Hidrostatik, akışkanların denge yasalarının incelendiği ve bu yasaların pratik uygulamalarının ele alındığı bir hidrolik dalıdır. Hidrostatiğin anlaşılabilmesi için bazı kavramların ve tanımların yapılması gerekmektedir.

Pascal'ın hidrostatik yasası.

1653'te Fransız bilim adamı B. Pascal, genellikle hidrostatiklerin temel yasası olarak adlandırılan bir yasa keşfetti.

Kulağa şöyle geliyor:

Sıvının yüzeyinde dış kuvvetler tarafından üretilen basınç, sıvı içinde her yöne aynı şekilde iletilir.

Maddenin moleküler yapısına bakarsanız Pascal yasası kolayca anlaşılır. Sıvılarda ve gazlarda moleküller göreceli özgürlüğe sahiptir, katıların aksine birbirlerine göre hareket edebilirler. Katılarda moleküller kristal kafeslerde toplanır.

Sıvı ve gaz moleküllerinin sahip olduğu nispi özgürlük, bir sıvı veya gaz üzerinde üretilen basıncın sadece kuvvet hareketi yönünde değil, aynı zamanda diğer tüm yönlerde aktarılmasını mümkün kılar.

Pascal'ın hidrostatik yasası endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yasa, CNC makinelerini, arabaları ve uçakları ve diğer birçok hidrolik makineyi kontrol eden hidrootomatik çalışmalarının temelidir.

Hidrostatik basıncın tanımı ve formülü

Yukarıdaki Pascal yasasından şu sonuç çıkar:

Hidrostatik basınç, bir akışkana yerçekimi tarafından uygulanan basınçtır.

Hidrostatik basıncın büyüklüğü, sıvının bulunduğu kabın şekline bağlı değildir ve ürün tarafından belirlenir.

P = ρgh, nerede

ρ sıvının yoğunluğudur

g - yerçekimi ivmesi

h, basıncın belirlendiği derinliktir.

Bu formülü göstermek için, farklı şekillerdeki 3 kaba bakalım.

Tümünde üç vaka sıvının kabın tabanındaki basıncı aynıdır.

Kaptaki sıvının toplam basıncı,

P = P0 + ρgh, burada

P0 sıvının yüzeyindeki basınçtır. Çoğu durumda, atmosferik olarak alınır.

hidrostatik basınç kuvveti

Dengedeki bir sıvıda belirli bir hacim seçelim, sonra onu keyfi bir AB düzlemi ile iki parçaya ayıralım ve bu parçalardan birini, örneğin üst olanı zihinsel olarak atalım. Bu durumda, hareketi hacmin reddedilen üst kısmının geri kalan alt kısmı üzerindeki hareketine eşit olacak olan AB düzlemine kuvvet uygulamalıyız.

AB kesiti düzleminde, ΔF alanlı, rastgele bir a noktası içeren kapalı bir konturu ele alalım. ΔP kuvveti bu alana etki etsin.

Sonra formülü şuna benzeyen hidrostatik basınç

Рср = ΔP / ΔF

birim alana etki eden kuvveti temsil eder, ortalama hidrostatik basınç veya ΔF alanı üzerindeki hidrostatik basıncın ortalama gerilimi olarak adlandırılır.

Bu bölgenin farklı noktalarındaki gerçek basınç farklı olabilir: bazı noktalarda daha yüksek olabilir, diğerlerinde ise ortalama hidrostatik basınçtan daha düşük olabilir. Açıktır ki içinde Genel dava ortalama basınç Pav, a noktasındaki gerçek basınçtan o kadar az farklı olacak, ΔF alanı o kadar küçük olacak ve sınırda ortalama basınç a noktasındaki gerçek basınçla çakışacaktır.

Dengedeki sıvılar için sıvının hidrostatik basıncı, katılardaki basınç gerilimine benzer.

Basınç SI birimi Newton başına metrekare(N / m 2) - buna pascal (Pa) denir. Pascal değeri çok küçük olduğundan, genellikle büyütülmüş birimler kullanılır:

metrekare başına kilonewton - 1kN / m 2 = 1 * 10 3 N / m 2

metrekare başına meganewton - 1MN / m 2 = 1 * 10 6 N / m 2

1 * 10 5 N / m 2'ye eşit bir basınca bar (bar) denir.

