետրիկ ճնշումը 101,325 Պա է (760 մմ Hg 0 աստիճան Ցելսիուսում): Ավելին, որքան բարձր է օբյեկտը Երկրի մակերևույթից, այնքան նրա վրա օդի ճնշումը նվազում է։ Ամեն 8 կմ-ին այն նվազում է 100 Պա-ով։

Այս հատկության շնորհիվ թեյնիկներում ջուրը սարերում շատ ավելի արագ է եռում, քան տան վառարանի վրա։ Բանն այն է, որ ճնշումը ազդում է եռման կետի վրա. քանի որ այն նվազում է, վերջինս նվազում է։ Եվ հակառակը։ Նմանների աշխատանքը խոհանոցային տեխնիկաինչպես ճնշման կաթսա և ավտոկլավ: Դրանց ներսում ճնշման ավելացումը նպաստում է ավելիի ձևավորմանը բարձր ջերմաստիճաններքան սովորական կաթսաներում վառարանի վրա:

Մթնոլորտային ճնշումը հաշվարկելու համար օգտագործվում է բարոմետրիկ բարձրության բանաձևը: Այն կարծես ստորև ներկայացված լուսանկարում:

P-ը ցանկալի արժեքն է բարձրության վրա, P 0-ը մակերևույթի մոտ օդի խտությունն է, g-ը ազատ անկման արագացումն է, h-ը Երկրից բարձր բարձրությունն է, m- մոլային զանգվածգազ, t-ը համակարգի ջերմաստիճանն է, r-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է 8,3144598 J⁄(mol x K), իսկ e-ն Էյխլերի թիվն է, որը հավասար է 2,71828-ի։

Հաճախ մթնոլորտային ճնշման վերը նշված բանաձեւում R-ի փոխարեն օգտագործվում է K - Բոլցմանի հաստատունը։ Գազի համընդհանուր հաստատունը հաճախ արտահայտվում է իր արտադրյալի միջոցով Ավոգադրոյի թվով։ Ավելի հարմար է հաշվարկների համար, երբ մասնիկների թիվը տրվում է մոլերով։

Հաշվարկներ կատարելիս միշտ պետք է հաշվի առնել օդի ջերմաստիճանի փոփոխության հավանականությունը՝ պայմանավորված օդերևութաբանական իրավիճակի փոփոխությամբ կամ ծովի մակարդակից բարձրություն հավաքելիս, ինչպես նաև աշխարհագրական լայնություն։

Չափիչ և վակուում

Մթնոլորտային և չափված միջավայրի ճնշման տարբերությունը կոչվում է ավելցուկային ճնշում: Կախված արդյունքից՝ քանակի անվանումը փոխվում է։

Եթե ​​դա դրական է, այն կոչվում է չափիչ ճնշում:

Եթե ​​ստացված արդյունքն ունի մինուս նշան, այն կոչվում է վակուումմետրիկ։ Հարկ է հիշել, որ այն չի կարող լինել բարոմետրիկից մեծ:

Դիֆերենցիալ

Այս արժեքը տարբեր չափման կետերում ճնշման տարբերությունն է: Որպես կանոն, այն օգտագործվում է ցանկացած սարքավորման վրա ճնշման անկումը որոշելու համար: Սա հատկապես վերաբերում է նավթարդյունաբերությանը:

Պարզելով, թե ինչպիսի թերմոդինամիկական մեծություն է կոչվում ճնշում և ինչ բանաձևերով է այն գտնվել, կարող ենք եզրակացնել, որ այս երևույթը շատ կարևոր է, և, հետևաբար, դրա մասին գիտելիքները երբեք ավելորդ չեն լինի:

Ստորև բերված հաշվիչը նախատեսված է տրված արժեքներից անհայտ քանակություն հաշվարկելու համար՝ օգտագործելով հեղուկ սյունակի ճնշման բանաձևը:
Բանաձևն ինքնին.

