Hidrostatik, akışkanların denge yasalarını inceleyen ve bu yasaların pratik uygulamasını ele alan hidroliğin dalıdır. Hidrostatiği anlamak için bazı kavram ve tanımları tanımlamak gerekir.

Pascal'ın hidrostatik yasası.

1653 yılında Fransız bilim adamı B. Pascal, hidrostatiğin temel yasası olarak adlandırılan bir yasayı keşfetti.

Şöyle geliyor:

Bir sıvının yüzeyinde dış kuvvetlerin oluşturduğu basınç, sıvıya her yönde eşit olarak iletilir.

Maddenin moleküler yapısına bakıldığında Pascal yasası kolaylıkla anlaşılır. Sıvılarda ve gazlarda moleküller göreceli özgürlüğe sahiptir; katılardan farklı olarak birbirlerine göre hareket edebilirler. Katılarda moleküller kristal kafesler halinde birleştirilir.

Sıvı ve gaz moleküllerinin sahip olduğu göreceli özgürlük, sıvı veya gaz üzerine uygulanan basıncın yalnızca kuvvet yönünde değil, aynı zamanda diğer tüm yönlerde de aktarılmasına olanak tanır.

Pascal'ın hidrostatik yasası endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. CNC makinelerini, arabaları ve uçakları ve diğer birçok hidrolik makineyi kontrol eden hidrolik otomasyonun çalışması bu yasaya dayanmaktadır.

Hidrostatik basıncın tanımı ve formülü

Yukarıda açıklanan Pascal yasasından şu sonuç çıkar:

Hidrostatik basınç, yerçekiminin bir sıvıya uyguladığı basınçtır.

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

P = ρgh, burada

ρ – sıvı yoğunluğu

g – serbest düşme ivmesi

h – basıncın belirlendiği derinlik.

Bu formülü açıklamak için farklı şekillerdeki 3 kaba bakalım.

sonuçta üç vaka Kabın tabanındaki sıvının basıncı aynıdır.

Kaptaki sıvının toplam basıncı eşittir

P = P0 + ρgh, burada

P0 – sıvının yüzeyindeki basınç. Çoğu durumda atmosfer basıncına eşit olduğu varsayılır.

Hidrostatik basınç kuvveti

Dengedeki bir sıvının belirli bir hacmini seçelim, sonra bunu keyfi bir AB düzlemiyle iki parçaya bölelim ve bu parçalardan birini, örneğin üsttekini zihinsel olarak atalım. Bu durumda, AB düzlemine, hacmin atılan üst kısmının geri kalan alt kısmı üzerindeki etkisine eşdeğer olacak kuvvetleri uygulamamız gerekir.

AB kesit düzleminde, rasgele bir a noktası içeren ΔF alanının kapalı bir konturunu ele alalım. Bu alana bir ΔP kuvveti etki etsin.

Daha sonra formülü şuna benzeyen hidrostatik basınç

Рср = ΔP / ΔF

birim alan başına etki eden kuvveti temsil eder, ortalama hidrostatik basınç veya ΔF alanı üzerindeki ortalama hidrostatik basınç gerilimi olarak adlandırılacaktır.

Bu alanın farklı noktalarındaki gerçek basınç farklı olabilir: bazı noktalarda daha fazla olabilir, diğerlerinde ise ortalama hidrostatik basınçtan daha az olabilir. Açıkça görülüyor ki genel durum Ortalama basınç Рср, a noktasındaki gerçek basınçtan ne kadar az farklı olursa, ΔF alanı o kadar küçük olur ve limitte ortalama basınç, a noktasındaki gerçek basınçla çakışır.

Dengedeki akışkanlar için, akışkanın hidrostatik basıncı, katılardaki basınç gerilimine benzer.