Fiziksel sistemde, basınç amacı birimi santimetre kare başına dyne (dyne / m2), içinde teknik sistem- metrekare başına kilogram-kuvvet (kgf / m 2). Pratikte, bir sıvının basıncı genellikle kgf/cm2 olarak ölçülür ve 1 kgf/cm2'ye eşit bir basınca teknik atmosfer (at) denir.

Tüm bu birimler arasında aşağıdaki ilişki vardır:

1at = 1 kgf/cm2 = 0.98 bar = 0.98 * 10 5 Pa = 0.98 * 106 dyn = 10 4 kgf/m2

Teknik atmosfer (at) ile fiziksel atmosfer (At) arasında bir fark olduğu unutulmamalıdır. 1 At = 1.033 kgf/cm 2 ve temsil eder normal basınç deniz seviyesinde. Atmosfer basıncı, bulunduğu yerin deniz seviyesinden yüksekliğine bağlıdır.

Hidrostatik basınç ölçümü

Pratikte kullandıkları Farklı yollar hidrostatik basıncın büyüklüğünü dikkate alarak. Hidrostatik basıncın belirlenmesinde sıvının serbest yüzeyine etki eden atmosfer basıncı da dikkate alınırsa buna toplam veya mutlak denir. Bu durumda basınç genellikle mutlak (ata) olarak adlandırılan teknik atmosferlerde ölçülür.

Çoğu zaman, basınç dikkate alındığında, serbest yüzey üzerindeki atmosferik basınç dikkate alınmaz, sözde aşırı hidrostatik basınç veya gösterge basıncı belirlenir, yani. atmosferik basıncın üzerinde.

Gösterge basıncı, bir sıvıdaki mutlak basınç ile atmosfer basıncı arasındaki fark olarak tanımlanır.

Rman = Rabs - Rathm

ve ayrıca bu durumda aşırı olarak adlandırılan teknik atmosferlerde ölçülür.

Sıvıdaki hidrostatik basıncın atmosferik basınçtan daha az olduğu görülür. Bu durumda sıvıda bir vakum olduğu söylenir. Vakumun büyüklüğü, bir sıvıdaki atmosferik ve mutlak basınç arasındaki farka eşittir.

Rvak = Rathm - Rabs

ve sıfırdan atmosfere ölçülür.

Suyun hidrostatik basıncının iki ana özelliği vardır:
Etki ettiği alana iç normal boyunca yönlendirilir;
Belirli bir noktadaki basıncın büyüklüğü, yöne (yani, noktanın bulunduğu alanın uzaydaki yönelimine) bağlı değildir.

Birinci özellik, durgun bir akışkanda teğetsel ve çekme kuvvetlerinin olmaması gerçeğinin basit bir sonucudur.

Hidrostatik basıncın normal olmadığını varsayalım, yani. dik değil, siteye bir açıyla. Daha sonra iki bileşene ayrılabilir - normal ve teğet. Durgun haldeki akışkanda kesme kuvvetlerinin olmamasından dolayı teğetsel bir bileşenin mevcudiyeti, kaçınılmaz olarak platform boyunca akışkan hareketine yol açacaktır, yani. dengesini bozacaktı.

Bu nedenle, tek olası yön hidrostatik basınç, yönü siteye diktir.

Hidrostatik basıncın iç normal boyunca değil, dış normal boyunca yönlendirildiğini varsayarsak, yani. incelenen nesnenin içinde değil, ondan dışarı doğru, sıvının çekme kuvvetlerine direnmemesi nedeniyle sıvının parçacıkları hareket etmeye başlayacak ve dengesi bozulacaktır.

Bu nedenle, suyun hidrostatik basıncı her zaman iç normal boyunca yönlendirilir ve sıkıştırma basıncıdır.

Aynı kuraldan, bir noktada basınç değişirse, bu sıvının herhangi bir başka noktasındaki basıncın aynı miktarda değişeceği sonucu çıkar. Bu Pascal yasasıdır ve şu şekilde formüle edilir: Bir sıvıya uygulanan basınç, sıvının içinde her yöne aynı kuvvetle iletilir.

Hidrostatik basınç altında çalışan makinelerin çalışması bu kanunun uygulanmasına dayanmaktadır.