Հաշվիչը թույլ է տալիս գտնել

• հեղուկ սյունակի ճնշումը՝ հիմնված հեղուկի հայտնի խտության, հեղուկի սյունակի բարձրության և ծանրության արագացման վրա
• հեղուկ սյունակի բարձրությունը՝ հիմնված հեղուկի հայտնի ճնշման, հեղուկի խտության և գրավիտացիոն արագացման վրա
• հեղուկի խտությունը՝ հիմնված հեղուկի հայտնի ճնշման, հեղուկի սյունակի բարձրության և գրավիտացիոն արագացման վրա
• գրավիտացիոն արագացում՝ հիմնված հեղուկի հայտնի ճնշման, հեղուկի խտության և հեղուկի սյունակի բարձրության վրա

Բոլոր դեպքերի համար բանաձևեր ստանալը չնչին է: Խտության համար լռելյայն արժեքը ջրի խտությունն է, ձգողականության արագացման համար՝ երկրի արագացումը, իսկ ճնշման համար՝ ճնշման մեկ մթնոլորտին հավասար արժեք։ Մի փոքր տեսություն, ինչպես միշտ, հաշվիչի տակ։

ճնշման խտության բարձրության ձգողականության արագացում

Ճնշումը հեղուկում, Pa

Հեղուկ սյունակի բարձրությունը, մ

Հեղուկի խտություն, կգ/մ3

Ձգողության արագացում, մ/վ2

Հիդրոստատիկ ճնշում- ջրի սյունակի ճնշումը սովորական մակարդակից բարձր:

Հիդրոստատիկ ճնշման բանաձևը ստացվում է բավականին պարզ

Այս բանաձևից պարզ է դառնում, որ ճնշումը կախված չէ նավի տարածքից կամ դրա ձևից: Դա կախված է միայն որոշակի հեղուկի սյունակի խտությունից և բարձրությունից: Որից բխում է, որ անոթի բարձրությունը մեծացնելով՝ կարող ենք ստեղծել բավական արյան բարձր ճնշում.
Բլեզ Պասկալը դա ցույց տվեց 1648 թ. Նա մի նեղ խողովակ մտցրեց ջրով լցված փակ տակառի մեջ և, բարձրանալով երկրորդ հարկի պատշգամբ, մի բաժակ ջուր լցրեց այս խողովակի մեջ։ Խողովակի փոքր հաստության պատճառով մեջի ջուրը բարձրացավ մեծ բարձրության, իսկ տակառի ճնշումն այնքան մեծացավ, որ տակառի ամրացումները չդիմացան, և այն ճաքեց։

Սա նաև հանգեցնում է հիդրոստատիկ պարադոքսի երևույթին։

Հիդրոստատիկ պարադոքս- մի երևույթ, երբ հեղուկի ճնշման ուժը, որը լցվում է նավի ներքևում գտնվող անոթի մեջ, կարող է տարբերվել թափված հեղուկի քաշից: Անոթներում աճող դեպի վեր խաչաձեւ հատվածըճնշման ուժը նավի հատակին ավելի քիչ քաշհեղուկ, դեպի վեր նվազող խաչմերուկ ունեցող անոթներում ճնշման ուժը նավի հատակի վրա ավելի մեծ է, քան հեղուկի քաշը: Հեղուկի ճնշման ուժը նավի հատակին հավասար է հեղուկի քաշին միայն գլանաձև նավի համար:

Վերևի նկարում անոթի հատակին ճնշումը բոլոր դեպքերում նույնն է և կախված չէ թափվող հեղուկի քաշից, այլ միայն դրա մակարդակից։ Հիդրոստատիկ պարադոքսի պատճառն այն է, որ հեղուկը ճնշում է ոչ միայն անոթի հատակին, այլեւ պատերին։ Հեղուկի ճնշումը թեք պատերի վրա ունի ուղղահայաց բաղադրիչ: Նավի մեջ, որը ընդլայնվում է դեպի վեր, այն ուղղված է դեպի ներքև, դեպի վեր նեղացող անոթի մեջ այն ուղղված է դեպի վեր; Նավի մեջ հեղուկի քաշը հավասար կլինի հեղուկի ճնշման ուղղահայաց բաղադրիչների գումարին նավի ամբողջ ներքին տարածքի վրա:

Հեղուկներն ու գազերը բոլոր ուղղություններով փոխանցում են ոչ միայն իրենց վրա գործադրվող արտաքին ճնշումը, այլև այն ճնշումը, որն առկա է նրանց ներսում՝ սեփական մասերի ծանրության պատճառով։ Հեղուկի վերին շերտերը սեղմում են միջիններին, ստորիններին, իսկ վերջինները՝ ներքեւին։

Հանգստի վիճակում հեղուկի կողմից գործադրվող ճնշումը կոչվում է հիդրոստատիկ.

Ստացնենք բանաձև հեղուկի հիդրոստատիկ ճնշումը h կամայական խորության վրա (Նկար 98-ում A կետի մոտակայքում) հաշվարկելու համար: Հեղուկի նեղ ուղղահայաց սյունից այս վայրում գործող ճնշման ուժը կարող է արտահայտվել երկու ձևով.
նախ, որպես այս սյունակի հիմքի և դրա խաչմերուկի տարածքի ճնշման արտադրյալը.

F = pS;

երկրորդը, որպես հեղուկի նույն սյունակի կշիռ, այսինքն հեղուկի զանգվածի արտադրյալը (որը կարելի է գտնել m = ρV բանաձևով, որտեղ ծավալը V = Sh) և ձգողականության արագացումը g.

F = մգ = ρShg:

Եկեք հավասարեցնենք ճնշման ուժի երկու արտահայտությունները.

pS = ρShg.

Այս հավասարության երկու կողմերը բաժանելով S տարածքի վրա՝ մենք գտնում ենք հեղուկի ճնշումը h խորության վրա.

p = ρgh. (37.1)

Մենք ստացանք հիդրոստատիկ ճնշման բանաձև. Հեղուկի ներսում ցանկացած խորության վրա հիդրոստատիկ ճնշումը կախված չէ անոթի ձևից, որում գտնվում է հեղուկը և հավասար է հեղուկի խտության, ձգողության արագացման և այն խորությանը, որում դիտարկվում է ճնշումը:

Նույն քանակությամբ ջուրը, լինելով տարբեր անոթների մեջ, կարող է տարբեր ճնշում գործադրել հատակի վրա։ Քանի որ այս ճնշումը կախված է հեղուկ սյունակի բարձրությունից, այն ավելի մեծ կլինի նեղ անոթներում, քան լայներում: Դրա շնորհիվ նույնիսկ փոքր քանակությամբ ջուրը կարող է շատ բարձր ճնշում ստեղծել։ 1648 թվականին դա շատ համոզիչ կերպով ցույց տվեց Բ.Պասկալը։ Նա մի նեղ խողովակ մտցրեց ջրով լցված փակ տակառի մեջ և բարձրանալով տան երկրորդ հարկի պատշգամբ, մի գավաթ ջուր լցրեց այս խողովակի մեջ։ Խողովակի փոքր հաստության պատճառով նրա մեջ ջուրը բարձրացել է մեծ բարձրության, իսկ տակառի ճնշումն այնքան է մեծացել, որ տակառի ամրացումները չեն դիմացել, և այն ճաքել է (նկ. 99)։
Մեր ստացած արդյունքները վավեր են ոչ միայն հեղուկների, այլ նաև գազերի համար։ Նրանց շերտերը նույնպես սեղմում են միմյանց, և հետևաբար դրանցում առկա է նաև հիդրոստատիկ ճնշում։