SI basınç birimi Newton başına metrekare(N/m 2) - buna pascal (Pa) denir. Pascal'ın değeri çok küçük olduğundan büyütülmüş birimler sıklıkla kullanılır:

metrekare başına kilonewton – 1 kN/m2 = 1*10 3 N/m2

metrekare başına meganewton – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

1*10 5 N/m2'ye eşit basınca bar (bar) adı verilir.

Fiziksel bir sistemde, basınç niyetinin birimi santimetre kare başına dindir (dyne/m2), teknik sistem– metrekare başına kilogram-kuvvet (kgf/m2). Uygulamada sıvı basıncı genellikle kgf/cm2 cinsinden ölçülür ve 1 kgf/cm2'ye eşit basınca teknik atmosfer (at) adı verilir.

Bütün bu birimler arasında aşağıdaki ilişki vardır:

1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

Teknik atmosfer (at) ile fiziksel atmosfer (At) arasında fark olduğu unutulmamalıdır. 1 At = 1,033 kgf/cm2 ve temsil eder normal basınç deniz seviyesinde. Atmosfer basıncı bir yerin deniz seviyesinden yüksekliğine bağlıdır.

Hidrostatik basınç ölçümü

Pratikte kullanıyorlar çeşitli yollar Hidrostatik basıncın büyüklüğü dikkate alınarak. Hidrostatik basıncı belirlerken sıvının serbest yüzeyine etki eden atmosferik basınç da dikkate alınırsa buna toplam veya mutlak denir. Bu durumda basınç değeri genellikle mutlak (ata) adı verilen teknik atmosferlerde ölçülür.

Çoğu zaman, basınç dikkate alınırken, aşırı hidrostatik basınç veya gösterge basıncı olarak adlandırılan, serbest yüzeydeki atmosferik basınç dikkate alınmaz; atmosferik basıncın üzerinde basınç.

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

Rman = Rabs – Ratm

ve ayrıca bu durumda fazlalık olarak adlandırılan teknik ortamlarda da ölçülür.

Bir sıvıdaki hidrostatik basıncın atmosferik basınçtan daha az olduğu görülür. Bu durumda sıvının vakumlu olduğu söylenir. Vakumun büyüklüğü, sıvıdaki atmosferik basınç ile mutlak basınç arasındaki farka eşittir.

Rvak = Ratm – Rablar

ve sıfırdan atmosfere kadar ölçülür.

Hidrostatik su basıncının iki ana özelliği vardır:
Etki ettiği alana iç normal boyunca yönlendirilir;
Belirli bir noktadaki basınç miktarı, yöne (yani, noktanın bulunduğu yerin uzaydaki yönelimine) bağlı değildir.

İlk özellik, hareketsiz bir akışkanda teğetsel ve çekme kuvvetlerinin bulunmamasının basit bir sonucudur.

Hidrostatik basıncın normale göre yönlendirilmediğini varsayalım. dik değil, ancak siteye belli bir açıda. Daha sonra normal ve teğet olmak üzere iki bileşene ayrılabilir. Durgun bir akışkanda kesme kuvvetlerine karşı direnç kuvvetlerinin bulunmaması nedeniyle teğetsel bir bileşenin varlığı, kaçınılmaz olarak akışkanın platform boyunca hareketine yol açacaktır; dengesini bozacaktı.

Bu nedenle tek olası yön hidrostatik basınç bölgeye normal yönüdür.

Hidrostatik basıncın iç normal boyunca değil, dış normal boyunca yönlendirildiğini varsayarsak, yani. Söz konusu cismin içinde değil, dışında olması durumunda sıvının çekme kuvvetlerine direnmemesi nedeniyle sıvının parçacıkları hareket etmeye başlayacak ve dengesi bozulacaktır.

Sonuç olarak suyun hidrostatik basıncı her zaman iç normal doğrultusundadır ve basınç basıncını temsil eder.

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

Hidrostatik basınç altında çalışan makinelerin çalışması bu kanunun uygulanmasına dayanmaktadır.