Basıncın büyüklüğünü etkileyen bir diğer faktör, yakın zamana kadar genellikle ihmal edilen sıvının viskozitesidir. Yüksek basınçta çalışan birimlerin ortaya çıkmasıyla viskozitenin de hesaba katılması gerekiyordu. Basınç değiştiğinde, yağlar gibi bazı sıvıların viskozitesinin birkaç kez değişebileceği ortaya çıktı. Ve bu, bu tür sıvıları bir çalışma ortamı olarak kullanma olasılığını zaten belirler.

Basınç, doğada ve insan yaşamında özel bir rol oynayan fiziksel bir niceliktir. Gözle görülmeyen bu fenomen sadece durumu etkilemekle kalmaz çevre ama aynı zamanda herkes tarafından çok iyi hissedildi. Bakalım neymiş, hangi türleri var ve farklı ortamlarda basınç (formül) nasıl bulunacak.

Fizik ve kimyada basınç denilen şey

Bu terim, etki ettiği yüzey alanına uygulanan dik basınç kuvvetinin oranıyla ifade edilen önemli bir termodinamik niceliği ifade eder. Bu fenomen, içinde çalıştığı sistemin boyutuna bağlı değildir, bu nedenle yoğun miktarlara atıfta bulunur.

Denge durumunda, sistemin tüm noktaları için basınç aynıdır.

Fizik ve kimyada bu, kısaltması olan "P" harfi ile gösterilir. Latin isim terim - basınç.

Eğer bir gelir sıvının ozmotik basıncı (hücre içindeki ve dışındaki basınç arasındaki denge) hakkında "P" harfi kullanılır.

basınç birimleri

Uluslararası SI sisteminin standartlarına göre, söz konusu fiziksel fenomen Pascals (Kiril - Pa, Latin - Ra) cinsinden ölçülür.

Basınç formülüne dayanarak, bir Pa'nın bir N'ye eşit olduğu ortaya çıkıyor (newton - bölü bir metrekare (alan birimi).

Ancak pratikte bu birim çok küçük olduğu için paskalları uygulamak oldukça zordur. Bu bakımdan SI standartlarına ek olarak bu değer farklı bir şekilde ölçülebilir.

Aşağıda en ünlü analogları bulunmaktadır. Çoğu eski SSCB'de yaygın olarak kullanılmaktadır.

• Barlar... Bir çubuk 105 Pa'ya eşittir.
• Torr veya milimetre cıva. Yaklaşık bir torr, 133, 3223684 Pa'ya karşılık gelir.
• Milimetre su sütunu.
• Su sayaçları.
• Teknik atmosferler.
• Fiziksel ortamlar. Bir atm, 101.325 Pa ve 1.033233 atm'ye eşittir.
• Santimetre kare başına kilogram-kuvvet. Ton-kuvvet ve gram-kuvvet de ayırt edilir. Ek olarak, inç kare başına bir pound-kuvvet analogu vardır.

Genel basınç formülü (fizik derecesi 7)

Belirli bir fiziksel niceliğin tanımından onu bulmanın yolunu belirleyebilirsiniz. Aşağıdaki fotoğrafa benziyor.

İçinde F kuvvettir ve S alandır. Başka bir deyişle, basıncı bulma formülü, kuvvetinin etki ettiği yüzey alanına bölünmesidir.

Şu şekilde de yazılabilir: P = mg / S veya P = pVg / S. Böylece, bu fiziksel niceliğin diğer termodinamik değişkenlerle ilişkili olduğu ortaya çıkıyor: hacim ve kütle.

Aşağıdaki ilke basınç için geçerlidir: ne daha az alan, kuvvetten etkilenir - üzerine daha fazla baskı kuvveti düşer. Aynı alan artarsa ​​(aynı kuvvetle) - gerekli değer azalır.

hidrostatik basınç formülü

Maddelerin farklı kümelenme durumları, birbirinden farklı özelliklerin varlığını sağlar. Buna dayanarak, içlerinde P belirleme yöntemleri de farklı olacaktır.

Örneğin, su basıncı (hidrostatik) formülü şöyle görünür: P = pgh. Gazlar için de geçerlidir. Ayrıca, hesaplamak için kullanılamaz atmosferik basınç yükseklikler ve hava yoğunlukları arasındaki fark nedeniyle.

