ગેસમાં પરમાણુઓની હિલચાલનું ચિત્ર અધૂરું રહેશે જો આપણે ગેસમાં સ્થિત કોઈપણ શરીરની સપાટી સાથે અણુઓની અથડામણ વિશેના પ્રશ્નોને ધ્યાનમાં ન લઈએ, ખાસ કરીને ગેસ ધરાવતા જહાજની દિવાલો સાથે, અને દરેક સાથે. અન્ય
ખરેખર, અવ્યવસ્થિત હલનચલન કરતી વખતે, અણુઓ સમયાંતરે જહાજની દિવાલો અથવા અન્ય શરીરની સપાટી પર એકદમ ટૂંકા અંતરે આવે છે. તે જ રીતે, પરમાણુઓ એકબીજાની તદ્દન નજીક આવી શકે છે. આ કિસ્સામાં, વાયુના અણુઓ વચ્ચે અથવા વાયુના પરમાણુ અને દિવાલના પદાર્થના અણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો ઉદ્ભવે છે, જે અંતર સાથે ખૂબ જ ઝડપથી ઘટે છે. આ દળોના પ્રભાવ હેઠળ, ગેસના અણુઓ તેમની હિલચાલની દિશા બદલી નાખે છે. આ પ્રક્રિયા (દિશામાં ફેરફાર), જેમ જાણીતું છે, તેને અથડામણ કહેવામાં આવે છે.
ગેસના વર્તનમાં પરમાણુઓ વચ્ચેની અથડામણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. અને અમે તેમને પછીથી વિગતવાર અભ્યાસ કરીશું. હવે જહાજની દિવાલો સાથે અથવા ગેસના સંપર્કમાં અન્ય કોઈપણ સપાટી સાથે પરમાણુઓની અથડામણને ધ્યાનમાં લેવી મહત્વપૂર્ણ છે. તે ગેસના પરમાણુઓ અને દિવાલોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે જે ગેસમાંથી દિવાલો દ્વારા અનુભવાતા બળને નિર્ધારિત કરે છે, અને અલબત્ત, દિવાલોમાંથી ગેસ દ્વારા અનુભવાયેલ સમાન વિપરીત નિર્દેશિત બળ. તે સ્પષ્ટ છે કે દિવાલની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ જેટલું વધારે છે, તેટલું વધારે બળ દિવાલ દ્વારા ગેસમાંથી અનુભવાય છે. દિવાલના કદ જેવા અવ્યવસ્થિત પરિબળ પર આધારિત હોય તેવા જથ્થાનો ઉપયોગ ન કરવા માટે, દિવાલ પર ગેસની ક્રિયાને બળ દ્વારા નહીં, પરંતુ લાક્ષણિકતા આપવાનો રિવાજ છે.
દબાણ, એટલે કે દિવાલની સપાટીના એકમ વિસ્તાર દીઠ બળ આ બળ માટે સામાન્ય છે:
કન્ટેનરની દિવાલો પર દબાણ લાવવાની ગેસની ક્ષમતા એ ગેસના મુખ્ય ગુણધર્મોમાંનું એક છે. તે તેના દબાણ દ્વારા છે કે ગેસ મોટેભાગે તેની હાજરી દર્શાવે છે. તેથી, દબાણ એ ગેસની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે.
18મી સદીમાં સૂચવ્યા મુજબ જહાજની દિવાલો પર ગેસનું દબાણ. ડેનિયલ બર્નૌલી, દિવાલો સાથે ગેસના અણુઓની અસંખ્ય અથડામણનું પરિણામ છે. દિવાલો પરના પરમાણુઓની આ અસરો દિવાલ સામગ્રીના કણોના કેટલાક વિસ્થાપન તરફ દોરી જાય છે અને તેથી, તેના વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે. વિકૃત દિવાલ દિવાલ પર લંબરૂપ દરેક બિંદુ પર નિર્દેશિત સ્થિતિસ્થાપક બળ સાથે ગેસ પર કાર્ય કરે છે. આ બળ નિરપેક્ષ મૂલ્યમાં સમાન છે અને દિવાલ પર ગેસ જે બળ સાથે કાર્ય કરે છે તેની વિરુદ્ધ દિશામાં છે.
અથડામણ દરમિયાન દિવાલના પરમાણુઓ સાથે દરેક વ્યક્તિગત પરમાણુની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો અજ્ઞાત હોવા છતાં, તેમ છતાં, મિકેનિક્સના નિયમો તમામ ગેસના અણુઓની સંયુક્ત ક્રિયાથી ઉદ્ભવતા સરેરાશ બળને શોધવાનું શક્ય બનાવે છે, એટલે કે, શોધવા માટે. ગેસનું દબાણ.
ચાલો માની લઈએ કે ગેસ સમાંતર પાઈપ (ફિગ. 2) જેવા આકારના વાસણમાં બંધ છે અને તે ગેસ સંતુલિત સ્થિતિમાં છે. આ કિસ્સામાં, આનો અર્થ એ છે કે ગેસ કન્ટેનરની દિવાલોની તુલનામાં સંપૂર્ણ રીતે આરામ કરે છે: કોઈપણ મનસ્વી દિશામાં આગળ વધતા પરમાણુઓની સંખ્યા સરેરાશ પરમાણુઓની સંખ્યા જેટલી હોય છે જેમની ગતિ વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે.
ચાલો જહાજની એક દિવાલ પરના ગેસના દબાણની ગણતરી કરીએ, ઉદાહરણ તરીકે જમણી બાજુની દિવાલ પર, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે દિવાલની સમાંતર નળીની ધાર સાથે સંકલન અક્ષ Xને દિશામાન કરો. 2. અણુઓના વેગને ગમે તે રીતે નિર્દેશિત કરવામાં આવે તો પણ, અમને X ધરી પરના પરમાણુઓના વેગના અંદાજોમાં જ રસ હશે: દિવાલ તરફ પરમાણુઓ ચોક્કસ ઝડપે આગળ વધે છે.
ચાલો માનસિક રીતે પસંદ કરેલ દીવાલને અડીને એક જાડાઈ A ના ગેસના સ્તરને પસંદ કરીએ. એક સ્થિતિસ્થાપક બળ C તેના પર વિકૃત દિવાલની બાજુથી કાર્ય કરે છે, જે સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન છે
બળ અને ગેસ દિવાલ પર કાર્ય કરે છે. ન્યુટનના બીજા નિયમ મુજબ, બળનો આવેગ (સમયનો ચોક્કસ મનસ્વી સમયગાળો) આપણા સ્તરમાં ગેસના આવેગમાં ફેરફાર સમાન છે. પરંતુ ગેસ સંતુલનની સ્થિતિમાં છે, તેથી સ્તર બળ આવેગની દિશામાં (X અક્ષની સકારાત્મક દિશા સામે) વેગમાં કોઈ વધારો પ્રાપ્ત કરતું નથી. આવું થાય છે કારણ કે, મોલેક્યુલર હિલચાલને કારણે, પસંદ કરેલ સ્તર વિરુદ્ધ દિશામાં આવેગ મેળવે છે અને, અલબત્ત, સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન. તેની ગણતરી કરવી મુશ્કેલ નથી.
સમય જતાં ગેસના અણુઓની અવ્યવસ્થિત હિલચાલ સાથે, ચોક્કસ સંખ્યામાં પરમાણુઓ ડાબેથી જમણે આપણા સ્તરમાં પ્રવેશ કરે છે અને સમાન સંખ્યામાં પરમાણુઓ તેને વિરુદ્ધ દિશામાં - જમણેથી ડાબે છોડી દે છે. આવનારા અણુઓ તેમની સાથે ચોક્કસ આવેગ વહન કરે છે. જેઓ છોડે છે તેઓ વિરુદ્ધ ચિહ્નનો સમાન આવેગ ધરાવે છે, જેથી સ્તર દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલ કુલ આવેગ સ્તરમાં પ્રવેશતા અને છોડતા પરમાણુઓના આવેગના બીજગણિત સરવાળા સમાન હોય છે.
ચાલો સમયસર ડાબી બાજુએ આપણા સ્તરમાં પ્રવેશતા પરમાણુઓની સંખ્યા શોધીએ
આ સમય દરમિયાન, તે પરમાણુઓ કે જે તેનાથી વધુ ન હોય તેવા અંતરે સ્થિત છે તે બધા પ્રશ્નમાં દિવાલના પાયાના ક્ષેત્ર સાથે સમાંતર પાઇપના જથ્થામાં છે) અને લંબાઈ, એટલે કે, વોલ્યુમમાં, નજીક આવી શકે છે. ડાબી બાજુની સીમા જો જહાજના એકમના જથ્થામાં પરમાણુઓ હોય છે, તો દર્શાવેલ વોલ્યુમમાં પરમાણુઓ હોય છે. પરંતુ તેમાંથી માત્ર અડધા ડાબેથી જમણે ખસે છે અને સ્તરમાં પડે છે. બીજો અડધો ભાગ તેનાથી દૂર જાય છે અને સ્તરમાં પ્રવેશતો નથી. પરિણામે, પરમાણુઓ સમય જતાં ડાબેથી જમણે સ્તરમાં પ્રવેશ કરે છે.
તેમાંના દરેકમાં એક વેગ (પરમાણુનો સમૂહ) હોય છે, અને તેમના દ્વારા સ્તરમાં ફાળો આપેલ કુલ વેગ સમાન હોય છે.
તે જ સમય દરમિયાન, સમાન કુલ વેગ સાથે સમાન સંખ્યામાં પરમાણુઓ, પરંતુ વિપરીત ચિહ્ન, સ્તરને છોડી દે છે, જમણેથી ડાબે ખસેડે છે. આમ, સ્તરમાં સકારાત્મક વેગ ધરાવતા પરમાણુઓના આગમનને કારણે અને તેમાંથી નકારાત્મક વેગવાળા પરમાણુઓના પ્રસ્થાનને કારણે, સ્તરના વેગમાં કુલ ફેરફાર બરાબર થાય છે.
તે સ્તરની ગતિમાં આ ફેરફાર છે જે બળના આવેગના પ્રભાવ હેઠળ થવો જોઈએ તે બદલાવની ભરપાઈ કરે છે તેથી, આપણે લખી શકીએ છીએ:
આ સમાનતાની બંને બાજુઓને વિભાજીત કરવાથી આપણને મળે છે:
અત્યાર સુધી, અમે ચુપચાપ ધાર્યું છે કે તમામ ગેસના અણુઓ સમાન વેગ અંદાજ ધરાવે છે. વાસ્તવમાં આ, અલબત્ત, એવું નથી. અને X અક્ષ પર પરમાણુઓની ગતિ અને તેમના અંદાજો, અલબત્ત, વિવિધ અણુઓ માટે અલગ છે. અમે § 12 માં સંતુલન સ્થિતિમાં ગેસના અણુઓના વેગમાં તફાવતના પ્રશ્નને વિગતવાર ધ્યાનમાં લઈશું. હમણાં માટે, ચાલો આપણે સમાવિષ્ટ જથ્થાને બદલીને સંકલન અક્ષો પરના અણુઓના વેગ અને તેમના અનુમાનોમાં તફાવતને ધ્યાનમાં લઈએ. ફોર્મ્યુલા (2.1) માં તેના સરેરાશ મૂલ્ય સાથે જેથી દબાણ માટેનું સૂત્ર (2.1) છે અમે ફોર્મ આપીશું:
દરેક પરમાણુની ગતિ માટે આપણે લખી શકીએ:
(છેલ્લી સમાનતાનો અર્થ એ છે કે સરેરાશ અને વધારાની કામગીરીનો ક્રમ બદલી શકાય છે). પરમાણુ હલનચલનની સંપૂર્ણ અવ્યવસ્થાને લીધે, આપણે ધારી શકીએ છીએ કે ત્રણ સંકલન અક્ષો પરના વેગ અંદાજોના ચોરસના સરેરાશ મૂલ્યો એકબીજા સાથે સમાન છે, એટલે કે.
અને આનો અર્થ છે, ધ્યાનમાં લેતા (2.3), તે
આ અભિવ્યક્તિને સૂત્ર (2.2) માં બદલીને, અમે મેળવીએ છીએ:
અથવા, આ સમાનતાની જમણી બાજુને બે વડે ગુણાકાર અને ભાગાકાર કરવો,
ઉપરોક્ત સરળ તર્ક જહાજની કોઈપણ દિવાલ માટે અને ગેસમાં માનસિક રીતે મૂકી શકાય તેવા કોઈપણ વિસ્તાર માટે માન્ય છે. બધા કિસ્સાઓમાં, અમે સૂત્ર (2.4) દ્વારા વ્યક્ત ગેસ દબાણ માટે પરિણામ મેળવીએ છીએ. સૂત્રમાં મૂલ્ય (2.4) એક ગેસ પરમાણુની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા દર્શાવે છે. તેથી, ગેસનું દબાણ બે તૃતીયાંશ જેટલું છે
ગેસના એકમ વોલ્યુમમાં સમાયેલ પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા.
આ આદર્શ ગેસના ગતિ સિદ્ધાંતના સૌથી મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષોમાંનું એક છે. ફોર્મ્યુલા (2.4) મોલેક્યુલર જથ્થાઓ વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કરે છે, એટલે કે, વ્યક્તિગત પરમાણુ સાથે સંબંધિત જથ્થાઓ અને દબાણ મૂલ્ય કે જે સમગ્ર ગેસને લાક્ષણિકતા આપે છે, એક મેક્રોસ્કોપિક જથ્થો સીધો પ્રાયોગિક રીતે માપવામાં આવે છે. સમીકરણ (2.4) ને ક્યારેક આદર્શ વાયુઓના ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત સમીકરણ કહેવામાં આવે છે.
સ્કીસ સાથે અને વગરનો માણસ.
એક વ્યક્તિ છૂટક બરફ પર ખૂબ મુશ્કેલી સાથે ચાલે છે, દરેક પગલા સાથે ઊંડે ડૂબી જાય છે. પરંતુ, સ્કીસ પહેર્યા પછી, તે લગભગ તેમાં પડ્યા વિના ચાલી શકે છે. શા માટે? સ્કીસ સાથે અથવા વગર, વ્યક્તિ બરફ પર તેના વજનના સમાન બળ સાથે કાર્ય કરે છે. જો કે, આ બળની અસર બંને કિસ્સાઓમાં અલગ-અલગ છે, કારણ કે વ્યક્તિ જે સપાટી પર દબાવી દે છે તે સ્કીસ સાથે અને સ્કીસ વિના અલગ છે. સ્કીસની સપાટીનો વિસ્તાર એકમાત્ર વિસ્તાર કરતા લગભગ 20 ગણો મોટો છે. તેથી, જ્યારે સ્કીસ પર ઊભા હોય ત્યારે, વ્યક્તિ બરફની સપાટીના દરેક ચોરસ સેન્ટિમીટર પર એક બળ સાથે કાર્ય કરે છે જે સ્કીસ વિના બરફ પર ઊભા હોય ત્યારે કરતાં 20 ગણું ઓછું હોય છે.
એક વિદ્યાર્થી, બટનો વડે અખબારને બોર્ડ પર પિન કરીને, દરેક બટન પર સમાન બળથી કાર્ય કરે છે. જો કે, તીક્ષ્ણ છેડા સાથેનું બટન લાકડામાં વધુ સરળતાથી જશે.
આનો અર્થ એ છે કે બળનું પરિણામ ફક્ત તેના મોડ્યુલસ, દિશા અને એપ્લિકેશનના બિંદુ પર જ નહીં, પણ તે સપાટીના ક્ષેત્ર પર પણ આધાર રાખે છે કે જેના પર તે લાગુ થાય છે (તે જે કાર્ય કરે છે તેના પર કાટખૂણે).
ભૌતિક પ્રયોગો દ્વારા આ નિષ્કર્ષની પુષ્ટિ થાય છે.
અનુભવ આપેલ બળની ક્રિયાનું પરિણામ એકમ સપાટીના ક્ષેત્ર પર શું બળ કાર્ય કરે છે તેના પર આધાર રાખે છે.
તમારે નાના બોર્ડના ખૂણામાં નખ ચલાવવાની જરૂર છે. પ્રથમ, બોર્ડમાં દોરેલા નખને રેતી પર તેમના પોઈન્ટ્સ સાથે મૂકો અને બોર્ડ પર વજન મૂકો. આ કિસ્સામાં, નેઇલ હેડ ફક્ત રેતીમાં સહેજ દબાવવામાં આવે છે. પછી અમે બોર્ડને ફેરવીએ છીએ અને ધાર પર નખ મૂકીએ છીએ. આ કિસ્સામાં, સપોર્ટ વિસ્તાર નાનો છે, અને સમાન બળ હેઠળ નખ રેતીમાં નોંધપાત્ર રીતે ઊંડા જાય છે.
અનુભવ. બીજું ઉદાહરણ.
આ બળની ક્રિયાનું પરિણામ સપાટી વિસ્તારના દરેક એકમ પર કયું બળ કાર્ય કરે છે તેના પર આધાર રાખે છે.
ધ્યાનમાં લેવાયેલા ઉદાહરણોમાં, દળોએ શરીરની સપાટી પર લંબરૂપ કાર્ય કર્યું હતું. માણસનું વજન બરફની સપાટી પર લંબરૂપ હતું; બટન પર કામ કરતું બળ બોર્ડની સપાટી પર લંબરૂપ છે.
આ સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર કાટખૂણે અભિનય કરતા બળના ગુણોત્તર સમાન જથ્થાને દબાણ કહેવામાં આવે છે..
દબાણ નક્કી કરવા માટે, સપાટી પર કાટખૂણે કામ કરતા બળને સપાટીના વિસ્તાર દ્વારા વિભાજિત કરવું આવશ્યક છે:
દબાણ = બળ / વિસ્તાર.
ચાલો આ અભિવ્યક્તિમાં સમાવિષ્ટ જથ્થાઓને સૂચિત કરીએ: દબાણ - પી, સપાટી પર કામ કરતું બળ છે એફઅને સપાટી વિસ્તાર - એસ.
પછી આપણને સૂત્ર મળે છે:
p = F/S
તે સ્પષ્ટ છે કે સમાન વિસ્તાર પર કામ કરતું મોટું બળ વધુ દબાણ પેદા કરશે.
દબાણના એકમને આ સપાટી પર લંબરૂપ 1 m2 વિસ્તાર ધરાવતી સપાટી પર 1 N ના બળ દ્વારા ઉત્પાદિત દબાણ તરીકે લેવામાં આવે છે..
દબાણનું એકમ - ન્યૂટન પ્રતિ ચોરસ મીટર(1 N/m2). ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિકના સન્માનમાં બ્લેઝ પાસ્કલ તેને પાસ્કલ કહેવાય છે ( પા). આમ,
1 Pa = 1 N/m2.
દબાણના અન્ય એકમોનો પણ ઉપયોગ થાય છે: હેક્ટોપાસ્કલ (hPa) અને કિલોપાસ્કલ (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0.001 kPa;
1 Pa = 0.01 hPa.
ચાલો સમસ્યાની શરતો લખીએ અને તેને હલ કરીએ.
આપેલ : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?
SI એકમોમાં: S = 0.03 m2
ઉકેલ:
પી = એફ/એસ,
એફ = પી,
પી = g m,
પી= 9.8 N · 45 kg ≈ 450 N,
પી= 450/0.03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa
"જવાબ": p = 15000 Pa = 15 kPa
દબાણ ઘટાડવા અને વધારવાની રીતો.