Basınç değerini etkileyen bir diğer faktör ise yakın zamana kadar genellikle ihmal edilen sıvının viskozitesidir. Yüksek basınçta çalışan ünitelerin ortaya çıkmasıyla birlikte viskozitenin de dikkate alınması gerekiyordu. Basınç değiştiğinde yağlar gibi bazı sıvıların viskozitesinin birkaç kez değişebileceği ortaya çıktı. Ve bu zaten bu tür sıvıların çalışma ortamı olarak kullanılma olasılığını belirliyor.

Basınç: fiziksel miktar Doğada ve insan yaşamında özel bir rol oynayan. Bu görünmez fenomen sadece durumu etkilemekle kalmıyor çevre, ama aynı zamanda herkes tarafından da çok iyi hissedildi. Ne olduğunu, ne türlerinin bulunduğunu ve farklı ortamlarda baskının (formül) nasıl bulunacağını bulalım.

Fizik ve kimyada basınç nedir?

Bu terim, etki ettiği yüzey alanına dik olarak uygulanan basınç kuvvetinin oranıyla ifade edilen önemli bir termodinamik miktarı ifade eder. Bu olgu, faaliyet gösterdiği sistemin büyüklüğüne bağlı değildir ve dolayısıyla yoğun miktarları ifade eder.

Denge durumunda basınç sistemin tüm noktalarında aynıdır.

Fizik ve kimyada kısaltması olan “P” harfi ile gösterilir. Latince adı terim - basınçura.

Eğer hakkında konuşuyoruz Bir sıvının ozmotik basıncı (hücre içi ve dışındaki basınç arasındaki denge) için “P” harfi kullanılır.

Basınç birimleri

Uluslararası SI Sistemi standartlarına göre söz konusu fiziksel olgu paskal (Kiril - Pa, Latin - Ra) cinsinden ölçülür.

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

Ancak pratikte pascalın kullanımı oldukça zordur çünkü bu birim çok küçüktür. Bu bakımdan SI standartlarına ek olarak bu miktar farklı şekilde de ölçülebilir.

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

• Barlar. Bir çubuk 105 Pa'ya eşittir.
• Torrs veya milimetre cıva. Yaklaşık bir torr 133.3223684 Pa'ya karşılık gelir.
• Milimetre su sütunu.
• Metre su sütunu.
• Teknik atmosferler.
• Fiziksel atmosferler. Bir atm, 101,325 Pa ve 1,033233 atm'ye eşittir.
• Kilogram-kuvvet bölü santimetre kare. Ton-kuvvet ve gram-kuvvet de ayırt edilir. Ek olarak inç kare başına pound-kuvvetin bir analogu da vardır.

Basıncın genel formülü (7. sınıf fizik)

Belirli bir fiziksel miktarın tanımından, onu bulmanın yöntemi belirlenebilir. Aşağıdaki fotoğraftaki gibi görünüyor.

Burada F kuvvet, S ise alandır. Başka bir deyişle, basıncı bulmanın formülü, kuvvetinin etki ettiği yüzey alanına bölünmesidir.

Şu şekilde de yazılabilir: P = mg / S veya P = pVg / S. Dolayısıyla bu fiziksel miktarın diğer termodinamik değişkenlerle (hacim ve kütle) ilişkili olduğu ortaya çıkar.

Basınç için aşağıdaki prensip geçerlidir: daha az alan kuvvetten etkilenen - yani Dahaüzerinde baskı kuran bir güç var. Alan artarsa ​​(aynı kuvvetle) - gerekli miktar azalır.

Hidrostatik Basınç Formülü

Farklı toplanma durumları maddeler birbirinden farklı özelliklerin varlığını sağlar. Buna dayanarak, içlerindeki P'yi belirleme yöntemleri de farklı olacaktır.

Örneğin su basıncı (hidrostatik) formülü şuna benzer: P = pgh. Gazlar için de geçerlidir. Ancak hesaplamak için kullanılamaz. atmosferik basınç Yükseklik ve hava yoğunluğundaki farklılıklar nedeniyle.