Bu formülde p yoğunluk, g yerçekimi ivmesi ve h yüksekliktir. Buna göre, bir nesne veya nesne ne kadar derine daldırılırsa, sıvı (gaz) içinde ona uygulanan basınç o kadar yüksek olur.

Göz önünde bulundurulan seçenek bir uyarlamadır. klasik örnek P = F / S.

Kuvvetin, kütlenin serbest düşme hızıyla (F = mg) türevine eşit olduğunu ve sıvının kütlesinin, hacmin yoğunlukla (m = pV) türevi olduğunu hatırlarsak, o zaman formül basınç P = pVg / S olarak yazılabilir. Bu durumda hacim alan ile yükseklik çarpılır (V = Sh).

Bu verileri eklerseniz, pay ve paydadaki alanın azaltılabileceği ve çıktıda - yukarıdaki formül: P = pgh.

Sıvılardaki basınç göz önüne alındığında, katıların aksine, yüzey tabakasının eğriliğinin içlerinde genellikle mümkün olduğunu hatırlamakta fayda var. Ve bu da, ek basınç oluşumuna katkıda bulunur.

Bu gibi durumlar için biraz farklı bir basınç formülü kullanılır: P = P 0 + 2QH. Bu durumda, P 0, eğri olmayan tabakanın basıncıdır ve Q, sıvının gerilim yüzeyidir. H, Laplace Yasası ile belirlenen yüzeyin ortalama eğriliğidir: H = ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). R1 ve R2 bileşenleri ana eğrilik yarıçaplarıdır.

Kısmi basınç ve formülü

P = pgh yöntemi hem sıvılara hem de gazlara uygulanabilir olmasına rağmen, gazlardaki basıncı biraz farklı bir şekilde hesaplamak daha iyidir.

Gerçek şu ki, doğada, kural olarak, kesinlikle saf maddeler çok sık bulunmaz, çünkü içinde karışımlar hakimdir. Ve bu sadece sıvılar için değil, gazlar için de geçerlidir. Ve bildiğiniz gibi, bu bileşenlerin her biri kısmi olarak adlandırılan farklı bir basınç gerçekleştirir.

Bunu tanımlamak oldukça basittir. Söz konusu karışımın (ideal gaz) her bir bileşeninin basıncının toplamına eşittir.

Bundan, kısmi basınç formülünün şöyle göründüğünü takip eder: P = P 1 + P 2 + P 3 ... ve bileşen bileşenlerin sayısına göre böyle devam eder.

Genellikle hava basıncını belirlemenin gerekli olduğu durumlar vardır. Bununla birlikte, bazı insanlar yanlışlıkla P = pgh şemasına göre sadece oksijenle hesaplamalar yapar. Ancak hava, farklı gazların bir karışımıdır. Azot, argon, oksijen ve diğer maddeleri içerir. Mevcut duruma göre, hava basıncı formülü, tüm bileşenlerinin basınçlarının toplamıdır. Yani, yukarıda belirtilen P = P 1 + P 2 + P 3'ü almalısınız ...

En yaygın basınç ölçüm cihazları

Yukarıdaki formülleri kullanarak dikkate alınan termodinamik miktarı hesaplamanın zor olmamasına rağmen, bazen hesaplamayı yapmak için zaman yoktur. Sonuçta, her zaman sayısız nüansı dikkate almalısınız. Bu nedenle, kolaylık sağlamak için, birkaç yüzyıl boyunca bunu insanlar yerine yapan bir dizi cihaz geliştirilmiştir.

Aslında, bu tür hemen hemen tüm cihazlar bir manometre çeşitleridir (gazlarda ve sıvılarda basıncı belirlemeye yardımcı olur). Bununla birlikte, tasarım, doğruluk ve kapsam bakımından farklılık gösterirler.

• Atmosferik basınç, barometre adı verilen bir basınç göstergesi kullanılarak ölçülür. Vakumu belirlemek gerekirse (yani basınç atmosferik değerin altındadır), bunun başka bir türü olan bir vakum ölçer kullanılır.
• öğrenmek için atardamar basıncı bir kişide bir tansiyon aleti kullanılır. Çoğu kişi için, invaziv olmayan bir tonometre olarak bilinir. Bu tür cihazların birçok çeşidi vardır: cıvalı mekanikten tam otomatik dijitale. Doğrulukları, yapıldıkları malzemelere ve ölçüm yerine bağlıdır.
• Ortamdaki basınç farklılıkları (İngilizce - basınç düşüşü) veya fark basınç göstergeleri (dinamometrelerle karıştırılmamalıdır) kullanılarak belirlenir.