ભારે ક્રાઉલર ટ્રેક્ટર જમીન પર 40 - 50 kPa જેટલું દબાણ ઉત્પન્ન કરે છે, એટલે કે 45 કિલો વજનવાળા છોકરાના દબાણ કરતાં માત્ર 2 - 3 ગણું વધારે. આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે ટ્રેક ડ્રાઇવને કારણે ટ્રેક્ટરનું વજન મોટા વિસ્તાર પર વિતરિત થાય છે. અને અમે તે સ્થાપિત કર્યું છે સપોર્ટ એરિયા જેટલો મોટો છે, આ સપોર્ટ પર સમાન બળ દ્વારા ઓછું દબાણ ઉત્પન્ન થાય છે .
નીચા અથવા ઉચ્ચ દબાણની જરૂર છે તેના આધારે, સપોર્ટ વિસ્તાર વધે છે અથવા ઘટે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જમીન બાંધવામાં આવી રહેલી ઇમારતના દબાણનો સામનો કરવા માટે, ફાઉન્ડેશનના નીચેના ભાગનો વિસ્તાર વધારવામાં આવે છે.
ટ્રકના ટાયર અને એરોપ્લેન ચેસીસ પેસેન્જર ટાયર કરતા વધુ પહોળા બનાવવામાં આવે છે. રણમાં ડ્રાઇવિંગ માટે રચાયેલ કારના ટાયર ખાસ કરીને પહોળા બનાવવામાં આવે છે.
ભારે વાહનો, જેમ કે ટ્રેક્ટર, ટાંકી અથવા સ્વેમ્પ વાહન, જેમાં ટ્રેકનો મોટો ટેકો વિસ્તાર હોય છે, તે સ્વેમ્પી વિસ્તારોમાંથી પસાર થાય છે જે વ્યક્તિ દ્વારા પસાર થઈ શકતું નથી.
બીજી બાજુ, નાના સપાટી વિસ્તાર સાથે, નાના બળ સાથે મોટા પ્રમાણમાં દબાણ પેદા કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બોર્ડમાં બટન દબાવીએ છીએ, ત્યારે અમે તેના પર લગભગ 50 N ના બળથી કાર્ય કરીએ છીએ. બટનની ટોચનો વિસ્તાર આશરે 1 mm 2 હોવાથી, તેના દ્વારા ઉત્પાદિત દબાણ બરાબર છે:
p = 50 N / 0.000 001 m 2 = 50,000,000 Pa = 50,000 kPa.
સરખામણી માટે, આ દબાણ જમીન પર ક્રોલર ટ્રેક્ટર દ્વારા નાખવામાં આવતા દબાણ કરતાં 1000 ગણું વધારે છે. તમે આવા ઘણા ઉદાહરણો શોધી શકો છો.
કાપવાના સાધનોના બ્લેડ અને વેધન સાધનોના બિંદુઓ (છરીઓ, કાતર, કટર, કરવત, સોય વગેરે) ખાસ તીક્ષ્ણ કરવામાં આવે છે. તીક્ષ્ણ બ્લેડની તીક્ષ્ણ ધાર એક નાનો વિસ્તાર ધરાવે છે, તેથી એક નાનું બળ પણ ઘણું દબાણ બનાવે છે, અને આ સાધન સાથે કામ કરવું સરળ છે.
કટીંગ અને વેધન ઉપકરણો પણ જીવંત પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે: આ દાંત, પંજા, ચાંચ, સ્પાઇક્સ વગેરે છે - તે બધા સખત સામગ્રીથી બનેલા છે, સરળ અને ખૂબ જ તીક્ષ્ણ છે.
દબાણ
તે જાણીતું છે કે ગેસના અણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે.
આપણે પહેલેથી જ જાણીએ છીએ કે વાયુઓ, ઘન અને પ્રવાહીથી વિપરીત, આખા કન્ટેનરને ભરે છે જેમાં તેઓ સ્થિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ સ્ટોર કરવા માટે સ્ટીલ સિલિન્ડર, કારના ટાયરની અંદરની ટ્યુબ અથવા વોલીબોલ. આ કિસ્સામાં, ગેસ સિલિન્ડર, ચેમ્બર અથવા અન્ય કોઈપણ બોડી કે જેમાં તે સ્થિત છે તેની દિવાલો, તળિયે અને ઢાંકણ પર દબાણ લાવે છે. આધાર પર નક્કર શરીરના દબાણ સિવાયના અન્ય કારણોસર ગેસનું દબાણ છે.
તે જાણીતું છે કે ગેસના અણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે. જેમ જેમ તેઓ ખસેડે છે, તેઓ એકબીજા સાથે તેમજ ગેસ ધરાવતા કન્ટેનરની દિવાલો સાથે અથડાય છે. ગેસમાં ઘણા પરમાણુઓ હોય છે, અને તેથી તેમની અસરોની સંખ્યા ખૂબ મોટી છે. ઉદાહરણ તરીકે, 1 સે.મી. 2 ના ક્ષેત્રફળ સાથે સપાટી પરના ઓરડામાં હવાના પરમાણુઓની અસરની સંખ્યાને ત્રેવીસ-અંકની સંખ્યા તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. વ્યક્તિગત પરમાણુનું પ્રભાવ બળ ઓછું હોવા છતાં, જહાજની દિવાલો પરના તમામ અણુઓની અસર નોંધપાત્ર છે - તે ગેસનું દબાણ બનાવે છે.
તેથી, કન્ટેનરની દિવાલો પર (અને ગેસમાં મૂકેલા શરીર પર) ગેસનું દબાણ ગેસના અણુઓની અસરને કારણે થાય છે. .
નીચેના પ્રયોગનો વિચાર કરો. એર પંપ બેલ હેઠળ રબર બોલ મૂકો. તેમાં હવાની થોડી માત્રા હોય છે અને તેનો આકાર અનિયમિત હોય છે. પછી અમે ઈંટની નીચેથી હવાને બહાર કાઢીએ છીએ. બોલનો શેલ, જેની આસપાસ હવા વધુને વધુ દુર્લભ બને છે, ધીમે ધીમે ફૂલે છે અને નિયમિત બોલનો આકાર લે છે.
આ અનુભવને કેવી રીતે સમજાવવો?
કોમ્પ્રેસ્ડ ગેસના સંગ્રહ અને પરિવહન માટે ખાસ ટકાઉ સ્ટીલ સિલિન્ડરોનો ઉપયોગ થાય છે.
અમારા પ્રયોગમાં, ફરતા ગેસના પરમાણુઓ અંદર અને બહાર બોલની દિવાલોને સતત અથડાતા રહે છે. જ્યારે હવાને બહાર કાઢવામાં આવે છે, ત્યારે બોલના શેલની આસપાસ ઘંટડીમાં પરમાણુઓની સંખ્યા ઘટે છે. પરંતુ બોલની અંદર તેમની સંખ્યા બદલાતી નથી. તેથી, શેલની બાહ્ય દિવાલો પર પરમાણુઓની અસરની સંખ્યા આંતરિક દિવાલો પરની અસરોની સંખ્યા કરતા ઓછી બને છે. તેના રબરના શેલનું સ્થિતિસ્થાપક બળ ગેસના દબાણના બળ જેટલું ન થાય ત્યાં સુધી બોલ ફૂલે છે. બોલનો શેલ બોલનો આકાર લે છે. આ દર્શાવે છે કે ગેસ તેની દિવાલો પર બધી દિશામાં સમાન રીતે દબાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સપાટીના ક્ષેત્રફળના ચોરસ સેન્ટીમીટર દીઠ પરમાણુ પ્રભાવોની સંખ્યા બધી દિશામાં સમાન છે. બધી દિશાઓમાં સમાન દબાણ એ ગેસની લાક્ષણિકતા છે અને તે વિશાળ સંખ્યામાં પરમાણુઓની રેન્ડમ હિલચાલનું પરિણામ છે.
ચાલો ગેસનું પ્રમાણ ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરીએ, પરંતુ જેથી તેનો સમૂહ યથાવત રહે. આનો અર્થ એ છે કે ગેસના દરેક ઘન સેન્ટીમીટરમાં વધુ પરમાણુઓ હશે, અને ગેસની ઘનતા વધશે. પછી દિવાલો પર પરમાણુઓની અસરની સંખ્યામાં વધારો થશે, એટલે કે, ગેસનું દબાણ વધશે. અનુભવ દ્વારા આની પુષ્ટિ કરી શકાય છે.
તસ્વીરમાં એકાચની નળી બતાવે છે, જેનો એક છેડો પાતળી રબરની ફિલ્મથી બંધ છે. ટ્યુબમાં પિસ્ટન દાખલ કરવામાં આવે છે. જ્યારે પિસ્ટન અંદર જાય છે, ત્યારે ટ્યુબમાં હવાનું પ્રમાણ ઘટે છે, એટલે કે ગેસ સંકુચિત થાય છે. રબર ફિલ્મ બહારની તરફ વળે છે, જે દર્શાવે છે કે ટ્યુબમાં હવાનું દબાણ વધ્યું છે.
તેનાથી વિપરિત, જેમ જેમ ગેસના સમાન સમૂહનું પ્રમાણ વધે છે તેમ તેમ દરેક ઘન સેન્ટીમીટરમાં પરમાણુઓની સંખ્યા ઘટતી જાય છે. આ વહાણની દિવાલો પરની અસરોની સંખ્યામાં ઘટાડો કરશે - ગેસનું દબાણ ઓછું થશે. ખરેખર, જ્યારે પિસ્ટનને ટ્યુબમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે, ત્યારે હવાનું પ્રમાણ વધે છે અને ફિલ્મ વહાણની અંદર વળે છે. આ ટ્યુબમાં હવાના દબાણમાં ઘટાડો સૂચવે છે. જો ટ્યુબમાં હવાને બદલે અન્ય કોઈ ગેસ હોત તો સમાન ઘટના જોવામાં આવશે.
તેથી, જ્યારે ગેસનું પ્રમાણ ઘટે છે, ત્યારે તેનું દબાણ વધે છે, અને જ્યારે વોલ્યુમ વધે છે, ત્યારે દબાણ ઘટે છે, જો કે ગેસનો સમૂહ અને તાપમાન યથાવત રહે..
જો ગેસને સતત વોલ્યુમ પર ગરમ કરવામાં આવે તો તેનું દબાણ કેવી રીતે બદલાશે? તે જાણીતું છે કે જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે ગેસના અણુઓની ગતિ વધે છે. વધુ ઝડપથી આગળ વધતા, પરમાણુઓ કન્ટેનરની દિવાલો પર વધુ વાર અથડાશે. વધુમાં, દિવાલ પરના પરમાણુની દરેક અસર વધુ મજબૂત હશે. પરિણામે, જહાજની દિવાલો વધુ દબાણ અનુભવશે.
આથી, ગેસનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, બંધ વાસણમાં ગેસનું દબાણ વધારે હોય છે, જો કે ગેસ માસ અને વોલ્યુમ બદલાતા નથી.
આ પ્રયોગો પરથી સામાન્ય રીતે એવું તારણ કાઢી શકાય છે ગેસનું દબાણ વધુ વખત વધે છે અને પરમાણુઓ જહાજની દિવાલો પર અથડાય છે .
વાયુઓને સંગ્રહિત કરવા અને પરિવહન કરવા માટે, તેઓ અત્યંત સંકુચિત છે. તે જ સમયે, તેમનું દબાણ વધે છે, વાયુઓ ખાસ, ખૂબ ટકાઉ સિલિન્ડરોમાં બંધ હોવા જોઈએ. આવા સિલિન્ડરો, ઉદાહરણ તરીકે, સબમરીનમાં સંકુચિત હવા અને વેલ્ડીંગ ધાતુઓમાં વપરાતો ઓક્સિજન ધરાવે છે. અલબત્ત, આપણે હંમેશા યાદ રાખવું જોઈએ કે ગેસ સિલિન્ડરોને ગરમ કરી શકાતા નથી, ખાસ કરીને જ્યારે તેઓ ગેસથી ભરેલા હોય. કારણ કે, જેમ આપણે પહેલાથી જ સમજીએ છીએ, વિસ્ફોટ ખૂબ જ અપ્રિય પરિણામો સાથે થઈ શકે છે.
પાસ્કલનો કાયદો.
પ્રવાહી અથવા ગેસના દરેક બિંદુ પર દબાણ પ્રસારિત થાય છે.
પિસ્ટનનું દબાણ બોલને ભરતા પ્રવાહીના દરેક બિંદુ પર પ્રસારિત થાય છે.
હવે ગેસ.
ઘન પદાર્થોથી વિપરીત, વ્યક્તિગત સ્તરો અને પ્રવાહી અને વાયુના નાના કણો દરેક દિશામાં એકબીજાની સાપેક્ષમાં મુક્તપણે આગળ વધી શકે છે. તે પૂરતું છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાણીને ખસેડવા માટે ગ્લાસમાં પાણીની સપાટી પર થોડું ફૂંકવું. નદી અથવા તળાવ પર, સહેજ પવનની લહેરો દેખાય છે.
ગેસ અને પ્રવાહી કણોની ગતિશીલતા તે સમજાવે છે તેમના પર લાદવામાં આવેલ દબાણ માત્ર બળની દિશામાં જ નહીં, પરંતુ દરેક બિંદુ સુધી પ્રસારિત થાય છે. ચાલો આ ઘટનાને વધુ વિગતવાર ધ્યાનમાં લઈએ.
તસ્વીરમાં, એગેસ (અથવા પ્રવાહી) ધરાવતું જહાજ દર્શાવે છે. કણો સમગ્ર જહાજમાં સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે. જહાજ એક પિસ્ટન દ્વારા બંધ છે જે ઉપર અને નીચે ખસેડી શકે છે.
થોડું બળ લાગુ કરીને, અમે પિસ્ટનને સહેજ અંદરની તરફ જવા માટે દબાણ કરીશું અને તેની નીચે સીધા જ સ્થિત ગેસ (પ્રવાહી) ને સંકુચિત કરીશું. પછી કણો (પરમાણુઓ) આ જગ્યાએ પહેલા કરતા વધુ ગીચતાથી સ્થિત થશે (ફિગ, બી). ગતિશીલતાને લીધે, ગેસના કણો બધી દિશામાં આગળ વધશે. પરિણામે, તેમની ગોઠવણ ફરીથી એકસમાન બનશે, પરંતુ પહેલા કરતાં વધુ ગાઢ (ફિગ. c). તેથી, ગેસનું દબાણ દરેક જગ્યાએ વધશે. આનો અર્થ એ છે કે વધારાનું દબાણ ગેસ અથવા પ્રવાહીના તમામ કણોમાં પ્રસારિત થાય છે. તેથી, જો પિસ્ટનની નજીકના ગેસ (પ્રવાહી) પર દબાણ 1 Pa દ્વારા વધે છે, તો પછી તમામ બિંદુઓ પર અંદરગેસ અથવા પ્રવાહી, દબાણ સમાન રકમ દ્વારા પહેલા કરતા વધારે બનશે. જહાજની દિવાલો, નીચે અને પિસ્ટન પરનું દબાણ 1 Pa વધશે.
પ્રવાહી અથવા ગેસ પર નાખવામાં આવેલું દબાણ બધી દિશામાં સમાન રીતે કોઈપણ બિંદુ સુધી પ્રસારિત થાય છે .
આ નિવેદન કહેવામાં આવે છે પાસ્કલનો કાયદો.
પાસ્કલના કાયદાના આધારે, નીચેના પ્રયોગોને સમજાવવું સરળ છે.
ચિત્ર વિવિધ સ્થળોએ નાના છિદ્રો સાથે હોલો બોલ બતાવે છે. બોલ સાથે એક ટ્યુબ જોડાયેલ છે જેમાં પિસ્ટન નાખવામાં આવે છે. જો તમે દડાને પાણીથી ભરો અને પિસ્ટનને ટ્યુબમાં ધકેલી દો, તો બોલના તમામ છિદ્રોમાંથી પાણી વહેશે. આ પ્રયોગમાં, એક પિસ્ટન ટ્યુબમાં પાણીની સપાટી પર દબાવવામાં આવે છે. પિસ્ટન હેઠળ સ્થિત પાણીના કણો, કોમ્પેક્ટ કરીને, તેના દબાણને અન્ય સ્તરોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે જે ઊંડા પડે છે. આમ, પિસ્ટનનું દબાણ બોલને ભરતા પ્રવાહીના દરેક બિંદુ પર પ્રસારિત થાય છે. પરિણામે, પાણીનો ભાગ બધા છિદ્રોમાંથી વહેતા સમાન પ્રવાહોના સ્વરૂપમાં બોલમાંથી બહાર ધકેલવામાં આવે છે.
જો બોલ ધુમાડાથી ભરેલો હોય, તો જ્યારે પિસ્ટનને ટ્યુબમાં ધકેલવામાં આવે છે, ત્યારે બોલના તમામ છિદ્રોમાંથી ધુમાડાના સમાન પ્રવાહો બહાર આવવાનું શરૂ થશે. આ તેની પુષ્ટિ કરે છે વાયુઓ તેમના પર લાદવામાં આવેલા દબાણને બધી દિશામાં સમાન રીતે પ્રસારિત કરે છે.
પ્રવાહી અને ગેસમાં દબાણ.
પ્રવાહીના વજનના પ્રભાવ હેઠળ, ટ્યુબમાં રબર તળિયે વળાંક આવશે.
પ્રવાહી, પૃથ્વી પરના તમામ પદાર્થોની જેમ, ગુરુત્વાકર્ષણથી પ્રભાવિત થાય છે. તેથી, વાસણમાં રેડવામાં આવતા પ્રવાહીનું દરેક સ્તર તેના વજન સાથે દબાણ બનાવે છે, જે પાસ્કલના નિયમ મુજબ, બધી દિશામાં પ્રસારિત થાય છે. તેથી, પ્રવાહીની અંદર દબાણ હોય છે. આ અનુભવ દ્વારા ચકાસી શકાય છે.
કાચની નળીમાં પાણી રેડવું, જેનું તળિયું છિદ્ર પાતળા રબરની ફિલ્મથી બંધ છે. પ્રવાહીના વજનના પ્રભાવ હેઠળ, ટ્યુબના તળિયે વળાંક આવશે.
અનુભવ બતાવે છે કે રબર ફિલ્મની ઉપર પાણીનો સ્તંભ જેટલો ઊંચો હોય છે, તેટલો તે વળે છે. પરંતુ દર વખતે રબરના તળિયાના વળાંક પછી, ટ્યુબમાં પાણી સમતુલામાં આવે છે (અટકે છે), કારણ કે, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ઉપરાંત, ખેંચાયેલી રબર ફિલ્મનું સ્થિતિસ્થાપક બળ પાણી પર કાર્ય કરે છે.
રબર ફિલ્મ પર કામ કરતી દળો છે |
બંને બાજુએ સમાન છે. |
દૃષ્ટાંત.
તેના પરના ગુરુત્વાકર્ષણના દબાણને કારણે નીચેનો ભાગ સિલિન્ડરથી દૂર ખસી જાય છે.
ચાલો રબરના તળિયા સાથે ટ્યુબને નીચે કરીએ, જેમાં પાણી રેડવામાં આવે છે, બીજા, પાણી સાથેના વિશાળ વાસણમાં. આપણે જોઈશું કે જેમ જેમ ટ્યુબ નીચી થાય છે તેમ, રબરની ફિલ્મ ધીમે ધીમે સીધી થતી જાય છે. ફિલ્મનું સંપૂર્ણ સીધું કરવું એ બતાવે છે કે ઉપર અને નીચેથી તેના પર કામ કરતા દળો સમાન છે. જ્યારે ટ્યુબ અને જહાજમાં પાણીનું સ્તર એકરૂપ થાય છે ત્યારે ફિલ્મનું સંપૂર્ણ સીધુંકરણ થાય છે.