Bu formülde p yoğunluk, g yer çekimine bağlı ivme ve h ise yüksekliktir. Buna göre bir cisim veya cisim ne kadar derine batırılırsa, sıvının (gazın) içinde ona uygulanan basınç da o kadar yüksek olur.

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

Kuvvetin kütlenin serbest düşme hızına göre türevine (F = mg) eşit olduğunu ve sıvının kütlesinin hacmin yoğunluğa göre türevi (m = pV) olduğunu hatırlarsak, o zaman basınç formülü şu şekilde olabilir: P = pVg / S şeklinde yazılır. Bu durumda hacim alan ile yüksekliğin çarpımıdır (V = Sh).

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

Sıvılardaki basıncı göz önünde bulundururken, katılardan farklı olarak, yüzey tabakasının eğriliğinin genellikle sıvılarda mümkün olduğunu hatırlamakta fayda var. Bu da ek baskı oluşumuna katkıda bulunur.

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

Kısmi basınç ve formülü

P = pgh yöntemi hem sıvılar hem de gazlar için geçerli olmasına rağmen, ikincisindeki 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 adı verilen farklı bir basınç uygular.

Tanımlamak oldukça kolaydır. Söz konusu karışımın her bir bileşeninin (ideal gaz) basıncının toplamına eşittir.

Bundan, kısmi basınç formülünün şu şekilde göründüğü anlaşılmaktadır: P = P 1 + P 2 + P 3 ... ve benzeri, kurucu bileşenlerin sayısına göre.

Hava basıncını belirlemenin gerekli olduğu durumlar sıklıkla vardır. Bununla birlikte, bazı insanlar yanlışlıkla P = pgh şemasına göre yalnızca oksijenle hesaplamalar yaparlar. Ancak hava farklı gazların bir karışımıdır. Azot, argon, oksijen ve diğer maddeleri içerir. Mevcut duruma göre hava basıncı formülü, tüm bileşenlerinin basınçlarının toplamıdır. Bu, yukarıda bahsedilen P = P 1 + P 2 + P 3'ü almamız gerektiği anlamına gelir ...

Basıncı ölçmek için en yaygın araçlar

Yukarıda belirtilen formülleri kullanarak söz konusu termodinamik miktarı hesaplamak zor olmasa da bazen hesaplamayı gerçekleştirmek için yeterli zaman olmayabilir. Sonuçta, her zaman çok sayıda nüansı hesaba katmalısınız. Bu nedenle, kolaylık sağlamak için, birkaç yüzyıl boyunca bunu insanlar yerine yapan bir dizi cihaz geliştirildi.

Aslında, bu türden hemen hemen tüm cihazlar bir tür basınç göstergesidir (gazlarda ve sıvılarda basıncın belirlenmesine yardımcı olur). Ancak tasarım, doğruluk ve uygulama kapsamı bakımından farklılık gösterirler.

• Atmosfer basıncı, barometre adı verilen bir basınç göstergesi kullanılarak ölçülür. Vakumun (yani atmosferik basıncın altındaki basıncın) belirlenmesi gerekiyorsa, bunun başka bir türü olan vakum ölçer kullanılır.
• Öğrenmek için tansiyon insanlarda, içinde ilerleme devam ediyor tansiyon aleti. Çoğu insan tarafından invaziv olmayan bir kan basıncı monitörü olarak daha iyi bilinir. Bu tür cihazların pek çok çeşidi vardır: cıvalı mekanikten tam otomatik dijitale kadar. Doğrulukları yapıldıkları malzemeye ve ölçüm yerine bağlıdır.
• Ortamdaki basınç düşüşleri (İngilizce - basınç düşüşü), diferansiyel basınç ölçerler (dinamometrelerle karıştırılmamalıdır) kullanılarak belirlenir.