Basınç türleri

Basınç, onu bulma formülü ve farklı maddeler için varyasyonları göz önüne alındığında, bu değerin çeşitlerini öğrenmeye değer. Beş tane var.

• Mutlak.
• Barometrik
• Aşırı.
• Vakum.
• Diferansiyel.

mutlak

Bu, atmosferin diğer gaz halindeki bileşenlerinin etkisi dikkate alınmadan, bir maddenin veya nesnenin bulunduğu toplam basıncın adıdır.

Paskal cinsinden ölçülür ve aşırı ve atmosferik basıncın toplamıdır. Aynı zamanda barometrik ve vakum türleri arasındaki farktır.

P = P 2 + P 3 veya P = P 2 - P 4 formülü ile hesaplanır.

Dünya gezegeninin koşullarında mutlak basınç için referans noktası, havanın çıkarıldığı kabın içindeki basınçtır (yani klasik vakum).

Çoğu termodinamik formülde sadece bu tip basınç kullanılır.

Barometrik

Bu terim, Dünya'nın yüzeyi de dahil olmak üzere, içindeki tüm nesneler ve nesneler üzerindeki atmosferin (yerçekimi) basıncını ifade eder. Aynı zamanda çoğu kişi tarafından atmosferik adıyla bilinir.

Ölçüldüğü yer ve zamana, hava şartlarına ve deniz seviyesinin üstünde/altında olmasına göre derecelendirilir ve değeri değişir.

Barometrik basıncın değeri, atmosferin normali boyunca bir birimlik bir alan üzerindeki kuvvet modülüne eşittir.

Kararlı bir atmosferde, bu fiziksel olgunun büyüklüğü, alanı bire eşit olan bir taban üzerindeki bir hava sütununun ağırlığına eşittir.

Barometrik basınç normu 101 325 Pa'dır (0 santigrat derecede 760 mm Hg). Ayrıca, nesne Dünya yüzeyinden ne kadar yüksekse, üzerindeki hava basıncı o kadar düşük olur. Her 8 km'de 100 Pa azalır.

Bu özellik sayesinde, dağlarda, çaydanlıklardaki su, ocakta evde olduğundan çok daha hızlı sallanır. Gerçek şu ki, basınç kaynama noktasını etkiler: azaldıkça ikincisi azalır. Ve tam tersi. Bu özellik, bu tür çalışmaların temelidir. mutfak aletleri düdüklü tencere ve otoklav gibi. İçlerindeki basınç artışı, daha fazla oluşumuna katkıda bulunur. yüksek sıcaklıklar ocaktaki geleneksel tencerelerden daha.

Barometrik yükseklik formülünü kullanarak barometrik basıncı hesaplamak için kullanılır. Aşağıdaki fotoğrafa benziyor.

P yükseklikte aranan değer, P 0 yüzeye yakın hava yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi, h Yerden yüksekliği, m molar kütle gaz, t sistemin sıcaklığı, r evrensel gaz sabiti 8.3144598 J⁄ (mol x K) ve e 2.71828'e eşit Euler sayısıdır.

Genellikle, atmosferik basınç için yukarıdaki formülde R yerine K kullanılır - Boltzmann sabiti. Evrensel gaz sabiti genellikle ürünü aracılığıyla Avogadro sayısıyla ifade edilir. Parçacık sayısı mol olarak verildiğinde hesaplamalar için daha uygundur.

Hesaplamalar yapılırken, meteorolojik durumdaki bir değişiklik veya deniz seviyesinden yukarı çıkarken ve coğrafi enlem nedeniyle hava sıcaklığındaki değişiklik olasılığını her zaman dikkate almaya değer.

Gösterge ve vakum

Atmosferik ve ölçülen ortam basıncı arasındaki farka gösterge basıncı denir. Sonuca bağlı olarak miktarın adı değişir.

Pozitif ise buna gösterge basıncı denir.

Elde edilen sonuç eksi işaretli ise buna vakum ölçer denir. Barometrik olandan daha büyük olamayacağını hatırlamakta fayda var.