આ જ પ્રયોગ ટ્યુબ સાથે કરી શકાય છે જેમાં રબરની ફિલ્મ બાજુના છિદ્રને આવરી લે છે, જેમ કે આકૃતિ a માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ચાલો આ ટ્યુબને પાણી સાથે બીજા વાસણમાં પાણી સાથે બોળીએ, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, b. અમે જોશું કે ટ્યુબ અને વાસણમાં પાણીનું સ્તર સમાન થતાં જ ફિલ્મ ફરીથી સીધી થઈ જશે. આનો અર્થ એ છે કે રબર ફિલ્મ પર કામ કરતી દળો બધી બાજુઓ પર સમાન છે.
ચાલો એક વાસણ લઈએ જેનું તળિયું દૂર પડી શકે. ચાલો તેને પાણીના બરણીમાં મૂકીએ. તળિયે જહાજની ધાર પર ચુસ્તપણે દબાવવામાં આવશે અને તે પડી જશે નહીં. તે નીચેથી ઉપર તરફ નિર્દેશિત પાણીના દબાણના બળ દ્વારા દબાવવામાં આવે છે.
અમે કાળજીપૂર્વક વાસણમાં પાણી રેડીશું અને તેના તળિયે જોઈશું. જલદી જહાજમાં પાણીનું સ્તર જારમાંના પાણીના સ્તર સાથે મેળ ખાય છે, તે જહાજથી દૂર પડી જશે.
વિભાજનની ક્ષણે, જહાજમાં પ્રવાહીનો એક સ્તંભ તળિયે ઉપરથી નીચે સુધી દબાવવામાં આવે છે, અને સમાન ઊંચાઈના પ્રવાહીના સ્તંભમાંથી દબાણ, પરંતુ બરણીમાં સ્થિત છે, નીચેથી ઉપરથી નીચે સુધી પ્રસારિત થાય છે. આ બંને દબાણ સમાન છે, પરંતુ તળિયે તેના પોતાના ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાને કારણે સિલિન્ડરથી દૂર ખસી જાય છે.
પાણીના પ્રયોગો ઉપર વર્ણવવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ જો તમે પાણીને બદલે અન્ય કોઈ પ્રવાહી લો છો, તો પ્રયોગના પરિણામો સમાન હશે.
તેથી, પ્રયોગો દર્શાવે છે કે પ્રવાહીની અંદર દબાણ હોય છે, અને તે જ સ્તરે તે બધી દિશામાં સમાન હોય છે. ઊંડાણ સાથે દબાણ વધે છે.
વાયુઓ આ સંદર્ભમાં પ્રવાહીથી અલગ નથી, કારણ કે તેમનું વજન પણ છે. પરંતુ આપણે યાદ રાખવું જોઈએ કે ગેસની ઘનતા પ્રવાહીની ઘનતા કરતાં સેંકડો ગણી ઓછી છે. જહાજમાં ગેસનું વજન નાનું છે, અને ઘણા કિસ્સાઓમાં તેના "વજન" દબાણને અવગણી શકાય છે.
જહાજના તળિયે અને દિવાલો પર પ્રવાહી દબાણની ગણતરી.
જહાજના તળિયે અને દિવાલો પર પ્રવાહી દબાણની ગણતરી.
ચાલો વિચાર કરીએ કે તમે વાસણના તળિયે અને દિવાલો પર પ્રવાહીના દબાણની ગણતરી કેવી રીતે કરી શકો છો. ચાલો સૌપ્રથમ લંબચોરસ સમાંતર આકારના જહાજની સમસ્યા હલ કરીએ.
તાકાત એફ, જેની સાથે આ વાસણમાં રેડવામાં આવેલ પ્રવાહી તેના તળિયે દબાય છે, તે વજન જેટલું છે પીકન્ટેનરમાં પ્રવાહી. પ્રવાહીનું વજન તેના સમૂહને જાણીને નક્કી કરી શકાય છે m. સમૂહ, જેમ તમે જાણો છો, સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરી શકાય છે: m = ρ·V. અમે પસંદ કરેલા વાસણમાં રેડવામાં આવેલા પ્રવાહીની માત્રાની ગણતરી કરવી સરળ છે. જો વાસણમાં પ્રવાહી સ્તંભની ઊંચાઈ અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે h, અને વહાણના તળિયેનો વિસ્તાર એસ, તે V = S h.
પ્રવાહી સમૂહ m = ρ·V, અથવા m = ρ S h .
આ પ્રવાહીનું વજન પી = ગ્રામ, અથવા P = g ρ S h.
પ્રવાહીના સ્તંભનું વજન જહાજના તળિયે જે બળ વડે પ્રવાહી દબાવવામાં આવે છે તેટલું જ હોવાથી, વજનને વિભાજિત કરીને પીવિસ્તાર દીઠ એસ, આપણને પ્રવાહીનું દબાણ મળે છે પી:
p = P/S, અથવા p = g·ρ·S·h/S,
અમે જહાજના તળિયે પ્રવાહીના દબાણની ગણતરી માટે એક સૂત્ર મેળવ્યું છે. આ સૂત્ર પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે જહાજના તળિયે પ્રવાહીનું દબાણ ફક્ત પ્રવાહી સ્તંભની ઘનતા અને ઊંચાઈ પર આધારિત છે..
તેથી, મેળવેલા સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને, તમે વાસણમાં રેડવામાં આવેલા પ્રવાહીના દબાણની ગણતરી કરી શકો છો. કોઈપણ આકાર(કડકમાં કહીએ તો, અમારી ગણતરી ફક્ત સીધા પ્રિઝમ અને સિલિન્ડરનો આકાર ધરાવતા જહાજો માટે યોગ્ય છે. સંસ્થા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમોમાં, તે સાબિત થયું હતું કે ફોર્મ્યુલા મનસ્વી આકારના જહાજ માટે પણ સાચું છે). વધુમાં, તેનો ઉપયોગ વહાણની દિવાલો પરના દબાણની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે. પ્રવાહીની અંદરનું દબાણ, નીચેથી ઉપર સુધીના દબાણ સહિત, પણ આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરવામાં આવે છે, કારણ કે સમાન ઊંડાણ પરનું દબાણ બધી દિશામાં સમાન હોય છે.
સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને દબાણની ગણતરી કરતી વખતે p = gρhતમારે ઘનતાની જરૂર છે ρ કિલોગ્રામ પ્રતિ ઘન મીટર (kg/m3), અને પ્રવાહી સ્તંભની ઊંચાઈમાં વ્યક્ત h- મીટરમાં (મી), g= 9.8 N/kg, પછી દબાણ પાસ્કલ્સ (Pa) માં દર્શાવવામાં આવશે.
ઉદાહરણ. જો તેલના સ્તંભની ઊંચાઈ 10 મીટર હોય અને તેની ઘનતા 800 kg/m 3 હોય તો ટાંકીના તળિયે તેલનું દબાણ નક્કી કરો.
ચાલો સમસ્યાની સ્થિતિ લખીએ અને તેને લખીએ.
આપેલ :
ρ = 800 kg/m 3
ઉકેલ :
p = 9.8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80,000 Pa ≈ 80 kPa.
જવાબ આપો : p ≈ 80 kPa.
સંદેશાવ્યવહાર જહાજો.
સંદેશાવ્યવહાર જહાજો.
આકૃતિ રબર ટ્યુબ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા બે જહાજો બતાવે છે. આવા જહાજો કહેવામાં આવે છે વાતચીત. પાણી પીવડાવવાનો ડબ્બો, ચાની કીટલી અને કોફી પોટ એ સંદેશાવ્યવહારના જહાજોના ઉદાહરણો છે. અનુભવથી આપણે જાણીએ છીએ કે પાણી રેડવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના ડબ્બામાં હંમેશા સ્પોટ અને અંદર સમાન સ્તરે હોય છે.
આપણે વારંવાર વાતચીત કરતા જહાજોનો સામનો કરીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, તે ચાની કીટલી, પાણી આપવાનું કેન અથવા કોફી પોટ હોઈ શકે છે. |
સજાતીય પ્રવાહીની સપાટીઓ કોઈપણ આકારના સંદેશાવ્યવહાર જહાજોમાં સમાન સ્તરે સ્થાપિત થાય છે. |
વિવિધ ઘનતાના પ્રવાહી. |
સંદેશાવ્યવહાર વાહિનીઓ સાથે નીચેનો સરળ પ્રયોગ કરી શકાય છે. પ્રયોગની શરૂઆતમાં, અમે મધ્યમાં રબરની નળીને ક્લેમ્પ કરીએ છીએ અને એક નળીમાં પાણી રેડીએ છીએ. પછી અમે ક્લેમ્પ ખોલીએ છીએ, અને પાણી તરત જ બીજી ટ્યુબમાં વહે છે જ્યાં સુધી બંને ટ્યુબમાં પાણીની સપાટી સમાન સ્તરે ન આવે. તમે એક ટ્યુબને ત્રપાઈ સાથે જોડી શકો છો અને બીજીને જુદી જુદી દિશામાં વધારી, નીચી અથવા નમાવી શકો છો. અને આ કિસ્સામાં, જલદી પ્રવાહી શાંત થાય છે, બંને ટ્યુબમાં તેના સ્તરને સમાન કરવામાં આવશે.
કોઈપણ આકાર અને ક્રોસ-સેક્શનના સંદેશાવ્યવહાર જહાજોમાં, સજાતીય પ્રવાહીની સપાટીઓ સમાન સ્તર પર સેટ કરવામાં આવે છે.(જો કે પ્રવાહી ઉપર હવાનું દબાણ સમાન હોય) (ફિગ. 109).
આને નીચે મુજબ ન્યાયી ઠેરવી શકાય. પ્રવાહી એક જહાજમાંથી બીજા વાસણમાં ખસેડ્યા વિના આરામ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે કોઈપણ સ્તરે બંને જહાજોમાં દબાણ સમાન છે. બંને જહાજોમાં પ્રવાહી સમાન છે, એટલે કે તેની સમાન ઘનતા છે. તેથી, તેની ઊંચાઈ સમાન હોવી જોઈએ. જ્યારે આપણે એક કન્ટેનર ઉપાડીએ છીએ અથવા તેમાં પ્રવાહી ઉમેરીએ છીએ, ત્યારે તેમાં દબાણ વધે છે અને દબાણ સંતુલિત થાય ત્યાં સુધી પ્રવાહી બીજા કન્ટેનરમાં જાય છે.
જો એક ઘનતાનું પ્રવાહી એક સંદેશાવ્યવહાર વાસણોમાં રેડવામાં આવે છે, અને બીજી ઘનતાનું પ્રવાહી બીજામાં રેડવામાં આવે છે, તો સંતુલન પર આ પ્રવાહીનું સ્તર સમાન રહેશે નહીં. અને આ સમજી શકાય તેવું છે. આપણે જાણીએ છીએ કે જહાજના તળિયે પ્રવાહીનું દબાણ સ્તંભની ઊંચાઈ અને પ્રવાહીની ઘનતાના સીધા પ્રમાણસર છે. અને આ કિસ્સામાં, પ્રવાહીની ઘનતા અલગ હશે.
જો દબાણ સમાન હોય, તો ઊંચી ઘનતાવાળા પ્રવાહીના સ્તંભની ઊંચાઈ ઓછી ઘનતા (ફિગ.) ધરાવતા પ્રવાહીના સ્તંભની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી હશે.
અનુભવ. હવાના સમૂહને કેવી રીતે નક્કી કરવું.
હવાનું વજન. વાતાવરણીય દબાણ.
વાતાવરણીય દબાણનું અસ્તિત્વ.
વાયુમંડળનું દબાણ જહાજમાં દુર્લભ હવાના દબાણ કરતા વધારે છે.
હવા, પૃથ્વી પરના કોઈપણ શરીરની જેમ, ગુરુત્વાકર્ષણથી પ્રભાવિત થાય છે, અને તેથી હવાનું વજન છે. જો તમે તેના સમૂહને જાણતા હોવ તો હવાના વજનની ગણતરી કરવી સરળ છે.
અમે તમને પ્રાયોગિક રીતે બતાવીશું કે હવાના સમૂહની ગણતરી કેવી રીતે કરવી. આ કરવા માટે, તમારે સ્ટોપર સાથે ટકાઉ કાચનો બોલ અને ક્લેમ્પ સાથે રબરની ટ્યુબ લેવાની જરૂર છે. ચાલો તેમાંથી હવા પંપ કરીએ, ટ્યુબને ક્લેમ્બથી ક્લેમ્બ કરીએ અને તેને ભીંગડા પર સંતુલિત કરીએ. પછી, રબરની ટ્યુબ પર ક્લેમ્પ ખોલીને, તેમાં હવા આવવા દો. આ ભીંગડાના સંતુલનને અસ્વસ્થ કરશે. તેને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે, તમારે સ્કેલના અન્ય પાન પર વજન મૂકવું પડશે, જેનો સમૂહ બોલના જથ્થામાં હવાના સમૂહ જેટલો હશે.
પ્રયોગોએ સ્થાપિત કર્યું છે કે 0 °C ના તાપમાન અને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર, 1 m 3 ના જથ્થા સાથે હવાનો સમૂહ 1.29 kg બરાબર છે. આ હવાના વજનની ગણતરી કરવી સરળ છે:
P = g m, P = 9.8 N/kg 1.29 kg ≈ 13 N.
પૃથ્વીની આસપાસના હવાના પરબિડીયું કહેવામાં આવે છે વાતાવરણ (ગ્રીકમાંથી atmos- વરાળ, હવા અને ગોળા- બોલ).
વાતાવરણ, કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહોની ફ્લાઇટના અવલોકનો દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે, તે કેટલાંક હજાર કિલોમીટરની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરે છે.
ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે, વાતાવરણના ઉપરના સ્તરો, સમુદ્રના પાણીની જેમ, નીચેના સ્તરોને સંકુચિત કરે છે. પૃથ્વીની સીધી બાજુમાં આવેલ હવાનું સ્તર સૌથી વધુ સંકુચિત થાય છે અને પાસ્કલના નિયમ મુજબ, તેના પર નાખવામાં આવેલા દબાણને બધી દિશામાં પ્રસારિત કરે છે.
આના પરિણામે, પૃથ્વીની સપાટી અને તેના પર સ્થિત શરીર હવાની સંપૂર્ણ જાડાઈથી દબાણ અનુભવે છે, અથવા, જેમ કે સામાન્ય રીતે આવા કિસ્સાઓમાં કહેવામાં આવે છે, અનુભવ વાતાવરણીય દબાણ .
વાતાવરણીય દબાણનું અસ્તિત્વ ઘણી ઘટનાઓને સમજાવી શકે છે જેનો આપણે જીવનમાં સામનો કરીએ છીએ. ચાલો તેમાંથી કેટલાકને જોઈએ.
આકૃતિ કાચની નળી બતાવે છે, જેની અંદર એક પિસ્ટન છે જે ટ્યુબની દિવાલો સાથે ચુસ્તપણે બંધબેસે છે. ટ્યુબનો અંત પાણીમાં નીચે આવે છે. જો તમે પિસ્ટન ઉપાડશો, તો તેની પાછળ પાણી વધશે.
આ ઘટનાનો ઉપયોગ પાણીના પંપ અને અન્ય કેટલાક ઉપકરણોમાં થાય છે.
આકૃતિ એક નળાકાર પાત્ર બતાવે છે. તે સ્ટોપરથી બંધ છે જેમાં નળ સાથેની નળી નાખવામાં આવે છે. પંપ વડે જહાજમાંથી હવા બહાર કાઢવામાં આવે છે. પછી ટ્યુબનો અંત પાણીમાં મૂકવામાં આવે છે. જો તમે હવે નળ ખોલશો, તો પાણી વાસણની અંદરના ભાગમાં ફુવારાની જેમ છાંટી જશે. પાણી જહાજમાં પ્રવેશે છે કારણ કે વાતાવરણીય દબાણ જહાજમાં દુર્લભ હવાના દબાણ કરતા વધારે છે.
પૃથ્વીનું હવાનું પરબિડીયું શા માટે અસ્તિત્વમાં છે?
તમામ સંસ્થાઓની જેમ, વાયુના અણુઓ જે પૃથ્વીના હવાના પરબિડીયું બનાવે છે તે પૃથ્વી તરફ આકર્ષાય છે.
પરંતુ શા માટે તે બધા પૃથ્વીની સપાટી પર આવતા નથી? પૃથ્વીનું હવાનું પરબિડીયું અને તેનું વાતાવરણ કેવી રીતે સચવાય છે? આ સમજવા માટે, આપણે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે ગેસના અણુઓ સતત અને રેન્ડમ ગતિમાં છે. પરંતુ પછી બીજો પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: શા માટે આ પરમાણુઓ બાહ્ય અવકાશમાં, એટલે કે, અવકાશમાં ઉડી જતા નથી.
પૃથ્વીને સંપૂર્ણપણે છોડવા માટે, સ્પેસશીપ અથવા રોકેટની જેમ, પરમાણુની ગતિ ખૂબ જ ઊંચી હોવી જોઈએ (ઓછામાં ઓછા 11.2 કિમી/સેકન્ડ). આ કહેવાતા છે બીજી એસ્કેપ વેગ. પૃથ્વીના હવાના શેલમાં મોટાભાગના પરમાણુઓની ગતિ આ એસ્કેપ વેગ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે. તેથી, તેમાંના મોટા ભાગના ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા પૃથ્વી સાથે જોડાયેલા છે, માત્ર નગણ્ય સંખ્યામાં પરમાણુઓ પૃથ્વીની બહાર અવકાશમાં ઉડે છે.
પરમાણુઓની અવ્યવસ્થિત હિલચાલ અને તેમના પર ગુરુત્વાકર્ષણની અસરના પરિણામે વાયુના પરમાણુઓ પૃથ્વીની નજીક અવકાશમાં "અવકાશમાં ફરતા" થાય છે, હવાનું પરબિડીયું બનાવે છે, અથવા વાતાવરણ આપણને જાણીતું છે.
માપ દર્શાવે છે કે ઊંચાઈ સાથે હવાની ઘનતા ઝડપથી ઘટે છે. તેથી, પૃથ્વીથી 5.5 કિમીની ઊંચાઈએ, હવાની ઘનતા પૃથ્વીની સપાટી પરની તેની ઘનતા કરતાં 2 ગણી ઓછી છે, 11 કિમીની ઊંચાઈએ - 4 ગણી ઓછી છે, વગેરે. તે જેટલું ઊંચું છે, તેટલું જ દુર્લભ હવા અને અંતે, સૌથી ઉપરના સ્તરોમાં (પૃથ્વીથી સેંકડો અને હજારો કિલોમીટર ઉપર), વાતાવરણ ધીમે ધીમે વાયુહીન અવકાશમાં ફેરવાય છે. પૃથ્વીના હવાના પરબિડીયુંને સ્પષ્ટ સીમા નથી.
કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાને લીધે, કોઈપણ બંધ જહાજમાં ગેસની ઘનતા જહાજના સમગ્ર જથ્થામાં સમાન હોતી નથી. જહાજના તળિયે, ગેસની ઘનતા તેના ઉપરના ભાગો કરતા વધારે છે, તેથી જહાજમાં દબાણ સમાન નથી. તે ટોચ કરતાં વહાણના તળિયે મોટું છે. જો કે, વાસણમાં રહેલા ગેસ માટે, ઘનતા અને દબાણમાં આ તફાવત એટલો નાનો છે કે ઘણા કિસ્સાઓમાં તેને સંપૂર્ણપણે અવગણી શકાય છે, ફક્ત તેના વિશે જાણીતું છે. પરંતુ કેટલાક હજાર કિલોમીટરથી વધુ વિસ્તરેલા વાતાવરણ માટે, આ તફાવત નોંધપાત્ર છે.
