Kaip apskaičiuoti dujų slėgį inde. Pagrindinės IRT nuostatos ir jų eksperimentinis pagrindimas.? Oro svoris

Molekulių judėjimo dujose vaizdas bus neišsamus, jei taip pat neatsižvelgsime į klausimus apie molekulių susidūrimą su bet kurio dujose esančio kūno paviršiumi, ypač su indo, kuriame yra dujos, sienelėmis ir kiekvienu kitas.

Iš tiesų, atlikdamos atsitiktinius judesius, molekulės laikas nuo laiko priartėja prie indo sienelių ar kitų kūnų paviršiaus gana nedideliu atstumu. Lygiai taip pat molekulės gali būti gana arti viena kitos. Šiuo atveju tarp dujų molekulių arba tarp dujų molekulės ir sienelės medžiagos molekulių atsiranda sąveikos jėgos, kurios labai greitai mažėja didėjant atstumui. Šių jėgų įtakoje dujų molekulės keičia savo judėjimo kryptį. Šis procesas (krypties pasikeitimas), kaip žinoma, vadinamas susidūrimu.

Susidūrimai tarp molekulių vaidina labai svarbų vaidmenį dujų elgsenoje. Ir mes juos išsamiai išnagrinėsime vėliau. Dabar svarbu atsižvelgti į molekulių susidūrimus su indo sienelėmis arba bet kokiu kitu paviršiumi, kuris liečiasi su dujomis. Būtent dujų molekulių ir sienelių sąveika lemia jėgą, kurią sienos patiria iš dujų pusės, ir, žinoma, lygią priešingos krypties jėgą, kurią dujos patiria iš sienų pusės. Akivaizdu, kad kuo didesnis sienos paviršiaus plotas, tuo didesnė jėga, kurią siena patiria iš dujų. Kad nebūtų naudojamas kiekis, kuris priklauso nuo tokio atsitiktinio veiksnio kaip sienos dydis, įprasta dujų poveikį sienai apibūdinti ne jėga, o

slėgis, t. y. jėga, tenkanti sienos paviršiaus ploto vienetui, normaliai šiai jėgai:

Dujų gebėjimas daryti slėgį talpyklos, kurioje yra jos, sienelės yra viena iš pagrindinių dujų savybių. Būtent dėl savo slėgio dujos dažniausiai atskleidžia savo buvimą. Todėl slėgis yra viena iš pagrindinių dujų charakteristikų.

Dujų slėgis ant indo sienelių, kaip siūlyta dar XVIII a. Daniel Bernoulli, yra daugybės dujų molekulių susidūrimų su sienomis pasekmė. Šis molekulių poveikis sienoms sąlygoja tam tikrus sienos medžiagos dalelių pasislinkimus, taigi ir jos deformaciją. Deformuota sienelė veikia dujas elastine jėga, nukreipta į kiekvieną statmenai sienai tašką. Ši jėga yra lygi absoliučia verte ir priešinga jėgai, kuria dujos veikia sieną.

Nors kiekvienos atskiros molekulės sąveikos su sienos molekulėmis jėgos susidūrimo metu nežinomos, vis dėlto mechanikos dėsniai leidžia rasti vidutinę jėgą, atsirandančią dėl visų dujų molekulių bendro veikimo, t.y. dujų slėgis.

Tarkime, kad dujos yra gretasienio formos inde (2 pav.) ir kad dujos yra pusiausvyros būsenoje. Šiuo atveju tai reiškia, kad visos dujos yra ramybės būsenoje konteinerio sienelių atžvilgiu: bet kuria savavališka kryptimi judančių molekulių skaičius vidutiniškai yra lygus molekulių, kurių greičiai nukreipti priešinga kryptimi, skaičiui.

Apskaičiuokime dujų slėgį vienoje iš indo sienelių, pavyzdžiui, dešinėje šoninėje sienelėje, nukreipkite koordinačių ašį išilgai gretasienio krašto statmenai sienai, kaip parodyta Fig. 2. Kad ir kaip būtų nukreipti molekulių greičiai, mus domina tik molekulių greičių projekcijos X ašyje: link sienos molekulės juda tiksliai tokiu greičiu

Protiškai parinksime A storio dujų sluoksnį, esantį šalia pasirinktos sienos. Jį iš deformuotos sienos pusės veikia tamprumo jėga C, tokia pati absoliučia verte

jėga ir dujos veikia sieną. Pagal antrąjį Niutono dėsnį jėgos impulsas (tam tikras savavališkas laiko tarpas) yra lygus dujų impulso pokyčiui mūsų sluoksnyje. Tačiau dujos yra pusiausvyros būsenoje, todėl sluoksnis negauna jokio impulso padidėjimo jėgos impulso kryptimi (prieš teigiamą X ašies kryptį). Taip atsitinka todėl, kad dėl molekulinių judesių pasirinktas sluoksnis gauna impulsą priešinga kryptimi ir, žinoma, tą patį absoliučia verte. Nesunku suskaičiuoti.