Diferansiyel

Bu değer, farklı ölçüm noktalarındaki basınç farkıdır. Tipik olarak, bir ekipman parçasındaki basınç düşüşünü belirlemek için kullanılır. Bu özellikle petrol endüstrisinde geçerlidir.

Ne tür bir termodinamik miktarın basınç olarak adlandırıldığını ve hangi formüllerin bulunduğunu anladıktan sonra, bu fenomenin çok önemli olduğu ve bu nedenle bu konudaki bilginin asla gereksiz olmayacağı sonucuna varabiliriz.

Aşağıdaki hesaplayıcı, bir sıvı sütununun basınç formülünü kullanarak verilen bilinmeyen bir miktarı hesaplamak için tasarlanmıştır.
Formülün kendisi:

Hesap makinesi bulmanızı sağlar

• sıvının bilinen yoğunluğundan sıvı kolonunun basıncı, sıvı kolonunun yüksekliği ve yerçekimi ivmesi
• sıvının bilinen basıncından sıvı sütununun yüksekliği, sıvının yoğunluğu ve yerçekimi ivmesi
• sıvının bilinen basıncından bir sıvının yoğunluğu, sıvı sütununun yüksekliği ve yerçekimi ivmesi
• bilinen sıvı basıncı, sıvı yoğunluğu ve sıvı sütununun yüksekliği ile yerçekiminin hızlanması

Tüm durumlar için formüllerin türetilmesi önemsizdir. Yoğunluk için varsayılan değer suyun yoğunluğu, yerçekimi ivmesi için - dünyanın ivmesi ve basınç için - bir atmosfer basıncına eşit bir değerdir. Hesap makinesinin altında her zamanki gibi biraz teori.

basınç yoğunluğu irtifa yerçekimi ivmesi

Sıvı basıncı, Pa

Sıvı kolon yüksekliği, m

Sıvı yoğunluğu, kg / m3

Serbest düşüş ivmesi, m / s2

Hidrostatik basınç- koşullu seviyenin üzerindeki su sütununun basıncı.

Hidrostatik basınç formülünün türetilmesi kolaydır

Bu formül, basıncın kabın alanına veya şekline bağlı olmadığını gösterir. Sadece belirli bir sıvının kolonunun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır. Bundan, kabın yüksekliğini artırarak, küçük bir hacimle oldukça yüksek basınç.
1648'de Blaise Pascal bunu gösterdi. Su dolu kapalı bir fıçıya dar bir tüp soktu ve ikinci katın balkonuna çıkarak bu tüpün içine bir bardak su döktü. Tüpün ince kalınlığı nedeniyle içindeki su çok yükseldi ve namludaki basınç o kadar arttı ki namlu ekleri dayanamadı ve çatladı.

Aynı zamanda hidrostatik paradoks gibi bir fenomene yol açar.

hidrostatik paradoks- kabın dibindeki kaba dökülen sıvının ağırlık basıncının kuvvetinin dökülen sıvının ağırlığından farklı olabileceği bir olgu. Enine kesiti yukarıya doğru artan kaplarda, kap tabanına uygulanan basınç kuvveti Daha az ağırlık sıvı, enine kesiti yukarıya doğru azalan kaplarda, kabın tabanındaki basınç kuvveti sıvının ağırlığından daha fazladır. Sıvının kabın tabanındaki basınç kuvveti, sadece silindirik bir kap için sıvının ağırlığına eşittir.

Yukarıdaki resimde, kabın tabanındaki basınç her durumda aynıdır ve dökülen sıvının ağırlığına değil, sadece seviyesine bağlıdır. Hidrostatik paradoksun nedeni, sıvının sadece tabana değil, aynı zamanda kabın duvarlarına da baskı yapmasıdır. Eğimli duvarlardaki akışkan basıncı dikey bir bileşene sahiptir. Yukarı doğru genişleyen bir kapta aşağı doğru, yukarı doğru daralan bir kapta ise yukarı doğru yönlendirilir. Kaptaki sıvının ağırlığı, kabın tüm iç alanı üzerindeki sıvı basıncının dikey bileşenlerinin toplamına eşit olacaktır.

Sıvılar ve gazlar, sadece üzerlerine uygulanan dış basıncı değil, aynı zamanda kendi parçalarının ağırlığından dolayı içlerinde bulunan basıncı da her yöne iletir. Sıvının üst katmanları ortadakilere, alttakilere ve sondakilere - altta.