વાતાવરણીય દબાણ માપવા. ટોરીસેલીનો અનુભવ.
પ્રવાહી સ્તંભ (§ 38) ના દબાણની ગણતરી માટે સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને વાતાવરણીય દબાણની ગણતરી કરવી અશક્ય છે. આવી ગણતરી માટે, તમારે વાતાવરણની ઊંચાઈ અને હવાની ઘનતા જાણવાની જરૂર છે. પરંતુ વાતાવરણની કોઈ ચોક્કસ સીમા હોતી નથી, અને વિવિધ ઊંચાઈએ હવાની ઘનતા અલગ હોય છે. જો કે, ઇટાલિયન વૈજ્ઞાનિક દ્વારા 17મી સદીમાં પ્રસ્તાવિત પ્રયોગનો ઉપયોગ કરીને વાતાવરણીય દબાણ માપી શકાય છે. ઇવેન્જેલિસ્ટા ટોરીસેલી , ગેલિલિયોનો વિદ્યાર્થી.
ટોરીસેલીના પ્રયોગમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: લગભગ 1 મીટર લાંબી કાચની નળી, એક છેડે સીલબંધ, પારોથી ભરેલી છે. પછી, ટ્યુબના બીજા છેડાને ચુસ્તપણે બંધ કરીને, તેને ફેરવવામાં આવે છે અને પારાના કપમાં નીચે કરવામાં આવે છે, જ્યાં નળીનો આ છેડો પારાના સ્તર હેઠળ ખોલવામાં આવે છે. પ્રવાહી સાથેના કોઈપણ પ્રયોગની જેમ, પારાના ભાગને કપમાં રેડવામાં આવે છે, અને તેનો ભાગ ટ્યુબમાં રહે છે. ટ્યુબમાં બાકી રહેલા પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ આશરે 760 મીમી છે. ટ્યુબની અંદર પારાની ઉપર કોઈ હવા નથી, હવા વગરની જગ્યા છે, તેથી આ ટ્યુબની અંદર પારાના સ્તંભ પર કોઈ ગેસ ઉપરથી દબાણ કરતું નથી અને માપને અસર કરતું નથી.
ટોરીસેલી, જેમણે ઉપર વર્ણવેલ પ્રયોગનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો, તેણે પણ તેની સમજૂતી આપી. વાતાવરણ કપમાં પારાની સપાટી પર દબાય છે. બુધ સમતુલામાં છે. આનો અર્થ એ છે કે ટ્યુબમાં દબાણ સ્તર પર છે આહ 1 (આકૃતિ જુઓ) વાતાવરણીય દબાણ સમાન છે. જ્યારે વાતાવરણીય દબાણ બદલાય છે, ત્યારે ટ્યુબમાં પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ પણ બદલાય છે. જેમ જેમ દબાણ વધે છે તેમ, સ્તંભ લંબાય છે. જેમ જેમ દબાણ ઘટે છે તેમ, પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ ઘટે છે.
સ્તર aa1 પર ટ્યુબમાં દબાણ ટ્યુબમાં પારાના સ્તંભના વજન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, કારણ કે ટ્યુબના ઉપરના ભાગમાં પારાની ઉપર કોઈ હવા નથી. તે તેને અનુસરે છે વાતાવરણીય દબાણ ટ્યુબમાં પારાના સ્તંભના દબાણ જેટલું છે , એટલે કે
પીએટીએમ = પીપારો
વાતાવરણીય દબાણ જેટલું ઊંચું હશે, ટોરીસેલીના પ્રયોગમાં પારાના સ્તંભ જેટલું ઊંચું હશે. તેથી, વ્યવહારમાં, વાતાવરણીય દબાણને પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ (મિલિમીટર અથવા સેન્ટિમીટરમાં) દ્વારા માપી શકાય છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણીય દબાણ 780 mm Hg છે. કલા. (તેઓ "પારાના મિલીમીટર" કહે છે), આનો અર્થ એ છે કે હવા 780 મીમી ઉંચા પારાના વર્ટિકલ કોલમ જેટલું જ દબાણ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી, આ કિસ્સામાં, વાતાવરણીય દબાણ માટે માપનનું એકમ 1 મિલીમીટર પારો (1 mmHg) છે. ચાલો આ એકમ અને અમને જાણીતા એકમ વચ્ચેનો સંબંધ શોધીએ - પાસ્કલ(પા).
1 mm ની ઊંચાઈ સાથે પારાના સ્તંભ ρ નું દબાણ બરાબર છે:
પી = g·ρ·h, પી= 9.8 N/kg · 13,600 kg/m 3 · 0.001 m ≈ 133.3 Pa.
તેથી, 1 mmHg. કલા. = 133.3 પા.
હાલમાં, વાતાવરણીય દબાણ સામાન્ય રીતે હેક્ટોપાસ્કલ્સ (1 hPa = 100 Pa) માં માપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હવામાન અહેવાલો જાહેર કરી શકે છે કે દબાણ 1013 hPa છે, જે 760 mmHg જેટલું છે. કલા.
દરરોજ ટ્યુબમાં પારાના સ્તંભની ઊંચાઈનું અવલોકન કરીને, ટોરિસેલીએ શોધ્યું કે આ ઊંચાઈ બદલાય છે, એટલે કે, વાતાવરણીય દબાણ સતત નથી, તે વધી શકે છે અને ઘટી શકે છે. ટોરીસેલ્લી એ પણ નોંધ્યું હતું કે વાતાવરણીય દબાણ હવામાનના ફેરફારો સાથે સંકળાયેલું છે.
જો તમે ટોરિસેલીના પ્રયોગમાં વપરાતી પારાની ટ્યુબ સાથે વર્ટિકલ સ્કેલ જોડો છો, તો તમને સૌથી સરળ ઉપકરણ મળશે - પારો બેરોમીટર (ગ્રીકમાંથી બારોસ- ભારેપણું, મીટર- હું માપીશ). તેનો ઉપયોગ વાતાવરણીય દબાણ માપવા માટે થાય છે.
બેરોમીટર - એનરોઇડ.
વ્યવહારમાં, વાતાવરણીય દબાણને માપવા માટે મેટલ બેરોમીટર તરીકે ઓળખાતા મેટલ બેરોમીટરનો ઉપયોગ થાય છે. aneroid (ગ્રીકમાંથી અનુવાદિત - aneroid). આને બેરોમીટર કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેમાં પારો નથી.
એનરોઇડનો દેખાવ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. તેનો મુખ્ય ભાગ લહેરિયાત (લહેરિયું) સપાટી સાથે મેટલ બોક્સ 1 છે (અન્ય આકૃતિ જુઓ). આ બૉક્સમાંથી હવાને બહાર કાઢવામાં આવે છે, અને વાતાવરણીય દબાણને બૉક્સને કચડીને અટકાવવા માટે, તેના ઢાંકણ 2ને સ્પ્રિંગ દ્વારા ઉપરની તરફ ખેંચવામાં આવે છે. જેમ જેમ વાતાવરણીય દબાણ વધે છે તેમ, ઢાંકણ નીચે વળે છે અને વસંતને કડક કરે છે. જેમ જેમ દબાણ ઘટે છે તેમ, સ્પ્રિંગ કેપને સીધી કરે છે. ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ 3 નો ઉપયોગ કરીને સ્પ્રિંગ સાથે સૂચક તીર 4 જોડાયેલ છે, જે દબાણ બદલાય ત્યારે જમણી કે ડાબી તરફ ખસે છે. તીરની નીચે એક સ્કેલ છે, જેના વિભાગો પારાના બેરોમીટરના રીડિંગ્સ અનુસાર ચિહ્નિત થયેલ છે. આમ, સંખ્યા 750, જેની સામે એનરોઇડ સોય ઊભી છે (આકૃતિ જુઓ), તે દર્શાવે છે કે આ ક્ષણે પારાના બેરોમીટરમાં પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ 750 મીમી છે.
તેથી, વાતાવરણીય દબાણ 750 mmHg છે. કલા. અથવા ≈ 1000 hPa.
આગામી દિવસો માટે હવામાનની આગાહી કરવા માટે વાતાવરણીય દબાણનું મૂલ્ય ખૂબ મહત્વનું છે, કારણ કે વાતાવરણીય દબાણમાં ફેરફાર હવામાનમાં થતા ફેરફારો સાથે સંકળાયેલા છે. હવામાનશાસ્ત્રના અવલોકનો માટે બેરોમીટર એ જરૂરી સાધન છે.
વિવિધ ઊંચાઈ પર વાતાવરણીય દબાણ.
પ્રવાહીમાં, દબાણ, જેમ આપણે જાણીએ છીએ, પ્રવાહીની ઘનતા અને તેના સ્તંભની ઊંચાઈ પર આધાર રાખે છે. ઓછી સંકુચિતતાને લીધે, વિવિધ ઊંડાણો પર પ્રવાહીની ઘનતા લગભગ સમાન છે. તેથી, દબાણની ગણતરી કરતી વખતે, અમે તેની ઘનતા સતત ધ્યાનમાં લઈએ છીએ અને માત્ર ઊંચાઈમાં ફેરફારને ધ્યાનમાં લઈએ છીએ.
વાયુઓ સાથે પરિસ્થિતિ વધુ જટિલ છે. વાયુઓ અત્યંત સંકોચનીય છે. અને ગેસ જેટલો વધુ સંકુચિત થાય છે, તેટલી તેની ઘનતા વધારે છે અને તે જેટલું વધારે દબાણ ઉત્પન્ન કરે છે. છેવટે, ગેસનું દબાણ શરીરની સપાટી પર તેના પરમાણુઓની અસર દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.
પૃથ્વીની સપાટી પરના હવાના સ્તરો તેમની ઉપર સ્થિત હવાના તમામ પડતર સ્તરો દ્વારા સંકુચિત થાય છે. પરંતુ સપાટીથી હવાનું સ્તર જેટલું ઊંચું હોય છે, તે જેટલું નબળું સંકુચિત થાય છે, તેની ઘનતા ઓછી હોય છે. તેથી, તે ઓછું દબાણ ઉત્પન્ન કરે છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, બલૂન પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપર આવે છે, તો બલૂન પર હવાનું દબાણ ઓછું થાય છે. આ માત્ર એટલા માટે જ નથી કે તેની ઉપરના હવાના સ્તંભની ઊંચાઈ ઘટે છે, પણ હવાની ઘનતા ઘટવાને કારણે પણ થાય છે. તે તળિયે કરતાં ટોચ પર નાનું છે. તેથી, ઊંચાઈ પર હવાના દબાણની અવલંબન પ્રવાહી કરતાં વધુ જટિલ છે.
અવલોકનો દર્શાવે છે કે દરિયાની સપાટી પરના વિસ્તારોમાં વાતાવરણીય દબાણ સરેરાશ 760 mm Hg છે. કલા.
0 ° સે તાપમાને 760 મીમી ઊંચા પારાના સ્તંભના દબાણના સમાન વાતાવરણીય દબાણને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ કહેવામાં આવે છે..
સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણબરાબર 101,300 Pa = 1013 hPa.
દરિયાની સપાટીથી જેટલી ઊંચાઈ વધારે છે, દબાણ ઓછું થાય છે.
નાના ચઢાણ સાથે, સરેરાશ, દર 12 મીટરના ઉદય માટે, દબાણ 1 mmHg ઘટે છે. કલા. (અથવા 1.33 hPa દ્વારા).
ઊંચાઈ પર દબાણની નિર્ભરતાને જાણીને, તમે બેરોમીટર રીડિંગ્સ બદલીને સમુદ્ર સપાટીથી ઉપરની ઊંચાઈ નક્કી કરી શકો છો. એનોરોઇડ્સ કે જેના દ્વારા દરિયાની સપાટીથી ઉપરની ઊંચાઈ સીધી માપી શકાય તેવા સ્કેલ હોય છે તેને કહેવામાં આવે છે અલ્ટીમીટર . તેઓ ઉડ્ડયન અને પર્વત ચડતા ઉપયોગ થાય છે.
પ્રેશર ગેજ.
આપણે પહેલેથી જ જાણીએ છીએ કે બેરોમીટર્સનો ઉપયોગ વાતાવરણીય દબાણને માપવા માટે થાય છે. વાતાવરણીય દબાણ કરતા વધારે અથવા ઓછા દબાણને માપવા માટે, તેનો ઉપયોગ થાય છે દબાણ ગેજ (ગ્રીકમાંથી મનોસ- દુર્લભ, છૂટક, મીટર- હું માપીશ). પ્રેશર ગેજ છે પ્રવાહીઅને ધાતુ.
|
|
ચાલો પહેલા ઉપકરણ અને ક્રિયા જોઈએ. પ્રવાહી દબાણ ગેજ ખોલો. તેમાં બે પગની કાચની નળી હોય છે જેમાં થોડું પ્રવાહી રેડવામાં આવે છે. પ્રવાહી બંને કોણીમાં સમાન સ્તરે સ્થાપિત થયેલ છે, કારણ કે જહાજની કોણીમાં તેની સપાટી પર ફક્ત વાતાવરણીય દબાણ જ કાર્ય કરે છે.
આવા પ્રેશર ગેજ કેવી રીતે કામ કરે છે તે સમજવા માટે, તેને રબર ટ્યુબ દ્વારા રાઉન્ડ ફ્લેટ બોક્સ સાથે જોડી શકાય છે, જેની એક બાજુ રબરની ફિલ્મથી ઢંકાયેલી હોય છે. જો તમે ફિલ્મ પર તમારી આંગળી દબાવો છો, તો બોક્સ સાથે જોડાયેલ પ્રેશર ગેજ કોણીમાં પ્રવાહીનું સ્તર ઘટશે, અને બીજી કોણીમાં તે વધશે. આ શું સમજાવે છે?
ફિલ્મ પર દબાવતી વખતે, બૉક્સમાં હવાનું દબાણ વધે છે. પાસ્કલના નિયમ મુજબ, દબાણમાં આ વધારો બોક્સ સાથે જોડાયેલ પ્રેશર ગેજ કોણીના પ્રવાહીમાં પ્રસારિત થાય છે. તેથી, આ કોણીમાં પ્રવાહી પરનું દબાણ અન્ય કરતા વધારે હશે, જ્યાં ફક્ત વાતાવરણીય દબાણ પ્રવાહી પર કાર્ય કરે છે. આ વધારાના દબાણના બળ હેઠળ, પ્રવાહી ખસેડવાનું શરૂ કરશે. કોમ્પ્રેસ્ડ એર સાથે કોણીમાં પ્રવાહી ઘટશે, બીજામાં તે વધશે. જ્યારે પ્રેશર ગેજના બીજા પગમાં પ્રવાહીના વધારાના સ્તંભ દ્વારા ઉત્પાદિત દબાણ દ્વારા સંકુચિત હવાના વધારાના દબાણને સંતુલિત કરવામાં આવે ત્યારે પ્રવાહી સંતુલન (સ્ટોપ) પર આવશે.
તમે ફિલ્મ પર જેટલું સખત દબાવશો, તેટલું વધારે પ્રવાહી કૉલમ, તેનું દબાણ વધારે છે. આથી, દબાણમાં ફેરફાર આ વધારાના સ્તંભની ઊંચાઈ દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.
આકૃતિ બતાવે છે કે આવા દબાણ માપક પ્રવાહીની અંદરના દબાણને કેવી રીતે માપી શકે છે. પ્રવાહીમાં ટ્યુબ જેટલી ઊંડી ડૂબી જાય છે, પ્રેશર ગેજ કોણીમાં પ્રવાહી સ્તંભોની ઊંચાઈમાં વધુ તફાવત બને છે., તેથી, અને પ્રવાહી દ્વારા વધુ દબાણ ઉત્પન્ન થાય છે.
જો તમે ઉપકરણ બોક્સને પ્રવાહીની અંદર થોડી ઊંડાઈએ સ્થાપિત કરો છો અને તેને ફિલ્મ સાથે ઉપર, બાજુ અને નીચે ફેરવો છો, તો દબાણ ગેજ રીડિંગ્સ બદલાશે નહીં. તે કેવી રીતે હોવું જોઈએ, કારણ કે પ્રવાહીની અંદર સમાન સ્તરે, દબાણ બધી દિશામાં સમાન હોય છે.
ચિત્ર બતાવે છે મેટલ પ્રેશર ગેજ . આવા પ્રેશર ગેજનો મુખ્ય ભાગ પાઇપમાં વળેલી મેટલ ટ્યુબ છે 1 , જેનો એક છેડો બંધ છે. નળનો ઉપયોગ કરીને ટ્યુબનો બીજો છેડો 4 તે જહાજ સાથે વાતચીત કરે છે જેમાં દબાણ માપવામાં આવે છે. જેમ જેમ દબાણ વધે છે તેમ, ટ્યુબ અનબેન્ડ થાય છે. લિવરનો ઉપયોગ કરીને તેના બંધ છેડાની હિલચાલ 5 અને સેરેશન 3 તીર પર પ્રસારિત 2 , ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ સ્કેલની નજીક ખસેડવું. જ્યારે દબાણ ઘટે છે, ત્યારે ટ્યુબ, તેની સ્થિતિસ્થાપકતાને લીધે, તેની પાછલી સ્થિતિ પર પાછા ફરે છે, અને તીર સ્કેલના શૂન્ય વિભાગમાં પાછો આવે છે.
પિસ્ટન પ્રવાહી પંપ.
અમે અગાઉ ચર્ચા કરેલ પ્રયોગમાં (§ 40), તે સ્થાપિત થયું હતું કે કાચની નળીમાં પાણી, વાતાવરણીય દબાણના પ્રભાવ હેઠળ, પિસ્ટનની પાછળ ઉપરની તરફ વધે છે. આ ક્રિયા તેના પર આધારિત છે. પિસ્ટનપંપ
પંપ આકૃતિમાં યોજનાકીય રીતે બતાવવામાં આવે છે. તેમાં એક સિલિન્ડરનો સમાવેશ થાય છે, જેની અંદર એક પિસ્ટન વહાણની દિવાલોને ચુસ્તપણે અડીને ઉપર અને નીચે ફરે છે. 1 . વાલ્વ સિલિન્ડરના તળિયે અને પિસ્ટનમાં જ સ્થાપિત થાય છે 2 , ફક્ત ઉપરની તરફ ખુલે છે. જ્યારે પિસ્ટન ઉપરની તરફ જાય છે, ત્યારે વાતાવરણીય દબાણના પ્રભાવ હેઠળનું પાણી પાઇપમાં પ્રવેશે છે, નીચલા વાલ્વને ઉપાડે છે અને પિસ્ટનની પાછળ ખસે છે.
જેમ જેમ પિસ્ટન નીચે તરફ જાય છે તેમ, પિસ્ટન હેઠળનું પાણી નીચેના વાલ્વ પર દબાય છે અને તે બંધ થાય છે. તે જ સમયે, પાણીના દબાણ હેઠળ, પિસ્ટનની અંદરનો વાલ્વ ખુલે છે, અને પાણી પિસ્ટનની ઉપરની જગ્યામાં વહે છે. આગલી વખતે જ્યારે પિસ્ટન ઉપરની તરફ જાય છે, ત્યારે તેની ઉપરનું પાણી પણ વધે છે અને આઉટલેટ પાઇપમાં રેડે છે. તે જ સમયે, પિસ્ટનની પાછળ પાણીનો એક નવો ભાગ વધે છે, જે, જ્યારે પિસ્ટનને પાછળથી નીચે કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની ઉપર દેખાશે, અને જ્યારે પંપ ચાલુ હોય ત્યારે આ આખી પ્રક્રિયા ફરીથી અને ફરીથી પુનરાવર્તિત થાય છે.