Basınç türleri

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

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

Mutlak

Bu, atmosferdeki diğer gazlı bileşenlerin etkisi dikkate alınmadan, bir maddenin veya nesnenin bulunduğu toplam basıncın adıdır.

Pascal cinsinden ölçülür ve aşırı basınç ile atmosferik basıncın toplamıdır. Aynı zamanda barometrik ve vakum türleri arasındaki farktır.

P = P2 + P3 veya P = P2 - P4 formülü kullanılarak hesaplanır.

Dünya gezegeninin koşullarında mutlak basıncın başlangıç ​​noktası, havanın alındığı kabın içindeki basınçtır (yani klasik vakum).

Çoğu termodinamik formülde yalnızca bu tür basınç kullanılır.

Barometrik

Bu terim, atmosferin (yerçekimi), Dünya'nın yüzeyi de dahil olmak üzere, içinde bulunan tüm nesneler ve nesneler üzerindeki basıncını ifade eder. Çoğu insan bunu atmosferik olarak da biliyor.

Bir olarak sınıflandırılır ve değeri, ölçüm yeri ve zamanının yanı sıra hava koşulları ve deniz seviyesinin altındaki/üstündeki konuma bağlı olarak değişir.

Barometrik basıncın büyüklüğü, kendisine normal olan bir birimlik alan üzerindeki atmosferik kuvvetin modülüne eşittir.

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

Normal barometrik basınç 101.325 Pa'dır (0 santigrat derecede 760 mm Hg). Üstelik nesne Dünya yüzeyinden ne kadar yüksekteyse, üzerindeki hava basıncı da o kadar düşük olur. Her 8 km'de 100 Pa azalır.

Bu özellik sayesinde dağlarda çaydanlıklardaki su, evdeki ocakta olduğundan çok daha hızlı kaynar. Gerçek şu ki basınç kaynama noktasını etkiler: azaldıkça ikincisi azalır. Ve tam tersi. Böyle birinin işi mutfak aletleri düdüklü tencere ve otoklav gibi. İçlerindeki basınçtaki artış daha fazla oluşumuna katkıda bulunur. yüksek sıcaklıklar ocaktaki normal tavalardan daha fazla.

Barometrik yükseklik formülü atmosfer basıncını hesaplamak için kullanılır. Aşağıdaki fotoğraftaki gibi görünüyor.

P yükseklikte istenilen değer, P 0 yüzeye yakın hava yoğunluğu, g serbest düşüş ivmesi, h Dünya üzerindeki yükseklik, m - molar kütle gaz, t sistemin sıcaklığı, r evrensel gaz sabiti 8,3144598 J⁄(mol x K) ve e, 2,71828'e eşit Eichler sayısıdır.

Yukarıdaki atmosferik basınç formülünde genellikle R yerine K - Boltzmann sabiti kullanılır. Evrensel gaz sabiti genellikle Avogadro sayısıyla çarpımı aracılığıyla ifade edilir. Parçacık sayısının mol cinsinden verilmesi hesaplamalar için daha uygundur.

Hesaplamalar yaparken, meteorolojik durumdaki bir değişiklik veya deniz seviyesinden yükseklik ve coğrafi enlem nedeniyle hava sıcaklığındaki değişiklik olasılığını her zaman hesaba katmalısınız.

Gösterge ve vakum

Atmosfer basıncı ile ölçülen ortam basıncı arasındaki farka aşırı basınç denir. Sonuca bağlı olarak miktarın adı değişir.

Pozitifse buna gösterge basıncı denir.

Elde edilen sonucun eksi işareti varsa buna vakummetrik denir. Barometrikten daha büyük olamayacağını hatırlamakta fayda var.

Diferansiyel

Bu değer, farklı ölçüm noktalarındaki basınç farkıdır. Kural olarak herhangi bir ekipmandaki basınç düşüşünü belirlemek için kullanılır. Bu özellikle petrol endüstrisinde geçerlidir.