Durgun haldeki bir sıvının yaptığı basınca denir. hidrostatik.

İsteğe bağlı h derinliğinde (Şekil 98'de A noktası civarında) bir sıvının hidrostatik basıncını hesaplamak için bir formül elde ederiz. Üstteki dar dikey sıvı sütununun yanından bu yere etki eden basınç kuvveti iki şekilde ifade edilebilir:
ilk olarak, bu kolonun tabanındaki basıncın ve kesit alanının ürünü olarak:

F = pS;

ikinci olarak, aynı sıvı kolonunun ağırlığı olarak, yani sıvı kütlenin ürünü (ki bu, m = ρV formülü ile bulunabilir, burada hacim V = Sh) yerçekimi ivmesi ile g:

F = mg = ρShg.

Basınç kuvveti için her iki ifadeyi de eşitleyelim:

pS = ρShg.

Bu eşitliğin her iki tarafını da S alanına bölerek h derinliğindeki sıvı basıncını buluruz:

p = ρgh. (37.1)

Aldık hidrostatik basınç formülü. Sıvı içinde herhangi bir derinlikteki hidrostatik basınç, sıvının bulunduğu kabın şekline bağlı değildir ve sıvının yoğunluğunun, yerçekimi ivmesinin ve basıncın oluştuğu derinliğin çarpımına eşittir. düşünülmektedir.

Farklı kaplarda bulunan aynı miktarda su, tabana farklı basınç uygulayabilir. Bu basınç sıvı kolonunun yüksekliğine bağlı olduğundan dar kaplarda geniş kaplara göre daha büyük olacaktır. Bu nedenle, az miktarda su bile çok yüksek bir basınç oluşturabilir. 1648'de B. Pascal bunu çok inandırıcı bir şekilde gösterdi. İçi su dolu kapalı bir fıçıya dar bir tüp soktu ve evin ikinci katının balkonuna çıkarak bu tüpün içine bir bardak su döktü. Tüpün küçük kalınlığından dolayı içindeki su çok yükseldi ve namludaki basınç o kadar arttı ki namlu ekleri dayanamadı ve çatladı (Şek. 99).
Sonuçlarımız sadece sıvılar için değil gazlar için de geçerlidir. Katmanları da birbirine baskı yapar ve bu nedenle içlerinde hidrostatik basınç da bulunur.

1. Hangi basınca hidrostatik denir? 2. Bu basınç hangi değerlere bağlıdır? 3. İsteğe bağlı bir derinlikte hidrostatik basınç formülünü elde edin. 4. Az su ile nasıl çok basınç yaratabilirsiniz? Bize Pascal'ın deneyimini anlat.
Deneysel ödev. Uzun bir kap alın ve duvarında üç küçük delik açın. farklı yükseklikler... Delikleri hamuru ile kapatın ve kabı suyla doldurun. Açıklıkları açın ve dışarı akan suyu izleyin (şek. 100). Deliklerden neden su sızıyor? Su basıncının derinlikle arttığı ne anlama gelir?

Görünüşe göre sıhhi tesisat, teknolojilerin, mekanizmaların ormanını araştırmak, bina için titiz hesaplamalar yapmak için özel bir neden vermiyor. en karmaşık şemalar... Ancak böyle bir vizyon, sıhhi tesisata üstünkörü bir bakıştır. Gerçek sıhhi tesisat endüstrisi, süreçlerin karmaşıklığı açısından hiçbir şekilde aşağı değildir ve diğer birçok endüstri gibi profesyonel bir yaklaşım gerektirir. Buna karşılık, profesyonellik, sıhhi tesisatın dayandığı sağlam bir bilgi deposudur. Bir tesisatçının profesyonel statüsüne bir adım daha yaklaşmak için (çok derin olmasa da) sıhhi tesisat eğitim akışına dalalım.

Modern hidroliğin temel temeli, Blaise Pascal'ın sıvı basıncının hareketinin herhangi bir yönde sabit olduğunu keşfetmesiyle oluşturuldu. Sıvı basıncının etkisi, yüzey alanına dik açılarda yönlendirilir.

Ölçüm cihazı (manometre) belirli bir derinlikte bir sıvı tabakasının altına yerleştirilirse ve hassas elemanı farklı yönlere yönlendirilirse, manometrenin herhangi bir konumunda basınç okumaları değişmeden kalacaktır.