હાઇડ્રોલિક પ્રેસ.
પાસ્કલનો કાયદો ક્રિયાને સમજાવે છે હાઇડ્રોલિક મશીન (ગ્રીકમાંથી હાઇડ્રોલિક્સ- પાણી). આ એવા મશીનો છે જેનું સંચાલન ગતિના નિયમો અને પ્રવાહીના સંતુલન પર આધારિત છે.
હાઇડ્રોલિક મશીનનો મુખ્ય ભાગ વિવિધ વ્યાસના બે સિલિન્ડર છે, જે પિસ્ટન અને કનેક્ટિંગ ટ્યુબથી સજ્જ છે. પિસ્ટન અને ટ્યુબની નીચેની જગ્યા પ્રવાહી (સામાન્ય રીતે ખનિજ તેલ) થી ભરેલી હોય છે. બંને સિલિન્ડરોમાં પ્રવાહી સ્તંભોની ઊંચાઈ સમાન હોય છે જ્યાં સુધી પિસ્ટન પર કોઈ બળ કાર્ય કરતું નથી.
ચાલો હવે ધારીએ કે દળો એફ 1 અને એફ 2 - પિસ્ટન પર કામ કરતી દળો, એસ 1 અને એસ 2 - પિસ્ટન વિસ્તારો. પ્રથમ (નાના) પિસ્ટન હેઠળ દબાણ બરાબર છે પી 1 = એફ 1 / એસ 1, અને બીજા હેઠળ (મોટા) પી 2 = એફ 2 / એસ 2. પાસ્કલના કાયદા અનુસાર, દબાણ આરામ પર પ્રવાહી દ્વારા તમામ દિશામાં સમાન રીતે પ્રસારિત થાય છે, એટલે કે. પી 1 = પી 2 અથવા એફ 1 / એસ 1 = એફ 2 / એસ 2, તરફથી:
એફ 2 / એફ 1 = એસ 2 / એસ 1 .
તેથી, તાકાત એફ 2 ઘણી વખત વધુ શક્તિ એફ 1 , મોટા પિસ્ટનનું ક્ષેત્રફળ નાના પિસ્ટનના ક્ષેત્રફળ કરતાં કેટલી વાર વધારે છે?. ઉદાહરણ તરીકે, જો મોટા પિસ્ટનનું ક્ષેત્રફળ 500 cm2 છે, અને નાનું 5 cm2 છે, અને 100 N નું બળ નાના પિસ્ટન પર કાર્ય કરે છે, તો 100 ગણું વધારે એટલે કે, 10,000 Nનું બળ આવશે. મોટા પિસ્ટન પર કાર્ય કરો.
આમ, હાઇડ્રોલિક મશીનની મદદથી, નાના બળ સાથે મોટા બળને સંતુલિત કરવું શક્ય છે.
વલણ એફ 1 / એફ 2 શક્તિમાં વધારો દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આપેલ ઉદાહરણમાં, તાકાતમાં વધારો 10,000 N/100 N = 100 છે.
દબાવવા (સ્ક્વિઝિંગ) માટે વપરાતું હાઇડ્રોલિક મશીન કહેવાય છે હાઇડ્રોલિક પ્રેસ .
જ્યાં વધારે બળની જરૂર હોય ત્યાં હાઇડ્રોલિક પ્રેસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેલ મિલોમાં બીજમાંથી તેલ સ્ક્વિઝ કરવા માટે, પ્લાયવુડ, કાર્ડબોર્ડ, પરાગરજ દબાવવા માટે. મેટલર્જિકલ પ્લાન્ટ્સમાં, હાઇડ્રોલિક પ્રેસનો ઉપયોગ સ્ટીલ મશીન શાફ્ટ, રેલરોડ વ્હીલ્સ અને અન્ય ઘણા ઉત્પાદનો બનાવવા માટે થાય છે. આધુનિક હાઇડ્રોલિક પ્રેસ દસ અને લાખો ન્યૂટનના દળોનો વિકાસ કરી શકે છે.
હાઇડ્રોલિક પ્રેસની રચના આકૃતિમાં યોજનાકીય રીતે બતાવવામાં આવી છે. દબાયેલ બોડી 1 (A) મોટા પિસ્ટન 2 (B) સાથે જોડાયેલા પ્લેટફોર્મ પર મૂકવામાં આવે છે. નાના પિસ્ટન 3 (D) ની મદદથી, પ્રવાહી પર ઉચ્ચ દબાણ બનાવવામાં આવે છે. આ દબાણ સિલિન્ડરો ભરતા પ્રવાહીના દરેક બિંદુ પર પ્રસારિત થાય છે. તેથી, સમાન દબાણ બીજા, મોટા પિસ્ટન પર કાર્ય કરે છે. પરંતુ 2જી (મોટા) પિસ્ટનનું ક્ષેત્રફળ નાનાના ક્ષેત્રફળ કરતા વધારે હોવાથી, તેના પર કામ કરતું બળ પિસ્ટન 3 (ડી) પર કાર્ય કરતા બળ કરતા વધારે હશે. આ બળના પ્રભાવ હેઠળ, પિસ્ટન 2 (બી) વધશે. જ્યારે પિસ્ટન 2 (B) વધે છે, ત્યારે શરીર (A) સ્થિર ઉપલા પ્લેટફોર્મની સામે રહે છે અને સંકુચિત થાય છે. પ્રેશર ગેજ 4 (M) પ્રવાહીના દબાણને માપે છે. જ્યારે પ્રવાહીનું દબાણ અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય કરતાં વધી જાય ત્યારે સલામતી વાલ્વ 5 (P) આપમેળે ખુલે છે.
નાના સિલિન્ડરથી મોટા સિલિન્ડર સુધી, પ્રવાહીને નાના પિસ્ટન 3 (ડી) ની વારંવાર હલનચલન દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે. આ નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવે છે. જ્યારે નાનો પિસ્ટન (D) વધે છે, ત્યારે વાલ્વ 6 (K) ખુલે છે અને પિસ્ટનની નીચેની જગ્યામાં પ્રવાહી ખેંચાય છે. જ્યારે પ્રવાહી દબાણના પ્રભાવ હેઠળ નાના પિસ્ટનને નીચે કરવામાં આવે છે, ત્યારે વાલ્વ 6 (K) બંધ થાય છે, અને વાલ્વ 7 (K") ખુલે છે, અને પ્રવાહી મોટા જહાજમાં વહે છે.
તેમાં ડૂબેલા શરીર પર પાણી અને ગેસની અસર.
પાણીની અંદર આપણે સરળતાથી એવા પથ્થરને ઉપાડી શકીએ છીએ જેને હવામાં ઉઠાવવો મુશ્કેલ હોય છે. જો તમે કોર્કને પાણીની નીચે મૂકો છો અને તેને તમારા હાથમાંથી છોડો છો, તો તે તરતી રહેશે. આ ઘટનાઓ કેવી રીતે સમજાવી શકાય?
આપણે જાણીએ છીએ (§ 38) કે પ્રવાહી જહાજના તળિયે અને દિવાલો પર દબાવવામાં આવે છે. અને જો પ્રવાહીની અંદર થોડું નક્કર શરીર મૂકવામાં આવે છે, તો તે પણ જહાજની દિવાલોની જેમ દબાણને આધિન રહેશે.
ચાલો આપણે તેમાં ડૂબેલા શરીર પર પ્રવાહીમાંથી કાર્ય કરતા બળોને ધ્યાનમાં લઈએ. તર્ક કરવાનું સરળ બનાવવા માટે, ચાલો એક શરીર પસંદ કરીએ કે જે પ્રવાહીની સપાટીની સમાંતર પાયા સાથે સમાંતર પાઇપનો આકાર ધરાવતું હોય (ફિગ.). શરીરના બાજુના ચહેરા પર કાર્ય કરતી દળો જોડીમાં સમાન હોય છે અને એકબીજાને સંતુલિત કરે છે. આ દળોના પ્રભાવ હેઠળ, શરીર સંકોચન કરે છે. પરંતુ શરીરના ઉપલા અને નીચલા કિનારીઓ પર કાર્ય કરતી દળો સમાન નથી. ટોચની ધાર ઉપરથી બળ દ્વારા દબાવવામાં આવે છે એફપ્રવાહીની ઊંચી 1 કૉલમ h 1. નીચલા ધારના સ્તરે, દબાણ ઊંચાઈ સાથે પ્રવાહીના સ્તંભનું ઉત્પાદન કરે છે h 2. આ દબાણ, જેમ આપણે જાણીએ છીએ (§ 37), પ્રવાહીની અંદર બધી દિશામાં પ્રસારિત થાય છે. પરિણામે, શરીરના નીચલા ચહેરા પર બળ સાથે નીચેથી ઉપર સુધી એફ 2 ઉચ્ચ પ્રવાહીના સ્તંભને દબાવો h 2. પણ h 2 વધુ h 1, તેથી, બળ મોડ્યુલસ એફ 2 વધુ પાવર મોડ્યુલ એફ 1. તેથી, શરીરને બળ સાથે પ્રવાહીમાંથી બહાર ધકેલવામાં આવે છે એફ Vt, દળોમાં તફાવત સમાન એફ 2 - એફ 1, એટલે કે.
|
|
પરંતુ S·h = V, જ્યાં V એ સમાંતર પાઇપનું જથ્થા છે, અને ρ f · V = m f એ સમાંતર પાઇપના જથ્થામાં પ્રવાહીનું દળ છે. આથી, F આઉટ = g m w = P w, એટલે કે બોયન્ટ ફોર્સ તેમાં ડૂબેલા શરીરના જથ્થામાં પ્રવાહીના વજન જેટલું હોય છે(ઉત્સાહક બળ એમાં ડૂબેલા શરીરના જથ્થાના સમાન વોલ્યુમના પ્રવાહીના વજન જેટલું છે). શરીરને પ્રવાહીમાંથી બહાર ધકેલતા બળનું અસ્તિત્વ પ્રાયોગિક રીતે શોધવું સરળ છે. તસ્વીરમાં એઅંતમાં એરો પોઇન્ટર સાથે સ્પ્રિંગમાંથી લટકાવેલું શરીર બતાવે છે. તીર ત્રપાઈ પર વસંતના તાણને ચિહ્નિત કરે છે. જ્યારે શરીરને પાણીમાં છોડવામાં આવે છે, ત્યારે વસંત સંકુચિત થાય છે (ફિગ. b). વસંતનું સમાન સંકોચન પ્રાપ્ત થશે જો તમે શરીર પર નીચેથી ઉપર સુધી કેટલાક બળ સાથે કાર્ય કરો છો, ઉદાહરણ તરીકે, તમારા હાથથી દબાવો (લિફ્ટ). તેથી, અનુભવ તેની પુષ્ટિ કરે છે પ્રવાહીમાં રહેલા શરીર પર બળ દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે જે શરીરને પ્રવાહીમાંથી બહાર ધકેલી દે છે. જેમ આપણે જાણીએ છીએ, પાસ્કલનો નિયમ વાયુઓને પણ લાગુ પડે છે. તેથી જ ગેસમાં રહેલા શરીર એક બળને આધિન હોય છે જે તેમને ગેસમાંથી બહાર ધકેલે છે. આ બળના પ્રભાવ હેઠળ, ફુગ્ગાઓ ઉપરની તરફ વધે છે. શરીરને ગેસમાંથી બહાર ધકેલતા બળનું અસ્તિત્વ પણ પ્રાયોગિક રીતે જોઈ શકાય છે. અમે ટૂંકા સ્કેલ પેનમાંથી સ્ટોપર સાથે કાચનો બોલ અથવા મોટા ફ્લાસ્કને લટકાવીએ છીએ. ભીંગડા સંતુલિત છે. પછી ફ્લાસ્ક (અથવા બોલ) ની નીચે એક પહોળું વાસણ મૂકવામાં આવે છે જેથી તે સમગ્ર ફ્લાસ્કને ઘેરી લે. જહાજ કાર્બન ડાયોક્સાઇડથી ભરેલું છે, જેની ઘનતા હવાની ઘનતા કરતા વધારે છે (તેથી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ નીચે ડૂબી જાય છે અને જહાજને ભરે છે, તેમાંથી હવાને વિસ્થાપિત કરે છે). આ કિસ્સામાં, ભીંગડાનું સંતુલન ખલેલ પહોંચે છે. સસ્પેન્ડેડ ફ્લાસ્ક સાથેનો કપ ઉપરની તરફ વધે છે (ફિગ.). કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં ડૂબેલ ફ્લાસ્ક હવામાં તેના પર કાર્ય કરતા બળ કરતાં વધુ ઉછાળાવાળા બળનો અનુભવ કરે છે. બળ કે જે શરીરને પ્રવાહી અથવા વાયુમાંથી બહાર કાઢે છે તે આ શરીર પર લાગુ ગુરુત્વાકર્ષણ બળની વિરુદ્ધ દિશામાન થાય છે.. તેથી, પ્રોલકોસ્મોસ). આ જ કારણ છે કે પાણીમાં આપણે ક્યારેક સરળતાથી એવા શરીરને ઉપાડી લઈએ છીએ જેને હવામાં પકડી રાખવામાં આપણને મુશ્કેલી પડે છે. એક નાની ડોલ અને એક નળાકાર શરીર વસંતથી સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે (ફિગ., એ). ત્રપાઈ પરનું તીર વસંતના ખેંચાણને ચિહ્નિત કરે છે. તે હવામાં શરીરનું વજન દર્શાવે છે. શરીરને ઉપાડ્યા પછી, કાસ્ટિંગ ટ્યુબના સ્તરે પ્રવાહીથી ભરેલું કાસ્ટિંગ જહાજ તેની નીચે મૂકવામાં આવે છે. જે પછી શરીર સંપૂર્ણપણે પ્રવાહીમાં ડૂબી જાય છે (ફિગ., બી). તે જ સમયે પ્રવાહીનો એક ભાગ, જેનું પ્રમાણ શરીરના જથ્થા જેટલું છે, રેડવામાં આવે છેગ્લાસમાં રેડતા વાસણમાંથી. વસંત સંકોચન થાય છે અને સ્પ્રિંગ પોઇન્ટર વધે છે, જે પ્રવાહીમાં શરીરના વજનમાં ઘટાડો દર્શાવે છે. આ કિસ્સામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ ઉપરાંત, અન્ય બળ શરીર પર કાર્ય કરે છે, તેને પ્રવાહીમાંથી બહાર કાઢે છે. જો કાચમાંથી પ્રવાહી ઉપલા ડોલમાં રેડવામાં આવે છે (એટલે કે, પ્રવાહી જે શરીર દ્વારા વિસ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું), તો સ્પ્રિંગ પોઇન્ટર તેની પ્રારંભિક સ્થિતિ (ફિગ., c) પર પાછા આવશે.
