Das Pascalsche Gesetz für Flüssigkeiten und Gase besagt, dass Druck, der sich in einem Stoff ausbreitet, seine Stärke nicht ändert und in alle Richtungen gleichmäßig übertragen wird. Flüssige und gasförmige Stoffe verh alten sich unter Druck etwas unterschiedlich. Der Unterschied ergibt sich aus dem Verh alten von Partikeln und dem Gewicht von Gasen und Flüssigkeiten. In dem Artikel werden wir all dies anhand von visuellen Experimenten im Detail betrachten.
Wird Flüssigkeitsdruck übertragen
Nehmen wir ein zylindrisches Gefäß, das von oben durch einen Kolben hermetisch verschlossen wird. Im Inneren befindet sich eine Flüssigkeit und auf dem Kolben befindet sich ein Gewicht. Es übt Druck mit einer Kraft aus, die seinem Gewicht entspricht. Dieser Druck wird auf die Flüssigkeit übertragen. Seine Moleküle können sich im Gegensatz zu Teilchen eines Festkörpers relativ zueinander frei bewegen. Es gibt keine strenge Reihenfolge in ihrer Anordnung, sie sind zufällig verstreut.
Kenntnisse der FunktionenDie Bewegung von Teilchen verschiedener Substanzen wird uns in Zukunft helfen, das Pascalsche Gesetz für Flüssigkeiten und Gase zu verstehen. Wie werden sich die Flüssigkeitsmoleküle verh alten, wenn wir mit der Druckkraft des Gewichts auf sie einwirken? Erfahrung hilft uns, diese Frage zu beantworten.
Wie sich Flüssigkeit unter Druck verhält
Das Modell der Flüssigkeit sind Glasperlen und das Modell des Gefäßes eine Kiste ohne Deckel. Kugeln sowie Partikel einer flüssigen Substanz bewegen sich frei in Behältern. Nehmen Sie einen Gegenstand, der die gleiche Breite wie die Breite der Schachtel hat. Es wird einen Kolben imitieren.
Drücke den Kolben auf die Flüssigkeit. Wie verh alten sich seine Moleküle? Wir sehen, dass sie sowohl auf den Boden des Behälters als auch auf seine Wände drücken. Sie schubsen sich gegenseitig und versuchen, aus der Kiste zu fallen. Wenn es eine echte Flüssigkeit wäre, würde sie dazu neigen, aus dem Gefäß zu spritzen. Später, wenn wir das Pascalsche Gesetz für Flüssigkeiten und Gase studieren, werden wir dies in der Praxis sehen. Da sich die Moleküle frei bewegen, wird der durch das Gewicht ausgeübte Druck sowohl seitlich als auch nach unten übertragen. Und was passiert, wenn Sie Flüssigkeit durch Gas ersetzen?
Wie sich Luft unter Druck verhält
Nehmen wir an, wir haben einen Zylinder mit einem mit Luft gefüllten Kolben. Legen Sie ein Gewicht auf den Kolben. Wie wird der auf das Gas ausgeübte Druck übertragen? Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, verringert sich der Abstand zwischen den Molekülen an der Spitze des Gases, aber nicht für lange. Die Geschwindigkeit von Gasmolekülen beträgt Hunderte von Metern pro Sekunde. Der Abstand zwischen ihnen ist viel größer als ihre Größe. Sie bewegen sich in zufällige Richtungen und kollidieren miteinander.
Wenn der Kolbenfällt, werden die Partikel einfach in einem kleineren Volumen eingeschlossen. Infolgedessen treffen sie häufiger auf die Wände des Gefäßes, und wenn das Volumen des Gases abnimmt, steigt sein Druck. Dieses Postulat muss man sich merken, damit man später das Pascalsche Gesetz für Flüssigkeiten und Gase besser versteht. Die Anzahl der Schläge pro Sekunde pro Quadratzentimeter ist nahezu gleich. Das bedeutet, dass der Druck, den der Kolben erzeugt, in alle Richtungen unverändert übertragen wird.