Yani akışkan basıncı hiçbir şekilde yön değişimine bağlı değildir. Ancak her seviyedeki sıvı basıncı, derinlik parametresine bağlıdır. Basınç ölçer sıvının yüzeyine yaklaştırılırsa okuma düşecektir.

Buna göre, ölçülen okumalar daldırma sırasında artacaktır. Ayrıca derinliği iki katına çıkarma koşullarında basınç parametresi de iki katına çıkacaktır.

Pascal yasası, modern yaşam için en tanıdık koşullarda su basıncının etkisini açıkça göstermektedir.

Bu nedenle, sıvı hızı her ayarlandığında, başlangıçtaki statik yükünün bir kısmı, daha sonra bir basınç hızı olarak var olan bu hızı düzenlemek için kullanılır.

Hacim ve akış hızı

Belirli bir zamanda belirli bir noktadan geçen sıvının hacmi, akış hacmi veya akış hızı olarak kabul edilir. Akış hacmi genellikle litre/dakika (l/dak) olarak ifade edilir ve sıvının bağıl basıncı ile ilgilidir. Örneğin, 2,7 atm'de dakikada 10 litre.

Akış hızı (akışkan hızı), bir sıvının belirli bir noktayı geçtiği ortalama hız olarak tanımlanır. Tipik olarak metre/saniye (m/s) veya metre/dakika (m/dak) olarak ifade edilir. Hidrolik hatları kalibre ederken akış hızı önemli bir faktördür.

Hacim ve akış hızı genellikle aynı anda düşünülür. Diğer her şey eşit olduğunda (sabit bir enjeksiyon hacmiyle), bölüm veya boru boyutu küçüldükçe akış hızı artar ve bölüm arttıkça akış hızı azalır.

Böylece boru hatlarının geniş yerlerinde debide yavaşlama, dar yerlerde ise tam tersine hız artar. Aynı zamanda, bu kontrol noktalarının her birinden geçen suyun hacmi değişmeden kalır.

Bernoulli ilkesi

İyi bilinen Bernoulli ilkesi, bir akışkan akışkanın basıncındaki artışa (düşmeye) her zaman hızda bir azalma (artış) eşlik ettiği zaman mantığı üzerine kuruludur. Tersine, sıvı hızındaki bir artış (azalma), basınçta bir azalmaya (artışa) yol açar.

Bu ilke, bir dizi yaygın sıhhi tesisat olgusunun merkezinde yer alır. Önemsiz bir örnek olarak, Bernoulli'nin ilkesi, kullanıcı suyu açtığında duş perdesinin "içe doğru çekilmesinden" "suçlu" olmasıdır.

Dış ve iç basınç farkı duş perdesi üzerinde bir kuvvete neden olur. Bu kuvvetle perde içeriye doğru çekilir.

Bir başka iyi örnek, bir alan oluşturulduğunda bir sprey şişesi parfümdür. alçak basınç yüksek hava hızı nedeniyle. Hava da sıvıyı beraberinde taşır.

Bernoulli ilkesi aynı zamanda bir evdeki pencerelerin neden kasırgalarda kendiliğinden kırılma yeteneğine sahip olduğunu da gösterir. Bu gibi durumlarda, pencerenin dışındaki aşırı yüksek hava hızı, dışarıdaki basıncın, havanın pratik olarak hareketsiz kaldığı içerideki basınçtan çok daha az olmasına neden olur.

Mukavemetteki önemli fark, camları dışarı doğru iterek camın kırılmasına neden olur. Bu nedenle, güçlü bir kasırga yaklaşırken, esasen, binanın içindeki ve dışındaki basıncı eşitlemek için pencereleri mümkün olduğunca geniş açmalısınız.

Ve Bernoulli ilkesinin çalıştığı birkaç örnek daha: bir uçağın yükselişi ve ardından kanatları kullanarak uçuşu ve beyzbolda "kavisli topların" hareketi.

Her iki durumda da cismin üstünden ve altından geçen havanın hızında bir fark yaratılır. Uçak kanatları için hız farkı kanatların hareketi ile yaratılır; beyzbolda dalgalı bir kenarın varlığı.

Evde sıhhi tesisat uygulaması