Hangi termodinamik niceliğin basınç olarak adlandırıldığını ve hangi formüllerle bulunduğunu anladıktan sonra, bu olgunun çok önemli olduğu ve dolayısıyla bu konudaki bilginin asla gereksiz olmayacağı sonucuna varabiliriz.

Aşağıdaki hesap makinesi, sıvı kolonun basıncı formülünü kullanarak verilen değerlerden bilinmeyen bir miktarı hesaplamak için tasarlanmıştır.
Formülün kendisi:

Hesap makinesi bulmanızı sağlar

• sıvının bilinen yoğunluğuna, sıvı sütununun yüksekliğine ve yerçekimi ivmesine bağlı olarak sıvı sütununun basıncı
• bilinen sıvı basıncına, sıvı yoğunluğuna ve yer çekimi ivmesine bağlı olarak sıvı sütununun yüksekliği
• bilinen sıvı basıncına, sıvı sütun yüksekliğine ve serbest düşme ivmesine dayalı sıvı yoğunluğu
• bilinen sıvı basıncına, sıvı yoğunluğuna ve sıvı sütunu yüksekliğine dayalı yer çekimi ivmesi

Tüm durumlar için formül türetmek önemsizdir. Yoğunluk için varsayılan değer suyun yoğunluğudur; yerçekimi ivmesi için - dünyanın ivmesi ve basınç için - bir atmosfer basınca eşit bir değerdir. Her zamanki gibi hesap makinesinin altında küçük bir teori.

basınç yoğunluk yükseklik yer çekimi ivmesi

Sıvıdaki basınç, Pa

Sıvı sütun yüksekliği, m

Sıvı yoğunluğu, kg/m3

Yerçekimi ivmesi, m/s2

Hidrostatik basınç- su sütununun basıncının geleneksel seviyenin üzerinde olması.

Hidrostatik basınç formülü oldukça basit bir şekilde türetilmiştir.

Bu formülden basıncın kabın alanına veya şekline bağlı olmadığı açıktır. Yalnızca belirli bir sıvının sütununun yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlıdır. Buradan, geminin yüksekliğini artırarak oldukça büyük bir etki yaratabileceğimiz sonucu çıkıyor. yüksek tansiyon.
Blaise Pascal bunu 1648'de gösterdi. Suyla dolu kapalı bir fıçıya dar bir tüp yerleştirdi ve ikinci katın balkonuna çıkarak bu tüpün içine bir bardak su döktü. Borunun kalınlığının küçük olması nedeniyle içindeki su büyük bir yüksekliğe yükseldi ve namlu içindeki basınç o kadar arttı ki namlunun bağlantı elemanları buna dayanamadı ve çatladı.

Bu aynı zamanda hidrostatik paradoks olgusuna da yol açmaktadır.

Hidrostatik paradoks- kabın tabanındaki bir kaba dökülen bir sıvının ağırlık basıncı kuvvetinin, dökülen sıvının ağırlığından farklı olabileceği bir olgu. Yukarıya doğru artan damarlarda enine kesit kabın tabanındaki basınç kuvveti daha az ağırlık Sıvı, kesiti yukarıya doğru azalan kaplarda, kabın tabanına uygulanan basınç kuvveti sıvının ağırlığından daha büyüktür. Kabın tabanındaki sıvı basıncı kuvveti, yalnızca silindirik kap için sıvının ağırlığına eşittir.

Yukarıdaki resimde kabın tabanındaki basınç her durumda aynıdır ve dökülen sıvının ağırlığına değil, yalnızca seviyesine bağlıdır. Hidrostatik paradoksun nedeni, sıvının sadece tabana değil aynı zamanda kabın duvarlarına da baskı yapmasıdır. Eğimli duvarlardaki sıvı basıncının dikey bir bileşeni vardır. Yukarıya doğru genişleyen bir kapta aşağıya doğru, yukarıya doğru daralan bir kapta ise yukarıya doğru yönlendirilir. Kaptaki sıvının ağırlığı, kabın tüm iç alanı üzerindeki sıvı basıncının dikey bileşenlerinin toplamına eşit olacaktır.