આ અનુભવના આધારે એવું તારણ કાઢી શકાય છે સંપૂર્ણપણે પ્રવાહીમાં ડૂબેલા શરીરને બહાર ધકેલતું બળ આ શરીરના જથ્થામાં પ્રવાહીના વજન જેટલું હોય છે . અમને § 48 માં સમાન નિષ્કર્ષ મળ્યો. જો કોઈ ગેસમાં ડૂબેલા શરીર સાથે સમાન પ્રયોગ કરવામાં આવે, તો તે બતાવશે શરીરને ગેસમાંથી બહાર ધકેલતું બળ પણ શરીરના જથ્થામાં લેવાયેલા ગેસના વજન જેટલું હોય છે. . પ્રવાહી અથવા વાયુમાંથી શરીરને બહાર ધકેલતું બળ કહેવાય છે આર્કિમીડિયન બળ, વૈજ્ઞાનિકના સન્માનમાં આર્કિમિડીઝ , જેણે સૌપ્રથમ તેનું અસ્તિત્વ દર્શાવ્યું અને તેની કિંમતની ગણતરી કરી. તેથી, અનુભવે પુષ્ટિ કરી છે કે આર્કિમીડીયન (અથવા ઉત્સાહી) બળ શરીરના જથ્થામાં પ્રવાહીના વજન જેટલું છે, એટલે કે. એફ A = પી f = g mઅને શરીર દ્વારા વિસ્થાપિત પ્રવાહી mf નું દળ તેની ઘનતા ρf અને પ્રવાહીમાં ડૂબેલા શરીર Vt ના જથ્થા દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે (કારણ કે Vf - શરીર દ્વારા વિસ્થાપિત પ્રવાહીનું પ્રમાણ Vt જેટલું છે - ડૂબેલા શરીરનું પ્રમાણ પ્રવાહીમાં), એટલે કે m f = ρ f · V t પછી આપણને મળે છે: એફ A= g·ρઅને · વીટી પરિણામે, આર્કિમીડિયન બળ એ પ્રવાહીની ઘનતા પર આધાર રાખે છે જેમાં શરીર ડૂબી જાય છે અને આ શરીરના જથ્થા પર. પરંતુ તે નિર્ભર નથી, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહીમાં ડૂબેલા શરીરના પદાર્થની ઘનતા પર, કારણ કે આ જથ્થો પરિણામી સૂત્રમાં શામેલ નથી. ચાલો હવે પ્રવાહી (અથવા ગેસ) માં ડૂબેલા શરીરનું વજન નક્કી કરીએ. આ કિસ્સામાં શરીર પર કાર્ય કરતી બે શક્તિઓ વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત હોવાથી (ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નીચે તરફ છે, અને આર્કિમીડિયન બળ ઉપરની તરફ છે), તો પ્રવાહી P 1 માં શરીરનું વજન તેના વજન કરતા ઓછું હશે. શૂન્યાવકાશમાં શરીર પી = ગ્રામઆર્કિમીડિયન બળ પર એફ A = g m w (ક્યાં m g - શરીર દ્વારા વિસ્થાપિત પ્રવાહી અથવા ગેસનો સમૂહ). આમ, જો શરીર પ્રવાહી અથવા ગેસમાં ડૂબી જાય છે, તો તે પ્રવાહી અથવા ગેસ જેટલું વજન ગુમાવે છે.. ઉદાહરણ. દરિયાના પાણીમાં 1.6 મીટર 3 ના જથ્થા સાથે પથ્થર પર કામ કરતું ઉત્સાહી બળ નક્કી કરો. ચાલો સમસ્યાની શરતો લખીએ અને તેને હલ કરીએ. જ્યારે ફ્લોટિંગ બોડી પ્રવાહીની સપાટી પર પહોંચે છે, ત્યારે તેની વધુ ઉપરની ગતિ સાથે આર્કિમીડિયન બળ ઘટશે. શા માટે? પરંતુ કારણ કે પ્રવાહીમાં ડૂબેલા શરીરના ભાગનું પ્રમાણ ઘટશે, અને આર્કિમીડિયન બળ તેમાં ડૂબેલા શરીરના ભાગના જથ્થામાં પ્રવાહીના વજન જેટલું છે. જ્યારે આર્કિમીડીયન બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જેટલું થાય છે, ત્યારે શરીર અટકી જશે અને પ્રવાહીની સપાટી પર તરતા રહેશે, તેમાં આંશિક રીતે ડૂબી જશે. પરિણામી નિષ્કર્ષ પ્રાયોગિક રીતે સરળતાથી ચકાસી શકાય છે. ડ્રેનેજ વાસણમાં ડ્રેનેજ ટ્યુબના સ્તર સુધી પાણી રેડવું. આ પછી, અમે ફ્લોટિંગ બોડીને જહાજમાં નિમજ્જન કરીશું, અગાઉ તેને હવામાં વજન આપીને. પાણીમાં ઉતર્યા પછી, શરીર તેમાં ડૂબેલા શરીરના ભાગના જથ્થાના બરાબર પાણીના જથ્થાને વિસ્થાપિત કરે છે. આ પાણીનું વજન કર્યા પછી, આપણે જોયું કે તેનું વજન (આર્કિમિડિયન બળ) તરતા શરીર પર કાર્ય કરતા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અથવા હવામાં આ શરીરના વજન જેટલું છે. પાણી, આલ્કોહોલ, મીઠાના દ્રાવણ - વિવિધ પ્રવાહીમાં તરતા અન્ય કોઈપણ શરીર સાથે સમાન પ્રયોગો કર્યા પછી, તમે ખાતરી કરી શકો છો કે જો કોઈ શરીર પ્રવાહીમાં તરતું હોય, તો તેના દ્વારા વિસ્થાપિત પ્રવાહીનું વજન હવામાં આ શરીરના વજન જેટલું હોય છે.. તે સાબિત કરવું સરળ છે જો ઘન ઘન પદાર્થની ઘનતા પ્રવાહીની ઘનતા કરતા વધારે હોય, તો શરીર આવા પ્રવાહીમાં ડૂબી જાય છે. ઓછી ઘનતા ધરાવતું શરીર આ પ્રવાહીમાં તરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, લોખંડનો ટુકડો પાણીમાં ડૂબી જાય છે પરંતુ પારામાં તરતો રહે છે. એક શરીર જેની ઘનતા પ્રવાહીની ઘનતા જેટલી હોય છે તે પ્રવાહીની અંદર સંતુલનમાં રહે છે. બરફ પાણીની સપાટી પર તરે છે કારણ કે તેની ઘનતા પાણીની ઘનતા કરતા ઓછી છે. પ્રવાહીની ઘનતાની તુલનામાં શરીરની ઘનતા જેટલી ઓછી હોય છે, શરીરનો ઓછો ભાગ પ્રવાહીમાં ડૂબી જાય છે. . શરીર અને પ્રવાહીની સમાન ઘનતા પર, શરીર કોઈપણ ઊંડાઈએ પ્રવાહીની અંદર તરે છે. બે અવ્યવસ્થિત પ્રવાહી, ઉદાહરણ તરીકે પાણી અને કેરોસીન, તેમની ઘનતા અનુસાર જહાજમાં સ્થિત છે: જહાજના નીચેના ભાગમાં - ઘનતા પાણી (ρ = 1000 kg/m3), ઉપર - હળવા કેરોસીન (ρ = 800 kg /m3). જળચર વાતાવરણમાં વસતા જીવંત સજીવોની સરેરાશ ઘનતા પાણીની ઘનતાથી થોડી અલગ હોય છે, તેથી તેમનું વજન આર્કિમીડિયન બળ દ્વારા લગભગ સંપૂર્ણપણે સંતુલિત છે. આનો આભાર, જળચર પ્રાણીઓને પાર્થિવ પ્રાણીઓ જેવા મજબૂત અને વિશાળ હાડપિંજરની જરૂર નથી. આ જ કારણોસર, જળચર છોડની થડ સ્થિતિસ્થાપક હોય છે. માછલીનું તરવું મૂત્રાશય સરળતાથી તેનું પ્રમાણ બદલી નાખે છે. જ્યારે માછલી, સ્નાયુઓની મદદથી, વધુ ઊંડાણમાં ઉતરે છે, અને તેના પર પાણીનું દબાણ વધે છે, પરપોટો સંકોચાય છે, માછલીના શરીરનું પ્રમાણ ઘટે છે, અને તે ઉપર ધકેલવામાં આવતી નથી, પરંતુ ઊંડાણમાં તરતી રહે છે. આમ, માછલી ચોક્કસ મર્યાદામાં તેના ડાઇવની ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરી શકે છે. વ્હેલ તેમના ફેફસાંની ક્ષમતામાં ઘટાડો અને વધારો કરીને તેમના ડાઈવની ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરે છે. વહાણોનું વહાણ.નદીઓ, સરોવરો, સમુદ્રો અને મહાસાગરોને નેવિગેટ કરતા જહાજો વિવિધ ઘનતા સાથે વિવિધ સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે. જહાજોનું હલ સામાન્ય રીતે સ્ટીલની ચાદરથી બનેલું હોય છે. તમામ આંતરિક ફાસ્ટનિંગ્સ જે જહાજોને શક્તિ આપે છે તે પણ ધાતુઓથી બનેલા છે. જહાજો બનાવવા માટે, વિવિધ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જેમાં પાણીની તુલનામાં ઊંચી અને ઓછી ઘનતા હોય છે. જહાજો કેવી રીતે તરતા હોય છે, બોર્ડ પર લઈ જાય છે અને મોટા કાર્ગોનું વહન કરે છે? ફ્લોટિંગ બોડી (§ 50) સાથેના પ્રયોગે દર્શાવ્યું છે કે શરીર તેના પાણીની અંદરના ભાગ સાથે એટલું પાણી વિસ્થાપિત કરે છે કે આ પાણીનું વજન હવામાં શરીરના વજન જેટલું છે. આ કોઈપણ જહાજ માટે પણ સાચું છે. જહાજના પાણીની અંદરના ભાગ દ્વારા વિસ્થાપિત પાણીનું વજન હવામાં રહેલા કાર્ગો સાથેના જહાજના વજન અથવા કાર્ગો સાથેના વહાણ પર કામ કરતા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જેટલું હોય છે.. જહાજ પાણીમાં ડૂબી જાય તે ઊંડાઈ કહેવાય છે ડ્રાફ્ટ . મહત્તમ અનુમતિપાત્ર ડ્રાફ્ટ જહાજના હલ પર લાલ રેખા સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે જેને કહેવાય છે પાણીની લાઇન (ડચમાંથી. પાણી- પાણી). પાણીની લાઇનમાં ડૂબી જાય ત્યારે વહાણ દ્વારા વિસ્થાપિત પાણીનું વજન, લોડ વહાણ પર કામ કરતા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જેટલું હોય છે, તેને જહાજનું વિસ્થાપન કહેવામાં આવે છે.. હાલમાં, 5,000,000 kN (5 × 10 6 kN) અથવા તેથી વધુના વિસ્થાપન સાથેના જહાજો તેલના પરિવહન માટે બનાવવામાં આવી રહ્યા છે, એટલે કે, કાર્ગો સાથે મળીને 500,000 ટન (5 × 10 5 t) અથવા વધુનો સમૂહ ધરાવે છે. જો આપણે વિસ્થાપનમાંથી જહાજના વજનને બાદ કરીએ, તો આપણને આ જહાજની વહન ક્ષમતા મળે છે. વહન ક્ષમતા વહાણ દ્વારા વહન કરેલા કાર્ગોનું વજન દર્શાવે છે. શિપબિલ્ડિંગ પ્રાચીન ઇજિપ્ત, ફેનિસિયા (એવું માનવામાં આવે છે કે ફોનિશિયન શ્રેષ્ઠ શિપબિલ્ડરોમાંના એક હતા), અને પ્રાચીન ચીનમાં અસ્તિત્વમાં હતું. રશિયામાં, શિપબિલ્ડિંગ 17મી અને 18મી સદીના વળાંકમાં ઉદ્ભવ્યું હતું. મોટે ભાગે યુદ્ધ જહાજો બનાવવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ તે રશિયામાં હતું કે પ્રથમ આઇસબ્રેકર, આંતરિક કમ્બશન એન્જિનવાળા જહાજો અને પરમાણુ આઇસબ્રેકર આર્ક્ટિકા બનાવવામાં આવ્યા હતા. એરોનોટિક્સ.
1783 ના મોન્ટગોલ્ફિયર ભાઈઓના બલૂનનું વર્ણન કરતું ડ્રોઈંગ: "'બલૂન ટેરેસ્ટ્રીયલ'ના ચોક્કસ પરિમાણો જુઓ, જે પ્રથમ હતું." 1786 પ્રાચીન કાળથી, લોકોએ વાદળોની ઉપર ઉડવાની, હવાના સમુદ્રમાં તરવાની તકનું સપનું જોયું છે, જેમ કે તેઓ સમુદ્ર પર તરી રહ્યા છે. એરોનોટિક્સ માટે શરૂઆતમાં, તેઓ ફુગ્ગાઓનો ઉપયોગ કરતા હતા જે કાં તો ગરમ હવા, હાઇડ્રોજન અથવા હિલીયમથી ભરેલા હતા. બલૂન હવામાં ઉગે તે માટે આર્કિમીડિયન ફોર્સ (ઉત્સાહ) જરૂરી છે. એફબોલ પર અભિનય ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતા વધારે હતો એફભારે, એટલે કે એફએ > એફભારે જેમ જેમ બોલ ઉપરની તરફ વધે છે તેમ તેમ તેના પર કામ કરતું આર્કિમીડિયન બળ ઘટતું જાય છે ( એફ A = gρV), કારણ કે વાતાવરણના ઉપલા સ્તરોની ઘનતા પૃથ્વીની સપાટી કરતા ઓછી છે. ઉંચા થવા માટે, બોલમાંથી એક ખાસ બેલાસ્ટ (વજન) છોડવામાં આવે છે અને આ બોલને હળવો કરે છે. આખરે બોલ તેની મહત્તમ લિફ્ટિંગ ઊંચાઈ સુધી પહોંચે છે. બોલને તેના શેલમાંથી છોડવા માટે, ખાસ વાલ્વનો ઉપયોગ કરીને ગેસનો એક ભાગ છોડવામાં આવે છે. આડી દિશામાં, બલૂન ફક્ત પવનના પ્રભાવ હેઠળ જ ફરે છે, તેથી તેને કહેવામાં આવે છે. બલૂન (ગ્રીકમાંથી હવા- હવા, સ્ટેટો- સ્થાયી). આટલા લાંબા સમય પહેલા, વિશાળ ફુગ્ગાઓનો ઉપયોગ વાતાવરણ અને ઊર્ધ્વમંડળના ઉપલા સ્તરોનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવતો હતો - ઊર્ધ્વમંડળના ફુગ્ગાઓ . હવાઈ માર્ગે મુસાફરો અને કાર્ગો પરિવહન કરવા માટે મોટા વિમાન કેવી રીતે બનાવવું તે શીખ્યા તે પહેલાં, નિયંત્રિત બલૂનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો - એરશીપ. તેઓ એક વિસ્તરેલ આકાર ધરાવે છે; એક એન્જિન સાથેનો ગોંડોલા શરીરની નીચે સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે, જે પ્રોપેલરને ચલાવે છે. બલૂન માત્ર પોતાની મેળે જ ઉપર જતું નથી, પણ તે અમુક કાર્ગો પણ ઉપાડી શકે છે: કેબિન, લોકો, સાધનો. તેથી, બલૂન કયા પ્રકારનો ભાર ઉપાડી શકે છે તે શોધવા માટે, તે નક્કી કરવું જરૂરી છે લિફ્ટ. ઉદાહરણ તરીકે, હિલીયમથી ભરેલા 40 મીટર 3 ના જથ્થાવાળા બલૂનને હવામાં છોડવા દો. બોલના શેલને ભરતા હિલીયમનો સમૂહ બરાબર હશે: મતલબ કે આ બોલ 520 N - 71 N = 449 N વજનનો ભાર ઉપાડી શકે છે. આ તેનું પ્રશિક્ષણ બળ છે. સમાન જથ્થાનો બલૂન, પરંતુ હાઇડ્રોજનથી ભરેલો, 479 N નો ભાર ઉપાડી શકે છે. આનો અર્થ એ થાય છે કે તેનું પ્રશિક્ષણ બળ હિલીયમથી ભરેલા બલૂન કરતા વધારે છે. પરંતુ હિલીયમ હજુ પણ વધુ વખત ઉપયોગમાં લેવાય છે, કારણ કે તે બળતું નથી અને તેથી વધુ સુરક્ષિત છે. હાઇડ્રોજન એક જ્વલનશીલ ગેસ છે. ગરમ હવાથી ભરેલા બોલને ઉપાડવો અને નીચે ઉતારવો ખૂબ સરળ છે. આ કરવા માટે, બર્નર બોલના નીચલા ભાગમાં સ્થિત છિદ્ર હેઠળ સ્થિત છે. ગેસ બર્નરનો ઉપયોગ કરીને, તમે બોલની અંદર હવાના તાપમાનને નિયંત્રિત કરી શકો છો, અને તેથી તેની ઘનતા અને ઉત્સાહી બળ. બોલને ઊંચો કરવા માટે, બર્નરની જ્યોત વધારીને તેમાં હવાને વધુ મજબૂત રીતે ગરમ કરવા માટે તે પૂરતું છે. જેમ જેમ બર્નરની જ્યોત ઓછી થાય છે તેમ, બોલમાં હવાનું તાપમાન ઘટે છે અને બોલ નીચે જાય છે. તમે બોલનું તાપમાન પસંદ કરી શકો છો કે જેના પર બોલ અને કેબિનનું વજન ઉછળતા બળ જેટલું હશે. પછી બોલ હવામાં અટકી જશે, અને તેમાંથી અવલોકનો કરવાનું સરળ બનશે. જેમ જેમ વિજ્ઞાનનો વિકાસ થતો ગયો તેમ તેમ એરોનોટિકલ ટેકનોલોજીમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો થયા. ફુગ્ગાઓ માટે નવા શેલનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બન્યું, જે ટકાઉ, હિમ-પ્રતિરોધક અને હલકો બન્યા. રેડિયો એન્જિનિયરિંગ, ઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઓટોમેશનના ક્ષેત્રે પ્રગતિએ માનવરહિત ફુગ્ગાઓ ડિઝાઇન કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે. આ ફુગ્ગાઓનો ઉપયોગ વાયુ પ્રવાહોના અભ્યાસ માટે, વાતાવરણના નીચલા સ્તરોમાં ભૌગોલિક અને બાયોમેડિકલ સંશોધન માટે થાય છે. દબાણ, ઘટાડાનું સ્તર અને ગેસ પાઇપલાઇન્સ (આ રિંગ, ડેડ-એન્ડ અને મિશ્ર ગેસ પાઇપલાઇન્સ હોઈ શકે છે) વિતરિત કરતી સિસ્ટમ્સના નિર્માણના સિદ્ધાંતોનું મૂલ્યાંકન કરતા માપદંડ અનુસાર વાયુયુક્ત પદાર્થનું વિતરણ કરતી સિસ્ટમ પસંદ કરવી યોગ્ય છે. આર્થિક ખોટી ગણતરીઓ અને તકનીકી સુવિધાઓ પર. ગેસ વપરાશ સ્તરની વોલ્યુમ, માળખાકીય ઘોંઘાટ અને ઘનતા ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેતા, ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતા અને સલામત કામગીરી, વધુમાં, સ્થાનિક ઇમારતો અને ઓપરેશનલ સુવિધાઓ. ગેસ પાઇપલાઇન્સના પ્રકારગેસ પાઈપલાઈન પ્રણાલીઓ વાયુ પદાર્થના દબાણ સ્તરો સાથે સંકળાયેલી હોય છે જે તેમાંથી પસાર થાય છે અને નીચેના પ્રકારોમાં વિભાજિત થાય છે: 1. કુદરતી પદાર્થ અને ગેસ-એર મિશ્રણ માટે 0.71.3 MPa ની અંદર અને LPG માટે 1.7 MPa સુધીના ગેસ પદાર્થના ઓપરેટિંગ દબાણની શરતો હેઠળ પ્રથમ ગ્રેડના ઉચ્ચ દબાણની હાજરી સાથે ગેસ પાઇપલાઇન ડિઝાઇન; 2. 0.40.7 MPa ની અંદર દબાણની સ્થિતિમાં બીજી શ્રેણીના ઉચ્ચ દબાણ સ્તર સાથે ગેસ પાઇપલાઇન; 3. સરેરાશ દબાણ સૂચકાંકો સાથે ગેસ પાઈપલાઈન માળખું 0.0060.4 MPa ની રેન્જમાં ઓપરેટિંગ દબાણ ધરાવે છે; 4. 0.006 MPa સુધીના નીચા દબાણના સ્તર સાથે ગેસ ચેનલ.  ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમ્સના પ્રકારગેસ સપ્લાય સિસ્ટમમાં નીચેના પ્રકારો હોઈ શકે છે: 1. સિંગલ-લેવલ, જ્યાં સમાન દબાણ સૂચકાંકો (ક્યાં તો નીચા અથવા મધ્યમ) ના ગેસ પાઇપલાઇન ઉત્પાદન દ્વારા જ ગ્રાહકોને ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે; 2. બે-સ્તર, જ્યાં બે અલગ-અલગ પ્રકારના દબાણ (મધ્યમ-નીચું અથવા મધ્યમ-ઉચ્ચ સ્તર 1 અથવા 2, અથવા ઉચ્ચ સૂચકાંકો 2 નીચી શ્રેણીઓ) સાથે ગેસ પાઇપલાઇન માળખું દ્વારા ગ્રાહકોના વર્તુળને ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે; 3. ત્રણ-સ્તર, જ્યાં ત્રણ દબાણો (પ્રથમ અથવા બીજા સ્તરનું ઊંચું, મધ્યમ અને નીચું) સાથે ગેસ પાઈપલાઈન દ્વારા ગેસ પદાર્થની પેસેજ હાથ ધરવામાં આવે છે; 4. મલ્ટી-લેવલ, જેમાં ગેસ ચાર પ્રકારના દબાણ સાથે ગેસ લાઈનોમાંથી આગળ વધે છે: ઉચ્ચ સ્તર 1 અને 2, મધ્યમ અને નીચું. ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમમાં સમાવિષ્ટ વિવિધ દબાણવાળી ગેસ પાઇપલાઇન સિસ્ટમ્સ હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ અને પ્રેશર કંટ્રોલ વાલ્વ દ્વારા જોડાયેલ હોવા જોઈએ.  ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રમાં હીટિંગ ઇન્સ્ટોલેશન અને બોઈલર સાધનો કે જે ગેસ લાઈનોથી અલગ છે, 1.3 MPa ની અંદર ઉપલબ્ધ દબાણ સાથે ગેસ પદાર્થનો ઉપયોગ સ્વીકાર્ય માનવામાં આવે છે, જો કે તકનીકી પ્રક્રિયાની વિશિષ્ટતાઓ માટે આવા દબાણ સૂચકાંકો જરૂરી હોય. વસ્તીવાળા વિસ્તારમાં બહુમાળી રહેણાંક મકાન માટે 1.2 MPa થી વધુ દબાણ સૂચક સાથે ગેસ પાઇપલાઇન સિસ્ટમ મૂકવી અશક્ય છે, તે વિસ્તારોમાં જ્યાં જાહેર ઇમારતો સ્થિત છે, તે સ્થળોએ જ્યાં મોટી સંખ્યામાં લોકો સ્થિત છે, માટે ઉદાહરણ તરીકે, બજાર, સ્ટેડિયમ, શોપિંગ સેન્ટર, થિયેટર બિલ્ડિંગ. વર્તમાન ગેસ સપ્લાય લાઇન વિતરણ પ્રણાલીઓમાં માળખાના જટિલ સમૂહનો સમાવેશ થાય છે, જે બદલામાં, ગેસ રિંગ, ડેડ-એન્ડ અને નીચા, મધ્યમ અને ઉચ્ચ દબાણના સ્તરો સાથે મિશ્ર નેટવર્ક જેવા મૂળભૂત તત્વોનું સ્વરૂપ લે છે. તેઓ શહેરી વિસ્તારોમાં, અન્ય વસ્તીવાળા વિસ્તારોમાં, પડોશીઓ અથવા ઇમારતોના હૃદયમાં નાખવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત, તેઓ ગેસ વિતરણ સ્ટેશન, ગેસ કંટ્રોલ પોઈન્ટ અને ઇન્સ્ટોલેશન, કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ, ઓટોમેટિક ઇન્સ્ટોલેશન સિસ્ટમ અને ટેલીમિકેનિકલ સાધનોના રૂટ પર મૂકી શકાય છે. સમગ્ર માળખામાં સમસ્યા વિના ગ્રાહક ગેસના પુરવઠાની ખાતરી કરવી જોઈએ. ડિઝાઇનમાં શટડાઉન ઉપકરણ હોવું આવશ્યક છે જે સમારકામ હાથ ધરવા અને કટોકટીની પરિસ્થિતિઓને દૂર કરવા માટે તેના વ્યક્તિગત ઘટકો અને ગેસ પાઇપલાઇનના વિભાગોને નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. અન્ય વસ્તુઓની સાથે, તે ગેસ ઉપભોક્તાઓ માટે ગેસ પદાર્થના મુશ્કેલી-મુક્ત પરિવહનની ખાતરી કરે છે, તેની પાસે એક સરળ પદ્ધતિ છે, સલામત, વિશ્વસનીય અને અનુકૂળ કામગીરી છે. લાંબા ગાળાના વિકાસને ધ્યાનમાં રાખીને, યોજનાકીય રેખાંકનો અને વિસ્તારના લેઆઉટ, શહેરની સામાન્ય યોજનાના આધારે સમગ્ર પ્રદેશ, શહેર અથવા ગામનો ગેસ પુરવઠો ડિઝાઇન કરવો જરૂરી છે. ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમમાં તમામ તત્વો, ઉપકરણો, મિકેનિઝમ્સ અને મુખ્ય ભાગોનો ઉપયોગ સમાન રીતે થવો જોઈએ. ગેસ વપરાશના વોલ્યુમ, માળખું અને ઘનતાને ધ્યાનમાં લેતા તકનીકી અને આર્થિક ગણતરીની કામગીરીના આધારે ગેસ પાઇપલાઇન (રિંગ, ડેડ-એન્ડ, મિશ્ર) બનાવવા માટે વિતરણ પ્રણાલી અને સિદ્ધાંતો પસંદ કરવા યોગ્ય છે. પસંદ કરેલ સિસ્ટમમાં આર્થિક દૃષ્ટિકોણથી સૌથી વધુ કાર્યક્ષમતા હોવી જોઈએ અને તેમાં બાંધકામ પ્રક્રિયાઓ શામેલ હોવી જોઈએ અને ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમને આંશિક રીતે ચાલુ કરવામાં સક્ષમ હોવી જોઈએ.  ગેસ પાઇપલાઇન્સનું વર્ગીકરણગેસ સપ્લાય સિસ્ટમના મુખ્ય ભાગો ગેસ પાઇપલાઇન સ્ટ્રક્ચર્સ છે, જે ગેસના દબાણ અને હેતુના આધારે પ્રકારો ધરાવે છે. વહન કરવામાં આવતા સૌથી વધુ ગેસના દબાણના આધારે, ગેસ પાઇપલાઇનની રચનાઓ નીચેના વિભાજિત કરવામાં આવે છે: 1. SGU માટે 1.7 MPa સુધી, 0.7 MPa કરતા વધુના વાયુ પદાર્થના દબાણ સૂચકાંકોની સ્થિતિમાં પ્રથમ સ્તરના ઉચ્ચ દબાણ સૂચકાંકો સાથે ગેસ પાઇપલાઇનનું માળખું; 2. 0.4 MPa કરતા વધુ અને 0.7 MPa સુધીના મોડમાં બીજા સ્તરના ઉચ્ચ દબાણ સ્તર સાથે ગેસ પાઇપલાઇન ઉત્પાદન; 3. 0.005 MPa થી ઉપરના સરેરાશ દબાણના સ્તર સાથે અને 0.4 MPa સુધી બદલાતા વાયર; 4. ઓછા પ્રદર્શન સાથે ડિઝાઇન, એટલે કે 0.004 MPa સુધી. નીચા દબાણના સ્તરવાળી ગેસ પાઇપલાઇન સિસ્ટમનો ઉપયોગ રહેણાંક ઇમારતો અને જાહેર ઇમારતો, કેટરિંગ સંસ્થાઓ તેમજ બોઇલર રૂમ અને ઘરેલું સાહસોમાં ગેસ ખસેડવા માટે થાય છે. નાના ઉપભોક્તા સ્થાપનો અને બોઈલર હાઉસને લો-પ્રેશર ગેસ પાઈપલાઈન સિસ્ટમ સાથે જોડવાની મંજૂરી છે. પરંતુ મોટી ઉપયોગિતાઓને નીચા દબાણના સૂચકાંકો સાથેની રેખાઓ સાથે જોડી શકાતી નથી, કારણ કે તેના દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં ગેસને ખસેડવાનો કોઈ અર્થ નથી, તેનો કોઈ આર્થિક લાભ નથી.