Atsitiktiniams dujų molekulių judėjimams bėgant laikui, tam tikras skaičius molekulių patenka į mūsų sluoksnį iš kairės į dešinę ir tiek pat molekulių palieka jį priešinga kryptimi – iš dešinės į kairę. Įeinančios molekulės neša tam tikrą impulsą. Išeinantys neša tą patį priešingo ženklo impulsą, todėl bendras sluoksnio gaunamas impulsas yra lygus molekulių, patenkančių ir išeinančių iš sluoksnio, impulsų algebrinei sumai.

Raskime molekulių, patenkančių į mūsų sluoksnį kairėje, skaičių laiku

Per tą laiką tos molekulės, kurios yra nuo jo ne didesniu atstumu Visos jos yra lygiagretaus sienelės tūrio su atitinkamos sienos pagrindo plotu) ir ilgis, ty tūryje, gali priartėti prie riba kairėje Jei indo tūrio vienete yra molekulių, tai nurodytame tūryje yra molekulių. Tačiau tik pusė jų juda iš kairės į dešinę ir patenka į sluoksnį. Kita pusė nutolsta nuo jo ir nepatenka į sluoksnį. Vadinasi, laikui bėgant molekulės patenka į sluoksnį iš kairės į dešinę.

Kiekvienas iš jų turi impulsą (molekulės masę), o bendras impulsas, kurį jie įneša į sluoksnį, yra lygus

Per tą patį laiką iš sluoksnio išeina tiek pat molekulių, kurių bendras impulsas yra toks pat, bet priešingo ženklo, judėdamos iš dešinės į kairę. Taigi, dėl teigiamo impulso molekulių patekimo į sluoksnį ir neigiamo impulso molekulių pasitraukimo iš jo, bendras sluoksnio impulso pokytis yra lygus

Būtent šis sluoksnio impulso pokytis kompensuoja pokytį, kuris turėjo įvykti veikiant jėgos impulsui, todėl galime rašyti:

Padalinę abi šios lygybės puses iš gauname:

Iki šiol tyliai manėme, kad visų dujų molekulių greičio projekcijos yra vienodos. Iš tikrųjų taip, žinoma, nėra. O molekulių greičiai ir jų projekcijos X ašyje, žinoma, skirtingoms molekulėms skiriasi. Klausimą apie dujų molekulių greičių skirtumą pusiausvyros sąlygomis detaliai išnagrinėsime § 12. Kol kas atsižvelkime į molekulių greičių skirtumus ir jų projekcijas koordinačių ašyse pakeisdami įtrauktą kiekį formulėje (2.1) su jos vidutine reikšme, kad slėgio formulė būtų (2.1), pateiksime formą:

Kiekvienos molekulės greičiui galime parašyti:

(paskutinė lygybė reiškia, kad galima keisti vidurkinimo ir sudėjimo operacijų eiliškumą). Dėl visiško molekulinių judesių netvarkos galime daryti prielaidą, kad greičio projekcijų kvadratų vidutinės reikšmės trijose koordinačių ašyse yra lygios viena kitai, t.y.

O tai reiškia, atsižvelgiant į (2.3), kad

Pakeitę šią išraišką į formulę (2.2), gauname:

arba padauginus ir padalijus dešinę šios lygybės pusę iš dviejų,

Aukščiau pateiktas paprastas samprotavimas galioja bet kuriai indo sienelei ir bet kuriai sričiai, kuri gali būti mintyse patalpinta į dujas. Visais atvejais gauname dujų slėgio rezultatą, išreikštą (2.4) formule. Reikšmė formulėje (2.4) reiškia vidutinę vienos dujų molekulės kinetinę energiją. Todėl dujų slėgis yra lygus dviem trečdaliams

vidutinė kinetinė molekulių, esančių dujų tūrio vienete, energija.