Sıvılar ve gazlar, yalnızca üzerlerine uygulanan dış basıncı değil, aynı zamanda kendi parçalarının ağırlığından dolayı içlerinde oluşan basıncı da her yöne iletirler. Sıvının üst katmanları orta katmanlara, alt katmanlara ve son katmanlar da alt kısma bastırılır.

Duran bir akışkanın uyguladığı basınca denir hidrostatik.

Bir sıvının hidrostatik basıncını herhangi bir h derinliğinde (Şekil 98'de A noktası civarında) hesaplamak için bir formül elde edelim. Üstteki dar dikey sıvı sütunundan bu yere etki eden basınç kuvveti iki şekilde ifade edilebilir:
ilk olarak, bu kolonun tabanındaki basınç ile kesit alanının çarpımı olarak:

F = pS;

ikincisi, aynı sıvı sütununun ağırlığı, yani sıvının kütlesi (hacim V = Sh olmak üzere m = ρV formülüyle bulunabilir) ve yerçekimi ivmesinin g çarpımı olarak:

F = mg = ρShg.

Basınç kuvveti için her iki ifadeyi de eşitleyelim:

pS = ρShg.

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

p = ρgh. (37.1)

Elimizde hidrostatik basınç formülü. Bir sıvının içindeki herhangi bir derinlikteki hidrostatik basınç, sıvının bulunduğu kabın şekline bağlı değildir ve sıvının yoğunluğunun, yerçekimi ivmesinin ve basıncın dikkate alındığı derinliğin çarpımına eşittir. .

Farklı kaplarda bulunan aynı miktarda su, tabana farklı basınç uygulayabilir. Bu basınç sıvı sütununun yüksekliğine bağlı olduğundan dar kaplarda geniş kaplara göre daha fazla olacaktır. Bu sayede az miktardaki su bile çok yüksek basınç oluşturabilir. 1648'de bu, B. Pascal tarafından çok ikna edici bir şekilde gösterildi. Su dolu kapalı bir fıçıya dar bir tüp yerleştirdi ve evin ikinci katının balkonuna çıkarak bu tüpün içine bir bardak su döktü. Borunun kalınlığının küçük olması nedeniyle içindeki su büyük bir yüksekliğe yükseldi ve namlu içindeki basınç o kadar arttı ki namlunun bağlantı elemanları buna dayanamadı ve çatladı (Şek. 99).
Elde ettiğimiz sonuçlar sadece sıvılar için değil gazlar için de geçerlidir. Katmanları da birbirine baskı yapar ve bu nedenle içlerinde hidrostatik basınç da vardır.

1. Hangi basınca hidrostatik denir? 2. Bu basınç hangi değerlere bağlıdır? 3. İstenilen derinlikte hidrostatik basınç formülünü türetin. 4. Az miktarda suyla nasıl çok basınç yaratabilirsiniz? Bize Pascal'ın deneyimini anlatın.
Deneysel görev. Uzun bir kap alın ve duvarında üç tane yapın küçük delikler Açık farklı yükseklikler. Delikleri hamuru ile kapatın ve kabı suyla doldurun. Delikleri açın ve dışarı akan su akışını izleyin (Şek. 100). Deliklerden neden su sızıyor? Su basıncının derinlikle artması ne anlama gelir?

Görünüşe göre sıhhi tesisat, teknolojiler, mekanizmalar ormanına dalmak veya inşaat için titiz hesaplamalar yapmak için pek bir neden vermiyor en karmaşık şemalar. Ancak böyle bir vizyon sıhhi tesisata yüzeysel bir bakıştır. Gerçek sıhhi tesisat endüstrisi karmaşıklık açısından hiçbir şekilde süreçlerden daha düşük 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 sıhhi tesisat eğitim akışına (çok derinlemesine olmasa da) dalalım.