શહેરની હાઇ પ્રેશર ગેસ લાઇનને મુખ્ય લાઇન ગણવામાં આવે છે જે વિશાળ શહેરને સપ્લાય કરે છે. તે વિશાળ, અર્ધ-રિંગ તરીકે બનાવવામાં આવે છે અથવા રેડિયલ દેખાવ ધરાવે છે. તેના દ્વારા, ગેસ પદાર્થ હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ દ્વારા મધ્યમ અને ઉચ્ચ સ્તરોવાળા નેટવર્કને પૂરો પાડવામાં આવે છે, વધુમાં, મોટા ઔદ્યોગિક સાહસોને, જેની તકનીકી પ્રક્રિયામાં 0.8 MPa કરતાં વધુની ઓપરેટિંગ શાસન સાથે ગેસની હાજરીની જરૂર હોય છે. શહેરની ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમ0.003 MPa સુધીની પાઇપલાઇનમાં ગેસ પ્રેશર સૂચકાંકો શહેરની ગેસ સપ્લાય સિસ્ટમ એ એક ગંભીર મિકેનિઝમ છે જેમાં માળખાં, તકનીકી ઉપકરણો અને પાઇપલાઇન્સનો સમાવેશ થાય છે જે ગેસને તેના ગંતવ્ય સુધી પહોંચાડવાની ખાતરી કરે છે અને માંગના આધારે એન્ટરપ્રાઇઝ, ઉપયોગિતાઓ અને ગ્રાહકો વચ્ચે તેનું વિતરણ કરે છે. તેમાં નીચેની રચનાઓ શામેલ છે: 2. ગેસ કંટ્રોલ સ્ટેશન; 3. ગેસ નિયંત્રણ બિંદુ; 4. ગેસ નિયંત્રણ સાધનો; 5. નિયંત્રણ ઉપકરણ અને સ્વચાલિત નિયંત્રણ સિસ્ટમ; 6. ડિસ્પેચ ઉપકરણો; ગેસીય પદાર્થ ગેસ કંટ્રોલ સ્ટેશન દ્વારા ગેસ પાઇપલાઇન દ્વારા સીધો શહેરની ગેસ લાઇનમાં પૂરો પાડવામાં આવે છે. ગેસ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સ્ટેશન પર, રેગ્યુલેટર પર સ્વચાલિત વાલ્વની મદદથી દબાણ સૂચકાંકો ઘટે છે, અને સમગ્ર સમય દરમિયાન શહેરી વપરાશ માટે જરૂરી સ્તરે યથાવત રહે છે. ટેકનિકલ નિષ્ણાતો GDS સર્કિટમાં એક સિસ્ટમનો સમાવેશ કરે છે જે આપમેળે રક્ષણ પૂરું પાડે છે. વધુમાં, તે શહેરની લાઇનમાં દબાણ સૂચકાંકોની જાળવણીની બાંયધરી આપે છે, અને તે પણ સુનિશ્ચિત કરે છે કે તેઓ અનુમતિપાત્ર સ્તરથી વધુ ન હોય. ગેસ કંટ્રોલ સ્ટેશનોમાંથી, ગેસ પદાર્થ ગેસ લાઇન દ્વારા ગ્રાહકો સુધી પહોંચે છે. શહેરી ગેસ પુરવઠા પ્રણાલીનું મુખ્ય તત્વ ગેસ લાઇન્સ છે જેમાં દબાણ સૂચકાંકોમાં ગેસ પાઇપલાઇન તફાવતનો સમાવેશ થાય છે, તેઓ નીચેના પ્રકારોમાં રજૂ કરી શકાય છે: 1. 4 kPa સુધીના નીચા દબાણના સ્તર સાથેની રેખા; 2. 0.4 MPa સુધીના સરેરાશ દબાણ મૂલ્યો સાથેની રેખા; 3. 0.7 MPa સુધીના બીજા સ્તરના ઉચ્ચ દબાણ મોડ સાથે નેટવર્ક; 4. 1.3 MPa સુધીના પ્રથમ સ્તરના ઉચ્ચ વાંચન સાથેના નેટવર્ક. નીચા દબાણના સ્તર સાથે ગેસ પાઈપલાઈન સ્ટ્રક્ચર્સ દ્વારા, ગેસ ફરે છે અને રહેણાંક અને જાહેર ઇમારતો અને વિવિધ જગ્યાઓ તેમજ ઘરગથ્થુ સાહસોની વર્કશોપમાં વિતરિત થાય છે. રહેણાંક મકાનમાં સ્થિત ગેસ પાઇપલાઇનમાં, 3 kPa સુધીના દબાણ મૂલ્યો માન્ય છે, અને ઘરેલું એન્ટરપ્રાઇઝ અને 5 kPa સુધીની જાહેર ઇમારતોના પરિસરમાં. નિયમ પ્રમાણે, લાઇનમાં દબાણ નીચા સ્તરે (3 kPa સુધી) જાળવવામાં આવે છે, અને તમામ માળખાને ગેસ લાઇન સાથે કનેક્ટ કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવે છે જેમાં ગેસ પ્રેશર રેગ્યુલેટર નથી. મધ્યમ અને ઉચ્ચ દબાણ (0.6 MPa) સાથે ગેસ પાઈપલાઈન ચેનલોમાં, ગેસિયસ ઉત્પાદન હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ દ્વારા નીચા અને મધ્યમ દબાણવાળી લાઈનોમાં પૂરું પાડવામાં આવે છે. હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ યુનિટની અંદર એક રક્ષણાત્મક ઉપકરણ છે જે આપમેળે કાર્ય કરે છે. તે અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય કરતાં નીચા સ્તરથી દબાણમાં ઘટાડો થવાની સંભાવનાને દૂર કરે છે. GRU દ્વારા સમાન સંદેશાવ્યવહાર દ્વારા, વાયુયુક્ત પદાર્થ ઔદ્યોગિક સાહસો અને મ્યુનિસિપલ સંસ્થાઓના પરિસરમાં પૂરો પાડવામાં આવે છે. વર્તમાન ધોરણો અનુસાર, ઔદ્યોગિક, મ્યુનિસિપલ અને કૃષિ સાહસો, તેમજ હીટિંગ સિસ્ટમ ઇન્સ્ટોલેશન માટે સૌથી વધુ દબાણ, 0.6 MPa ની અંદર અને સ્થાનિક સાહસો અને નજીકની ઇમારતો માટે 0.3 MPa ની અંદર મંજૂરી છે. રહેણાંક મકાન અથવા જાહેર મકાનના રવેશ પર સ્થિત ઇન્સ્ટોલેશનને 0.3 MPa કરતા વધુના દબાણ સૂચક સાથે ગેસ સપ્લાય કરવાની મંજૂરી છે. મધ્યમ અને ઉચ્ચ શાસનવાળી ગેસ પાઈપલાઈન માળખાં એ શહેરનું વિતરણ નેટવર્ક છે. ઉચ્ચ દબાણ સ્તર સાથે ગેસ પાઇપલાઇન માળખાંનો ઉપયોગ ફક્ત મેટ્રોપોલિટન શહેરોમાં થાય છે. ઔદ્યોગિક પરિસરને નિયમનકારોનો ઉપયોગ કર્યા વિના મધ્યમ અને ઉચ્ચ દબાણવાળા નેટવર્ક સાથે કનેક્ટ કરી શકાય છે, અલબત્ત, જો આ તકનીકી અને આર્થિક ગણતરીઓ પર આધારિત હોય. શહેરની સિસ્ટમો વંશવેલો અનુસાર બનાવવામાં આવે છે, જે બદલામાં, ગેસ પાઇપલાઇનના દબાણના આધારે વિભાજિત થાય છે. પદાનુક્રમમાં ઘણા સ્તરો છે: 1. ઉચ્ચ અને મધ્યમ દબાણવાળી રેખાઓ શહેરી ગેસ પાઇપલાઇન્સનો આધાર છે. આરક્ષણ વ્યક્તિગત સ્થાનોની રિંગિંગ અને ડુપ્લિકેશન દ્વારા થાય છે. ડેડ-એન્ડ નેટવર્ક ફક્ત નાના શહેરોમાં જ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. વાયુ પદાર્થ ધીમે ધીમે નીચા દબાણના સ્તરોમાંથી પસાર થાય છે, તે હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ રેગ્યુલેટર વાલ્વ પરના ઓસિલેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને તે સ્તર પર સતત રહે છે. જો એક વિસ્તારમાં વિવિધ ગેસ ગ્રાહકો હોય, તો તેને સમાંતરમાં વિવિધ દબાણ સાથે ગેસ પાઇપલાઇન નાખવાની મંજૂરી છે. પરંતુ ઉચ્ચ અને મધ્યમ દબાણ સાથેની ડિઝાઇન શહેરમાં એક નેટવર્ક બનાવે છે, જેમાં હાઇડ્રોલિક ઘોંઘાટ છે. 2. લો પ્રેશર નેટવર્ક. તે વિવિધ ગ્રાહકોને ગેસ સપ્લાય કરે છે. નેટવર્ક ડિઝાઇન મિશ્ર સુવિધાઓ સાથે બનાવવામાં આવી છે, જેમાં ફક્ત મુખ્ય ગેસ પાઇપલાઇન ચેનલો લૂપ કરવામાં આવે છે, અન્ય કિસ્સાઓમાં ડેડ-એન્ડ ચેનલો બનાવવામાં આવે છે. નીચા દબાણવાળી ગેસ પાઇપલાઇન નદી, તળાવ અથવા કોતર તેમજ રેલ્વે અથવા હાઇવેને અલગ કરી શકતી નથી. તે ઔદ્યોગિક વિસ્તારોમાં નાંખી શકાતું નથી, તેથી તે એક જ હાઇડ્રોલિક નેટવર્કનો ભાગ ન હોઈ શકે. લો-પર્ફોર્મન્સ નેટવર્ક ડિઝાઇન સ્થાનિક લાઇન તરીકે બનાવવામાં આવે છે, જેમાં બહુવિધ પાવર સ્ત્રોતો છે જેના દ્વારા ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે. 3. રહેણાંક મકાન અથવા જાહેર મકાન, ઔદ્યોગિક વર્કશોપ અથવા એન્ટરપ્રાઇઝનું ગેસ બાંધકામ. તેઓ અનામત નથી. દબાણ નેટવર્કના હેતુ અને ઇન્સ્ટોલેશન માટે જરૂરી સ્તર પર આધારિત છે. ડિગ્રીની સંખ્યાના આધારે, શહેરની સિસ્ટમો વિભાજિત કરવામાં આવે છે : 1. બે-સ્તરના નેટવર્કમાં નીચા અને મધ્યમ દબાણવાળી અથવા નીચા અને ઉચ્ચ દબાણવાળી રેખાઓનો સમાવેશ થાય છે. 2. ત્રણ-સ્તરની લાઇનમાં નીચા, મધ્યમ અને ઉચ્ચ દબાણવાળી સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે. 3. સ્ટેપ-લેવલ નેટવર્કમાં તમામ સ્તરોની ગેસ પાઇપલાઇન સ્ટ્રક્ચર્સનો સમાવેશ થાય છે. ઉચ્ચ અને મધ્યમ દબાણવાળી શહેરની ગેસ પાઇપલાઇન સિંગલ લાઇન તરીકે બનાવવામાં આવી છે જે એન્ટરપ્રાઇઝ, બોઇલર હાઉસ, યુટિલિટી સંસ્થાઓ અને હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ યુનિટને ગેસ સપ્લાય કરે છે. ઔદ્યોગિક જગ્યાઓ અને સામાન્ય રીતે, ઘરેલું ગેસ વિભાગ માટે અલગ લાઇનથી વિપરીત, એક જ લાઇન બનાવવી તે વધુ નફાકારક છે. આવા ઘોંઘાટ પર આધારિત શહેર સિસ્ટમ પસંદ કરો: 1. શહેરનું કદ કેટલું છે? 2. શહેરી વિસ્તારની યોજના. 3. તેમાં ઇમારતો. 4. શહેરની વસ્તી કેટલી છે? 5. શહેરના તમામ સાહસોની લાક્ષણિકતાઓ. 6. મહાનગરના વિકાસ માટેની સંભાવનાઓ. આવશ્યક સિસ્ટમ પસંદ કરતી વખતે, તમારે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે કે તે કાર્યક્ષમતા, સલામતી અને ઉપયોગમાં વિશ્વસનીયતાની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે. સરળતા અને ઉપયોગમાં સરળતા વ્યક્ત કરે છે, સમારકામ કાર્ય હાથ ધરવા માટે તેના વ્યક્તિગત વિભાગોને ડિસ્કનેક્ટ કરવાનું સૂચન કરે છે. વધુમાં, પસંદ કરેલ સિસ્ટમમાં તમામ ભાગો, ઉપકરણો અને ફિક્સરમાં સમાન પ્રકારના ભાગો હોવા આવશ્યક છે. સ્ટેશન દ્વારા બે મુખ્ય લાઇન દ્વારા મલ્ટિ-લેવલ લાઇન દ્વારા શહેરને ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે, જે બદલામાં, વિશ્વસનીયતાના સ્તરમાં વધારો કરે છે. સ્ટેશન ઉચ્ચ દબાણવાળા વિસ્તાર સાથે જોડાયેલ છે, જે શહેરની લાઇનની બહાર સ્થિત છે. આ વિભાગમાંથી, ઉચ્ચ અથવા મધ્યમ દબાણ સાથે રિંગ્સને ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે. જો મહાનગરની મધ્યમાં હાઈ-પ્રેશર ગેસ પાઈપલાઈન નેટવર્ક બનાવવું શક્ય નથી અને સ્વીકાર્ય નથી, તો તેને બે ભાગોમાં વિભાજિત કરવાની જરૂર છે: મધ્યમાં મધ્યમ દબાણ ધરાવતું નેટવર્ક અને બહારના ભાગમાં ઉચ્ચ દબાણ ધરાવતું નેટવર્ક. . ઉચ્ચ અને મધ્યમ દબાણ સાથે ગેસ પાઇપલાઇનના ભાગો, નીચા દબાણવાળા વ્યક્તિગત વિભાગો, રહેણાંક ઇમારતો પરની ઇમારતો, ઔદ્યોગિક વર્કશોપ અને પરિસરમાં, ઉપકરણો ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે જે બંધ થાય છે અથવા, સરળ રીતે કહીએ તો, ખાસ નળ (જુઓ. ). વાલ્વને ઇનલેટ અને આઉટલેટ પર, શેરી ગેસ પાઇપલાઇનની શાખાઓ પર, વિવિધ અવરોધો, રેલ્વે સ્થાપનો અને રસ્તાઓના આંતરછેદ પર સ્થાપિત કરવું આવશ્યક છે. બાહ્ય રેખાઓ પર, તાપમાન અને વોલ્ટેજ મૂલ્યો સૂચવવા સાથે કૂવામાં વાલ્વ સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. વધુમાં, તે વાલ્વ લોકીંગ તત્વોના આરામદાયક સ્થાપન અને ડિસએસેમ્બલીની ખાતરી કરે છે. ઇમારતો અથવા વાડથી બે મીટરના અંતરને ધ્યાનમાં રાખીને કૂવો મૂકવો આવશ્યક છે. અવરોધોની સંખ્યા વાજબી હોવી જોઈએ અને શક્ય તેટલી ન્યૂનતમ હોવી જોઈએ. ઓરડામાં પ્રવેશ કરતી વખતે, વાલ્વ દિવાલ પર સ્થાપિત થાય છે, અને દરવાજા અને બારીઓમાંથી ચોક્કસ અંતર જાળવવું જરૂરી છે. જો ફિટિંગ 2 મીટરથી ઉપર સ્થિત છે, તો તેને સેવા આપવા માટે સક્ષમ થવા માટે નિસરણી સાથેનું સ્થાન પ્રદાન કરવું જરૂરી છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, મધ્યમ દબાણવાળા નેટવર્ક્સ દ્વારા કોટેજને ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે, પરંતુ ઓછા દબાણથી નહીં. પ્રથમ, આ વધારાના નિયમનકારી ઉપકરણ પ્રદાન કરે છે, કારણ કે દબાણ સૂચકાંકો વધારે છે. બીજું, ગેસ બોઇલરોએ તાજેતરમાં લોકપ્રિયતા મેળવી છે; ફક્ત મધ્યમ દબાણ પર જ ગ્રાહકોને જરૂરી જથ્થામાં ગેસ પૂરો પાડી શકાય છે. નીચા દબાણની સ્થિતિમાં ગેસિફાઇંગ કરવાથી, અંતિમ ઉપકરણનું પ્રદર્શન ઘટશે. ઉદાહરણ તરીકે, જો શિયાળામાં લગભગ 300 નું દબાણ સ્વીકાર્ય માનવામાં આવે છે, તો જો તમે હાઇડ્રોલિક ફ્રેક્ચરિંગ સ્ટેશનથી દૂર જાઓ છો, તો ગ્રાહકો માટે રીડિંગ ઘટીને 120 થઈ જશે. હિમ સુધી ગેસનું દબાણ પૂરતું છે. પરંતુ જો તીવ્ર હિમ આવે છે અને દરેક વ્યક્તિ ગેસ બોઇલર્સથી પોતાને ગરમ કરવાનું શરૂ કરે છે, સંપૂર્ણ શક્તિ ચાલુ કરે છે, તો પરિઘ પરના કુટીર માલિકોનું દબાણ નોંધપાત્ર રીતે ઘટશે. અને જ્યારે દબાણ 120 ની નીચે હોય છે, ત્યારે બોઈલર માલિકો સમસ્યાઓ અનુભવવાનું શરૂ કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, બોઈલર ઇન્સ્ટોલેશન બહાર જાય છે અથવા સૂચવે છે કે ગેસ સપ્લાય બંધ થઈ ગયો છે. મધ્યમ દબાણના પુરવઠાની સ્થિતિમાં, ગેસ સંકુચિત સ્થિતિમાં પાઇપલાઇન દ્વારા ખસે છે. આગળ, રેગ્યુલેટર દ્વારા, દબાણને નીચા સ્તરે ઘટાડવામાં આવે છે, અને બોઈલર સમસ્યા વિના કાર્ય કરે છે. પ્રશ્ન 1 ICT ની મુખ્ય જોગવાઈઓ અને તેમના પ્રાયોગિક સમર્થન.? 1. બધા પદાર્થો પરમાણુઓ ધરાવે છે, એટલે કે. એક અલગ માળખું ધરાવે છે, પરમાણુઓ જગ્યાઓ દ્વારા અલગ પડે છે. 