Pascali seadus vedelike ja gaaside kohta ütleb, et aines leviv rõhk ei muuda selle tugevust ja kandub kõikidesse suundadesse võrdselt. Vedelad ja gaasilised ained käituvad rõhu all mõningate erinevustega. Erinevus on tingitud osakeste käitumisest ning gaaside ja vedelike kaalust. Artiklis käsitleme seda kõike üksikasjalikult visuaalsete katsete abil.
Kas vedeliku rõhk edastatakse
Võtame silindrilise anuma, mis on ül alt hermeetiliselt suletud kolviga. Sees on vedelik ja kolvi peal on raskus. See avaldab survet jõuga, mis on võrdne selle kaaluga. See rõhk kantakse üle vedelikule. Selle molekulid, erinev alt tahke keha osakestest, võivad üksteise suhtes vab alt liikuda. Nende paigutuses pole ranget järjekorda, need on juhuslikult laiali.
Teadmised funktsioonidesterinevate ainete osakeste liikumine tulevikus aitab meil mõista Pascali seadust vedelike ja gaaside kohta. Kuidas käituvad vedelikumolekulid, kui me neile raskuse survejõuga mõjuvad? Kogemused aitavad meil sellele küsimusele vastata.
Kuidas vedelik rõhu all käitub
Vedeliku mudeliks on klaashelmed ja anuma mudeliks kaaneta kast. Pallid, aga ka vedela aine osakesed, liiguvad anumates vab alt. Võtke kõik esemed, mis on kasti laiusega samad. See jäljendab kolvi.
Vajutage kolb vedelikule. Kuidas selle molekulid käituvad? Näeme, et need suruvad nii anuma põhja kui ka selle seinu. Nad suruvad üksteist ja üritavad kastist välja kukkuda. Kui see oleks päris vedelik, siis kipuks see anumast välja pritsima. Hiljem vedelike ja gaaside Pascali seadust uurides näeme seda ka praktikas. Tänu sellele, et molekulid liiguvad vab alt, kandub raskuse poolt avaldatav rõhk nii külgedele kui alla. Ja mis juhtub, kui asendate vedeliku gaasiga?
Kuidas õhk rõhu all käitub
Oletame, et meil on õhuga täidetud kolviga silinder. Asetage raskus kolvi peale. Kuidas gaasile rakendatav rõhk edastatakse? Kolvi allapoole liikumisel väheneb gaasi ülaosas olevate molekulide vaheline kaugus, kuid mitte kauaks. Gaasi molekulide kiirus on sadu meetreid sekundis. Nende vaheline kaugus on palju suurem kui nende suurus. Nad liiguvad juhuslikes suundades ja põrkuvad üksteisega.
Kui kolblangeb, lukustuvad osakesed lihts alt väiksemas mahus. Seetõttu löövad nad sagedamini vastu anuma seinu ja gaasi mahu vähenedes suureneb selle rõhk. Seda postulaati tuleb meeles pidada, et hiljem oleks lihtsam mõista Pascali seadust vedelike ja gaaside kohta. Löökide arv sekundis ruutsentimeetri kohta on peaaegu sama. See tähendab, et kolvi tekitatav rõhk edastatakse muutumatult kõikides suundades.
Rõhuülekanne erinevates suundades
Pascali seadus, rõhu ülekandumist vedelike ja gaaside poolt ei saa mõista, kui ei saa aru ühest veidrusest: kuidas on nii, et vajutame alla ja rõhk kandub nii alla kui külgedele? Aga kui silindri külge on kinnitatud toru, kas rõhk kandub selle kaudu ülespoole? Katsetame.
Võtke kaks veega täidetud süst alt ja ühendage need toruga. Vaatame, kuidas süstaldes olev vedelik rõhku edasi kandub. Vajutage ühe süstla kolvile. Kolvile ja seega ka vedelikule avaldatav survejõud on suunatud allapoole. Küll aga näeme, et teise süstla kolb tõuseb. Selgub, et toru kaudu edastatav rõhk muudab jõu suunda. Huvitav on see, et süstlaid saab paigutada mitte ainult vertikaalselt, vaid ka üksteise suhtes täisnurga all. Tulemus on sama.
Valage vesi välja ja süstaldesse jääb õhku. Kordame kogemust. Katse käigus näeme, et gaas edastab ka survet igas suunas. Vedelikuga on ainult üks erinevus. Kui langetate ühe kolvisüstal alla ja kinnita see sõrmega, siis teise süstla kolvi vajutades surub gaas kokku. Selle maht väheneb umbes kaks korda ja kolb püüab üles põrgata. See gaas, mis püüab oma mahtu suurendada, paneb kolvi ülespoole liikuma. Vedelikuga oleks teisiti, seda poleks võimalik nii lihts alt kokku suruda.
Pascali seadus
Uurime kogemuse toel rõhu ülekandumist vedelike ja gaaside poolt. Selle leiutas prantsuse füüsik Blaise Pascal. Võtke õõnes kera, mille külge on kinnitatud klaastoru. Palli erinevates osades (ülemine, külg, alumine) on väikesed augud. Toru sisse asetatakse kolb. See on eriseade Pascali seaduse demonstreerimiseks.
Täitke õhupall läbi toru veega, et näha, kuidas see käitub. Kuigi gravitatsioon mõjub pallile ül alt alla, voolavad veetilgad palli aukudest nurga all välja, küljele ja isegi üles. Loomulikult kalduvad need oma algsest suunast veidi kõrvale, sest gravitatsioon mõjub neile. Näeme, et veele avaldatav rõhk kandub edasi igas suunas.
Kui võtame vee asemel suitsu ja teeme selle katse, siis jälgime oma silmaga rõhu ülekandumist gaasis, sest suits on gaas, mis on värvitud väikeste tahma- või tõrvaosakestega. Tänu sellele, et see on väga kerge, ei mõjuta see gravitatsiooni nii palju, see ei kaldu nii palju algsest asendist kui veejoad. Võime järeldada: avaldatud survevedelikul või gaasil, kandub jõudu muutmata vedeliku ja gaasi mis tahes punkti igas suunas. See on Pascali seadus vedelike ja gaaside kohta. Valem: P=F/S kus P on rõhk. See on võrdne jõu F suhtega alasse S, millele see risti mõjub.