Druckübertragung in verschiedene Richtungen
Pascalsches Gesetz, die Übertragung von Druck durch Flüssigkeiten und Gase, kann nicht verstanden werden, wenn man eine Kuriosität nicht versteht: Wie kommt es, dass wir nach unten drücken und der Druck sowohl nach unten als auch zu den Seiten übertragen wird? Aber was ist, wenn ein Schlauch am Zylinder befestigt ist, wird der Druck durch ihn nach oben übertragen? Lass uns experimentieren.
Nimm zwei mit Wasser gefüllte Spritzen und verbinde sie mit einem Schlauch. Beobachten wir, wie der Druck durch die Flüssigkeit in den Spritzen übertragen wird. Drücken Sie auf den Kolben einer Spritze. Die Druckkraft auf den Kolben und damit auf die Flüssigkeit ist nach unten gerichtet. Wir sehen jedoch, dass der Kolben der zweiten Spritze steigt. Es stellt sich heraus, dass der durch das Rohr übertragene Druck die Richtung der Kraft ändert. Interessanterweise können Spritzen nicht nur vertikal, sondern auch im rechten Winkel zueinander platziert werden. Das Ergebnis ist dasselbe.
Gieß das Wasser aus und es wird Luft in den Spritzen sein. Lassen Sie uns die Erfahrung wiederholen. Im Laufe des Experiments werden wir sehen, dass das Gas auch Druck in alle Richtungen überträgt. Es gibt nur einen Unterschied zu Flüssigkeit. Wenn Sie den Kolben von einem absenkenSpritze nach unten und fixiere sie mit deinem Finger, dann wird das Gas komprimiert, wenn du auf den Kolben einer anderen Spritze drückst. Sein Volumen nimmt um etwa das Zweifache ab, und der Kolben wird danach streben, nach oben zu springen. Dieses Gas versucht, sein Volumen zu vergrößern, und bewirkt, dass sich der Kolben nach oben bewegt. Bei einer Flüssigkeit wäre das anders, die ließe sich nicht so leicht komprimieren.
Pascalsches Gesetz
Wir untersuchen die Druckübertragung durch Flüssigkeiten und Gase mit Hilfe von Erfahrungswerten. Erfunden hat es der französische Physiker Blaise Pascal. Nehmen Sie eine Hohlkugel, an der ein Glasröhrchen befestigt ist. An verschiedenen Stellen des Balls (oben, seitlich, unten) befinden sich kleine Löcher. In das Rohr wird ein Kolben eingesetzt. Dies ist ein spezielles Gerät zur Demonstration des Pascalschen Gesetzes.
Fülle den Ballon durch den Schlauch mit Wasser, um zu sehen, wie er sich verhält. Obwohl die Schwerkraft von oben nach unten auf den Ball wirkt, fließen Wassertropfen schräg, seitlich und sogar nach oben aus den Löchern des Balls. Natürlich weichen sie leicht von ihrer ursprünglichen Richtung ab, weil die Schwerkraft auf sie einwirkt. Wir sehen, dass der auf das Wasser ausgeübte Druck in alle Richtungen übertragen wird.
Wenn wir anstelle von Wasser Rauch nehmen und dieses Experiment durchführen, werden wir die Druckübertragung in einem Gas mit unseren eigenen Augen beobachten, denn Rauch ist ein Gas, das mit kleinen Ruß- oder Teerpartikeln gefärbt ist. Aufgrund der Tatsache, dass es sehr leicht ist, wird es nicht so stark von der Schwerkraft beeinflusst, es wird nicht so stark von seiner ursprünglichen Position abweichen wie Wasserströme. Daraus können wir schließen: der ausgeübte Druckauf eine Flüssigkeit oder ein Gas, wird ohne Kraftänderung auf jeden Punkt der Flüssigkeit und des Gases in alle Richtungen übertragen. Dies ist das Pascalsche Gesetz für Flüssigkeiten und Gase. Formel: P=F/S wobei P der Druck ist. Sie ist gleich dem Verhältnis der Kraft F zur Fläche S, auf die sie senkrecht wirkt.