2. અણુઓ સતત રેન્ડમ (અસ્તવ્યસ્ત) ગતિમાં હોય છે. 3. શરીરના અણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો છે. બ્રાઉનિયન ગતિ એ ગેસમાં અટકેલા કણોની સતત રેન્ડમ હિલચાલ છે. પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો? આકર્ષણ અને વિકર્ષણ બંને પરમાણુઓ વચ્ચે વારાફરતી કાર્ય કરે છે. પરમાણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રકૃતિ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક છે. પરમાણુઓની ગતિ અને સંભવિત ઊર્જા? અણુઓ અને પરમાણુઓ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને તેથી, સંભવિત ઊર્જા E p ધરાવે છે. જ્યારે પરમાણુઓ એકબીજાને ભગાડે છે ત્યારે સંભવિત ઉર્જા સકારાત્મક માનવામાં આવે છે અને જ્યારે પરમાણુઓ આકર્ષિત કરે છે ત્યારે નકારાત્મક માનવામાં આવે છે. પ્રશ્ન 2 પરમાણુઓ અને અણુઓના પરિમાણો અને સમૂહ કોઈપણ પદાર્થમાં કણોનો સમાવેશ થાય છે, તેથી પદાર્થ v(nu) ની માત્રા કણોની સંખ્યાના પ્રમાણસર ગણવામાં આવે છે, એટલે કે, શરીરમાં રહેલા માળખાકીય તત્વો. પદાર્થના જથ્થાનું એકમ છછુંદર છે. છછુંદર એ પદાર્થનો જથ્થો છે જેમાં કોઈપણ પદાર્થના 12 ગ્રામ C12 કાર્બનમાં જેટલા અણુઓ હોય છે તેટલી જ સંખ્યામાં રચનાત્મક તત્વો હોય છે. પદાર્થના અણુઓની સંખ્યા અને પદાર્થના જથ્થાના ગુણોત્તરને એવોગાડ્રોનો સ્થિરાંક કહેવામાં આવે છે: N A =N/v(નગ્ન); N A =6.02*10 23 મોલ -1 એવોગાડ્રોનો સ્થિરાંક પદાર્થના એક છછુંદરમાં કેટલા અણુઓ અને પરમાણુઓ સમાયેલ છે તે દર્શાવે છે. મોલર માસ એ પદાર્થના એક છછુંદરનો સમૂહ છે, જે પદાર્થના જથ્થા અને પદાર્થના જથ્થાના ગુણોત્તર સમાન છે: મોલર માસ kg/mol માં વ્યક્ત થાય છે. દાળના સમૂહને જાણીને, તમે એક પરમાણુના સમૂહની ગણતરી કરી શકો છો: m 0 =m/N=m/v(nu)N A =M/N A અણુઓનો સરેરાશ સમૂહ સામાન્ય રીતે રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે; સામૂહિક સ્પેક્ટ્રોગ્રાફનો ઉપયોગ કરીને અણુઓ અને અણુઓના સમૂહને નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં ચોકસાઈ સાથે નક્કી કરવામાં આવે છે. પરમાણુઓનો સમૂહ ખૂબ જ નાનો છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના અણુનું દળ: m=29.9*10 -27 મોલર માસ Mg ના સંબંધિત પરમાણુ સમૂહ સાથે સંબંધિત છે. સાપેક્ષ પરમાણુ વજન એ આપેલ પદાર્થના પરમાણુના સમૂહના C12 કાર્બન અણુના સમૂહના 1/12 ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય છે. જો પદાર્થનું રાસાયણિક સૂત્ર જાણીતું હોય, તો સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને તેના સંબંધિત સમૂહને નક્કી કરી શકાય છે, જે, જ્યારે કિલોગ્રામમાં દર્શાવવામાં આવે છે, ત્યારે આ પદાર્થનો દાઢ સમૂહ દર્શાવે છે. એવોગાડ્રોનો નંબર એવોગાડ્રોનો નંબર, એવોગાડ્રોનો કોન્સ્ટન્ટ એ પદાર્થના 1 મોલમાં નિર્દિષ્ટ માળખાકીય એકમો (અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો, ઇલેક્ટ્રોન અથવા અન્ય કોઈપણ કણો) ની સંખ્યાની સંખ્યાની દ્રષ્ટિએ ભૌતિક સ્થિરાંક છે. શુદ્ધ આઇસોટોપ કાર્બન -12 ના 12 ગ્રામ (બરાબર) માં અણુઓની સંખ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત. સામાન્ય રીતે N A તરીકે નિયુક્ત, ઓછી વાર L તરીકે એન A = 6.022 140 78(18)×10 23 mol −1. મોલ્સની સંખ્યા મોલ (પ્રતીક: મોલ, આંતરરાષ્ટ્રીય: મોલ) એ પદાર્થની માત્રાના માપનનું એકમ છે. N A કણો (પરમાણુઓ, અણુઓ, આયનો અથવા અન્ય સમાન માળખાકીય કણો) ધરાવતા પદાર્થની માત્રાને અનુરૂપ છે. N A એ એવોગાડ્રોનો સ્થિરાંક છે, જે 12 ગ્રામ કાર્બન ન્યુક્લાઇડ 12C માં અણુઓની સંખ્યા જેટલો છે. આમ, કોઈપણ પદાર્થના એક છછુંદરમાં કણોની સંખ્યા સતત અને એવોગાડ્રોની સંખ્યા N A જેટલી હોય છે. પરમાણુઓની ગતિ પદાર્થની સ્થિતિ એકત્રીકરણની સ્થિતિ એ પદાર્થની સ્થિતિ છે જે ચોક્કસ ગુણાત્મક ગુણધર્મો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: વોલ્યુમ અને આકાર જાળવવાની ક્ષમતા અથવા અસમર્થતા, લાંબા- અને ટૂંકા-શ્રેણીના ક્રમની હાજરી અથવા ગેરહાજરી અને અન્ય. એકત્રીકરણની સ્થિતિમાં ફેરફાર મુક્ત ઊર્જા, એન્ટ્રોપી, ઘનતા અને અન્ય મૂળભૂત ભૌતિક ગુણધર્મોમાં અચાનક ફેરફાર સાથે થઈ શકે છે. એકત્રીકરણની ત્રણ મુખ્ય સ્થિતિઓ છે: ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ. કેટલીકવાર પ્લાઝ્માને એકત્રીકરણની સ્થિતિ તરીકે વર્ગીકૃત કરવું સંપૂર્ણપણે યોગ્ય નથી. એકત્રીકરણની અન્ય સ્થિતિઓ છે, ઉદાહરણ તરીકે, લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ્સ અથવા બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટ. પ્રશ્ન 3 આદર્શ ગેસ, ગેસનું દબાણ આદર્શ ગેસ એ એવો ગેસ છે જેમાં પરમાણુઓ વચ્ચે કોઈ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળ હોતું નથી. ગેસનું દબાણ અણુઓ વચ્ચે અથડામણને કારણે થાય છે. એક સપાટી પર પ્રતિ સેકન્ડના દબાણના બળને ગેસનું દબાણ કહેવામાં આવે છે. P - ગેસનું દબાણ [pa] 1 mmHg કલા. =133 પા P 0 (ro)=101325 Pa P= 1/3*m 0 *n*V 2- MKT નું મૂળભૂત સમીકરણ n – પરમાણુઓની સાંદ્રતા [m -3 ] n=N/V- પરમાણુઓની સાંદ્રતા V 2 - રુટ સરેરાશ ચોરસ ઝડપ P= 2/3*n*E Kમૂળભૂત સમીકરણો P= n*k*T MKT E K - ગતિ ઊર્જા EK = 3/2kT(kT-kotE) જ્યાં પણ ગેસ સ્થિત છે: બલૂન, કારના ટાયર અથવા મેટલ સિલિન્ડરમાં, તે જે જહાજમાં સ્થિત છે તેના સમગ્ર વોલ્યુમને ભરે છે. ઘન દબાણ કરતાં સંપૂર્ણપણે અલગ કારણોસર ગેસનું દબાણ ઉદભવે છે. તે જહાજની દિવાલો સાથે પરમાણુઓની અથડામણના પરિણામે રચાય છે. જહાજની દિવાલો પર ગેસનું દબાણ
અવકાશમાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધતા, ગેસના અણુઓ એકબીજા સાથે અને જહાજની દિવાલો સાથે અથડાય છે જેમાં તેઓ સ્થિત છે. એક પરમાણુની અસર બળ નાની છે. પરંતુ કારણ કે ત્યાં ઘણા બધા પરમાણુઓ છે, અને તેઓ ઉચ્ચ આવર્તન સાથે અથડાય છે, પછી, જહાજની દિવાલો પર એકસાથે કામ કરીને, તેઓ નોંધપાત્ર દબાણ બનાવે છે. જો ઘન શરીરને ગેસમાં મૂકવામાં આવે છે, તો તે ગેસના અણુઓની અસરને પણ આધિન છે. ચાલો એક સરળ પ્રયોગ કરીએ. એર પંપની ઘંટડી નીચે, હવાથી સંપૂર્ણ રીતે ભરાયેલું ન હોય તેવું બાંધેલું બલૂન મૂકો. તેમાં હવા ઓછી હોવાથી, બોલનો આકાર અનિયમિત છે. જ્યારે આપણે ઘંટડીની નીચેથી હવાને બહાર કાઢવાનું શરૂ કરીએ છીએ, ત્યારે બોલ ફૂલવા લાગશે. થોડા સમય પછી તે નિયમિત બોલનો આકાર લેશે. આપણા બોલનું શું થયું? છેવટે, તે બંધાયેલું હતું, તેથી, તેમાં હવાનું પ્રમાણ સમાન રહ્યું. બધું એકદમ સરળ રીતે સમજાવવામાં આવ્યું છે. ચળવળ દરમિયાન, ગેસના પરમાણુઓ બોલના શેલ સાથે બહાર અને અંદર અથડાય છે. જો ઘંટડીમાંથી હવાને બહાર કાઢવામાં આવે છે, તો ત્યાં ઓછા અણુઓ છે. ઘનતા ઘટે છે, અને તેથી બાહ્ય શેલ પર અણુઓની અસરની આવૃત્તિ પણ ઘટે છે. પરિણામે, શેલની બહારનું દબાણ ઘટે છે. અને શેલની અંદરના પરમાણુઓની સંખ્યા સમાન રહેતી હોવાથી, આંતરિક દબાણ બાહ્ય દબાણ કરતાં વધી જાય છે. ગેસ અંદરથી શેલ પર દબાય છે. અને આ કારણોસર, તે ધીમે ધીમે ફૂલી જાય છે અને બોલનો આકાર લે છે. વાયુઓ માટે પાસ્કલનો કાયદો
ગેસના અણુઓ ખૂબ જ મોબાઈલ હોય છે. આનો આભાર, તેઓ આ દબાણને કારણભૂત બળની દિશામાં જ નહીં, પણ બધી દિશામાં સમાનરૂપે પ્રસારિત કરે છે. દબાણ ટ્રાન્સફર અંગેનો કાયદો ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક બ્લેઈસ પાસ્કલ દ્વારા ઘડવામાં આવ્યો હતો: “ ગેસ અથવા પ્રવાહી પર નાખવામાં આવેલું દબાણ બધી દિશામાં કોઈપણ બિંદુ સુધી યથાવત પ્રસારિત થાય છે" આ કાયદાને હાઇડ્રોસ્ટેટિક્સનો મૂળભૂત કાયદો કહેવામાં આવે છે - સંતુલનની સ્થિતિમાં પ્રવાહી અને વાયુઓનું વિજ્ઞાન. પાસ્કલનો નિયમ નામના ઉપકરણ સાથેના અનુભવ દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે પાસ્કલનો બોલ . આ ઉપકરણ ઘન સામગ્રીનો એક બોલ છે જેમાં નાના છિદ્રો બનાવેલ છે, જે સિલિન્ડર સાથે જોડાયેલ છે જેની સાથે પિસ્ટન ફરે છે. બોલ ધુમાડાથી ભરે છે. જ્યારે પિસ્ટન દ્વારા સંકુચિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ધુમાડો સમાન પ્રવાહોમાં બોલના છિદ્રોમાંથી બહાર ધકેલવામાં આવે છે. સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગેસના દબાણની ગણતરી કરવામાં આવે છે: જ્યાં ઇ લિન - ગેસના અણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા; n - પરમાણુઓની સાંદ્રતા આંશિક દબાણ. ડાલ્ટનનો કાયદો
વ્યવહારમાં, મોટેભાગે આપણે શુદ્ધ વાયુઓ નહીં, પરંતુ તેમના મિશ્રણનો સામનો કરીએ છીએ. આપણે હવા શ્વાસ લઈએ છીએ, જે વાયુઓનું મિશ્રણ છે. કાર એક્ઝોસ્ટ ગેસ પણ એક મિશ્રણ છે. શુદ્ધ કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો લાંબા સમયથી વેલ્ડીંગમાં ઉપયોગ થતો નથી. તેના બદલે ગેસ મિશ્રણનો પણ ઉપયોગ થાય છે. ગેસ મિશ્રણ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે જે એકબીજા સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશતા નથી. ગેસ મિશ્રણના વ્યક્તિગત ઘટકના દબાણને કહેવામાં આવે છે આંશિક દબાણ . જો આપણે ધારીએ કે મિશ્રણમાંના તમામ વાયુઓ આદર્શ વાયુઓ છે, તો મિશ્રણનું દબાણ ડાલ્ટનના કાયદા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: “રાસાયણિક રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી તેવા આદર્શ વાયુઓના મિશ્રણનું દબાણ આંશિક દબાણના સરવાળા જેટલું છે. " તેનું મૂલ્ય સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
મિશ્રણમાંનો દરેક ગેસ આંશિક દબાણ બનાવે છે. તેનું તાપમાન મિશ્રણના તાપમાન જેટલું છે. ગેસનું દબાણ તેની ઘનતા બદલીને બદલી શકાય છે. ધાતુના કન્ટેનરમાં જેટલો વધુ ગેસ પમ્પ કરવામાં આવે છે, તેટલા વધુ પરમાણુઓ તે દિવાલોને અથડાશે, અને તેનું દબાણ વધારે હશે. તદનુસાર, ગેસને બહાર કાઢીને, અમે તેને દુર્લભ કરીએ છીએ, અને દબાણ ઘટે છે. પરંતુ ગેસનું દબાણ તેના જથ્થા અથવા તાપમાનને બદલીને પણ બદલી શકાય છે, એટલે કે, ગેસને સંકુચિત કરીને. વાયુયુક્ત શરીર પર બળ લાગુ કરીને કમ્પ્રેશન હાથ ધરવામાં આવે છે. આ અસરના પરિણામે, તે જે વોલ્યુમ ધરાવે છે તે ઘટે છે, દબાણ અને તાપમાન વધે છે. પિસ્ટન ખસે છે તેમ એન્જિન સિલિન્ડરમાં ગેસ સંકુચિત થાય છે. ઉત્પાદનમાં, જટિલ ઉપકરણો - કોમ્પ્રેસર્સનો ઉપયોગ કરીને તેને સંકુચિત કરીને ઉચ્ચ ગેસ દબાણ બનાવવામાં આવે છે, જે ઘણા હજાર વાતાવરણનું દબાણ બનાવવામાં સક્ષમ છે. શું તમને લેખ ગમ્યો? તમારા મિત્રો સાથે શેર કરો!
પર શેર કરો ફેસબુક
પણ વાંચો
ટોચ
|