1. Ո՞ր ճնշումն է կոչվում հիդրոստատիկ: 2. Ի՞նչ արժեքներից է կախված այս ճնշումը: 3. Ստացեք հիդրոստատիկ ճնշման բանաձևը կամայական խորության վրա: 4. Ինչպե՞ս կարող եք մեծ ճնշում ստեղծել փոքր քանակությամբ ջրի հետ: Պատմեք մեզ Պասկալի փորձի մասին։
Փորձարարական առաջադրանք.Վերցրեք մի բարձր անոթ և դրա պատին երեքը պատրաստեք փոքր անցքերվրա տարբեր բարձրություններ. Փոսերը ծածկում ենք պլաստիլինով և անոթը լցնում ջրով։ Բացեք անցքերը և դիտեք ջրի հոսքերը, որոնք դուրս են հոսում (նկ. 100): Ինչու է ջուրը արտահոսում անցքերից: Ի՞նչ է նշանակում, որ ջրի ճնշումը մեծանում է խորության հետ:

Սանտեխնիկան, ըստ երևույթին, մեծ պատճառ չի տալիս խորանալու տեխնոլոգիաների, մեխանիզմների ջունգլիներում կամ շինարարության համար բծախնդիր հաշվարկներով զբաղվելու համար: ամենաբարդ սխեմաները. Բայց նման տեսլականը սանտեխնիկայի մակերեսային հայացքն է: Իրական սանտեխնիկական արդյունաբերությունը բարդությամբ ոչ մի կերպ չի զիջում գործընթացներին և, ինչպես շատ այլ ոլորտներ, պահանջում է պրոֆեսիոնալ մոտեցում: Իր հերթին, պրոֆեսիոնալիզմը գիտելիքների ամուր պահեստ է, որի վրա հիմնված է սանտեխնիկան: Եկեք սուզվենք (թեև ոչ շատ խորը) սանտեխնիկայի վերապատրաստման հոսքի մեջ, որպեսզի մեկ քայլ ավելի մոտենանք սանտեխնիկի մասնագիտական ​​կարգավիճակին:

Ժամանակակից հիդրավլիկայի հիմնարար հիմքը ձևավորվեց, երբ Բլեզ Պասկալը հայտնաբերեց, որ հեղուկի ճնշման գործողությունը հաստատուն է ցանկացած ուղղությամբ: Հեղուկի ճնշման գործողությունը ուղղված է մակերեսի մակերեսին ուղիղ անկյան տակ:

Եթե ​​չափիչ սարքը (ճնշման չափիչը) տեղադրվում է հեղուկի շերտի տակ որոշակի խորության վրա, և դրա զգայուն տարրը ուղղվում է տարբեր ուղղություններով, ապա ճնշման ցուցումները կմնան անփոփոխ մանոմետրի ցանկացած դիրքում:

Այսինքն՝ հեղուկի ճնշումը ոչ մի կերպ կախված չէ ուղղության փոփոխությունից։ Բայց հեղուկի ճնշումը յուրաքանչյուր մակարդակում կախված է խորության պարամետրից: Եթե ​​ճնշման հաշվիչը մոտեցվի հեղուկի մակերևույթին, ապա ցուցանիշը կնվազի:

Համապատասխանաբար, սուզվելիս չափված ցուցանիշները կավելանան։ Ընդ որում, խորության կրկնապատկման պայմաններում ճնշման պարամետրը նույնպես կկրկնապատկվի։

Պասկալի օրենքը հստակ ցույց է տալիս ջրի ճնշման ազդեցությունը ժամանակակից կյանքի համար առավել ծանոթ պայմաններում:

Հետևաբար, երբ հեղուկի շարժման արագությունը սահմանվում է, դրա սկզբնական ստատիկ ճնշման մի մասը օգտագործվում է այդ արագությունը կազմակերպելու համար, որը հետագայում գոյություն ունի որպես ճնշման արագություն:

Ծավալը և հոսքի արագությունը

Որոշակի կետով անցնող հեղուկի ծավալը նշված ժամանակը, համարվում է հոսքի ծավալ կամ հոսքի արագություն։ Հոսքի ծավալը սովորաբար արտահայտվում է լիտր րոպեում (L/min) և կապված է հեղուկի հարաբերական ճնշման հետ: Օրինակ, 10 լիտր րոպեում 2,7 ատմ:

Հոսքի արագությունը (հեղուկի արագությունը) սահմանվում է որպես միջին արագություն, որով հեղուկը շարժվում է տվյալ կետից: Սովորաբար արտահայտվում է մետր վայրկյանում (մ/վ) կամ մետր րոպեում (մ/րոպե): Հոսքի արագությունն է կարևոր գործոնհիդրավլիկ գծերի չափաբերման ժամանակ:

Ծավալը և հոսքի արագությունը հաճախ դիտարկվում են միաժամանակ: Մնացած բոլոր բաները հավասար են (ենթադրելով, որ մուտքային ծավալը մնում է հաստատուն), հոսքի արագությունը մեծանում է, քանի որ խողովակի խաչմերուկը կամ չափը նվազում է, և հոսքի արագությունը նվազում է, քանի որ խաչմերուկը մեծանում է:

Այսպիսով, հոսքի արագության դանդաղում է նկատվում խողովակաշարերի լայն հատվածներում, իսկ նեղ տեղերում, ընդհակառակը, արագությունը մեծանում է։ Միաժամանակ այս հսկիչ կետերից յուրաքանչյուրով անցնող ջրի ծավալը մնում է անփոփոխ։

Բեռնուլիի սկզբունքը

Բեռնուլիի հայտնի սկզբունքը հիմնված է այն տրամաբանության վրա, որ հեղուկ հեղուկի ճնշման բարձրացումը (անկումը) միշտ ուղեկցվում է արագության նվազմամբ (աճով): Ընդհակառակը, հեղուկի արագության աճը (նվազումը) հանգեցնում է ճնշման նվազմանը (բարձրացմանը):

Այս սկզբունքը ընկած է սանտեխնիկայի մի շարք ընդհանուր երեւույթների հիմքում: Որպես չնչին օրինակ՝ Բեռնուլիի սկզբունքը պատասխանատու է ցնցուղի վարագույրի «ետ քաշվելու» պատճառի համար, երբ օգտագործողը միացնում է ջուրը:

Դրսի և ներսի ճնշման տարբերությունը ցնցուղի վարագույրի վրա ուժ է առաջացնում: Այս ուժգին ջանքերով վարագույրը քաշվում է դեպի ներս։

Մեկ այլ հստակ օրինակ է օծանելիքի սրվակը լակի վարդակով, երբ ստեղծվում է տարածք ցածր ճնշումօդի բարձր արագության պատճառով։ Իսկ օդն իր հետ տանում է հեղուկը։

Բեռնուլիի սկզբունքը նաև ցույց է տալիս, թե ինչու են տան պատուհանները փոթորիկների ժամանակ ինքնաբերաբար կոտրվում: Նման դեպքերում պատուհանից դուրս օդի չափազանց բարձր արագությունը հանգեցնում է նրան, որ դրսում ճնշումը շատ ավելի քիչ է դառնում, քան ներսում ճնշումը, որտեղ օդը գործնականում մնում է անշարժ:

Ուժի զգալի տարբերությունը պարզապես մղում է պատուհանները դեպի դուրս, ինչի հետևանքով ապակին կոտրվում է: Այսպիսով, երբ մոտենում է մեծ փոթորիկը, դուք ըստ էության ցանկանում եք հնարավորինս լայն բացել պատուհանները՝ շենքի ներսում և դրսում ճնշումը հավասարեցնելու համար:

Եվ ևս մի քանի օրինակ, երբ գործում է Բեռնուլիի սկզբունքը. ինքնաթիռի վերելք՝ թևերի հետևանքով թռիչքով և բեյսբոլում «կորի գնդակների» շարժում։

Երկու դեպքում էլ ստեղծվում է վերևից և ներքևից օբյեկտի կողքով անցնող օդի արագության տարբերություն: Ինքնաթիռի թեւերի համար արագության տարբերությունը ստեղծվում է բեյսբոլի կափույրների շարժումով, դա ալիքային եզրի առկայությունն է.

Տնային ջրմուղագործի պրակտիկա