Modern hidroliğin temel temeli Blaise Pascal'ın akışkan basıncının hareketinin her yönde sabit olduğunu keşfetmesiyle oluşmuştur. Sıvı basıncının etkisi yüzey alanına dik açılarla yönlendirilir.

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

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

Buna göre dalış sırasında ölçülen okumalar artacaktır. Ayrıca derinliğin iki katına çıkması durumunda basınç parametresi de iki katına çıkacaktır.

Pascal yasası, modern yaşamın en tanıdık koşullarında su basıncının etkisini açıkça göstermektedir.

Bu nedenle, bir akışkanın hareket hızı ayarlandığında, başlangıçtaki statik basıncının bir kısmı, daha sonra basınç hızı olarak var olan bu hızı organize etmek için kullanılır.

Hacim ve akış hızı

Belirli bir noktadan geçen sıvının hacmi belirtilen zaman, akış hacmi veya akış hızı olarak kabul edilir. Akış hacmi genellikle dakikada litre (L/dak) cinsinden ifade edilir ve sıvının bağıl basıncıyla ilişkilidir. Örneğin 2,7 atm'de dakikada 10 litre.

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

Hacim ve akış hızı genellikle aynı anda dikkate alınır. Diğer tüm koşullar eşit olduğunda (giriş hacminin sabit kaldığı varsayılarak), borunun kesiti veya boyutu azaldıkça akış hızı artar ve kesit arttıkça akış hızı azalır.

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

Bernoulli ilkesi

İyi bilinen Bernoulli prensibi, bir akışkanın basıncındaki bir artışın (düşüşün) her zaman hızdaki bir azalmanın (artışın) eşlik ettiği mantığına dayanmaktadır. Tersine, sıvı hızındaki bir artış (azalış), basınçta bir azalmaya (artmaya) yol açar.

Bu prensip bir dizi yaygın sıhhi tesisat olgusunun temelini oluşturur. Önemsiz bir örnek olarak Bernoulli prensibi, kullanıcı suyu açtığında duş perdesinin "içe doğru çekilmesine" neden olmaktan sorumludur.

Dış ve iç kısım arasındaki basınç farkı duş perdesine bir kuvvet uygular. Bu kuvvetli çabayla perde içeriye doğru çekilir.

Bir başka açık örnek, bir alan oluşturulduğunda püskürtme nozullu bir parfüm şişesidir. alçak basınç Yüksek hava hızı nedeniyle. Ve hava, sıvıyı da beraberinde taşır.

Bernoulli prensibi aynı zamanda bir evdeki pencerelerin kasırgalar sırasında neden kendiliğinden kırılma eğiliminde olduğunu da gösteriyor. Bu gibi durumlarda, pencerenin dışındaki havanın aşırı yüksek hızı, dışarıdaki basıncın, havanın neredeyse hareketsiz kaldığı içerideki basınçtan çok daha az olmasına neden olur.

Güçteki önemli bir fark, pencereleri dışarı doğru iterek camın kırılmasına neden olur. Yani büyük bir kasırga yaklaştığında, binanın içindeki ve dışındaki basıncı eşitlemek için pencereleri mümkün olduğunca geniş açmak istersiniz.

Ve Bernoulli ilkesinin işlediği birkaç örnek daha: Bir uçağın yükselişi ve ardından kanatlar nedeniyle uçuş ve beyzbolda "eğri topların" hareketi.

Her iki durumda da nesnenin yanından yukarıdan ve aşağıdan geçen havanın hızında bir fark yaratılır. Uçak kanatlarında hız farkı flapların hareketi ile yaratılır; beyzbolda ise dalgalı bir kenarın varlığıdır.

Ev Tesisatçısı Uygulaması