Tai viena iš svarbiausių idealių dujų kinetinės teorijos išvadų. Formulė (2.4) nustato ryšį tarp molekulinių dydžių, ty dydžių, susijusių su atskira molekule, ir slėgio vertės, apibūdinančios dujas kaip visumą, makroskopinį dydį, tiesiogiai išmatuotą eksperimentiškai. (2.4) lygtis kartais vadinama pagrindine idealių dujų kinetinės teorijos lygtimi.

Vyras su slidėmis ir be jų.

Žmogus eina per purų sniegą labai sunkiai, su kiekvienu žingsniu giliai grimzdamas. Tačiau užsidėjęs slides jis gali vaikščioti beveik neįkritęs. Kodėl? Su slidėmis ar be jų žmogus sniegą veikia ta pačia jėga, lygia jo svoriui. Tačiau šios jėgos poveikis abiem atvejais skiriasi, nes paviršiaus plotas, kurį žmogus spaudžia, yra skirtingas, su slidėmis ir be slidžių. Slidžių paviršiaus plotas yra beveik 20 kartų didesnis nei pado plotas. Todėl stovėdamas ant slidžių žmogus kiekvieną kvadratinį centimetrą sniego paviršiaus ploto veikia 20 kartų mažesne jėga nei stovint ant sniego be slidžių.

Mokinys, mygtukais prisegdamas laikraštį prie lentos, kiekvieną mygtuką veikia vienoda jėga. Tačiau mygtukas su aštresniu galu lengviau pateks į medieną.

Tai reiškia, kad jėgos rezultatas priklauso ne tik nuo jos modulio, krypties ir taikymo taško, bet ir nuo paviršiaus, kuriam ji taikoma (statmenai, kurią ji veikia), ploto.

Šią išvadą patvirtina fiziniai eksperimentai.

Patirtis Tam tikros jėgos veikimo rezultatas priklauso nuo to, kokia jėga veikia vienetinį paviršiaus plotą.

Reikia įkalti vinis į mažos lentos kampus. Pirmiausia į lentą įkaltas vinis smaigaliais į viršų uždėkite ant smėlio ir uždėkite ant lentos svarelį. Šiuo atveju vinių galvutės tik šiek tiek įspaudžiamos į smėlį. Tada apverčiame lentą ir dedame vinis ant krašto. Šiuo atveju atramos plotas yra mažesnis, o veikiant tokiai pačiai jėgai, nagai žymiai giliau patenka į smėlį.

Patirtis. Antra iliustracija.

Šios jėgos veikimo rezultatas priklauso nuo to, kokia jėga veikia kiekvieną paviršiaus ploto vienetą.

Nagrinėjamuose pavyzdžiuose jėgos veikė statmenai kūno paviršiui. Vyro svoris buvo statmenas sniego paviršiui; mygtuką veikianti jėga yra statmena lentos paviršiui.

Dydis, lygus statmenai paviršiui veikiančios jėgos ir šio paviršiaus ploto santykiui, vadinamas slėgiu.

Norint nustatyti slėgį, jėgą, veikiančią statmenai paviršiui, reikia padalyti iš paviršiaus ploto:

slėgis = jėga / plotas.

Pažymime kiekius, įtrauktus į šią išraišką: slėgis - p, paviršių veikianti jėga yra F ir paviršiaus plotas - S.

Tada gauname formulę:

p = F/S

Akivaizdu, kad didesnė jėga, veikianti tą patį plotą, sukurs didesnį slėgį.

Slėgio vienetas laikomas slėgiu, kurį sukuria 1 N jėga, veikianti paviršių, kurio plotas 1 m2 statmenas šiam paviršiui..

Slėgio vienetas - niutonas vienam kvadratiniam metrui(1 N/m2). Prancūzų mokslininko garbei Blezas Paskalis tai vadinama paskaliu ( Pa). Taigi,

1 Pa = 1 N/m2.

Taip pat naudojami kiti slėgio vienetai: hektopaskalinis (hPa) Ir kilopaskalis (kPa).

1 kPa = 1000 Pa;

1 hPa = 100 Pa;

1 Pa = 0,001 kPa;

1 Pa = 0,01 hPa.

Užrašykime problemos sąlygas ir ją išspręskime.

Duota : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?

SI vienetais: S = 0,03 m2

Sprendimas:

p = F/S,

F = P,

P = g m,

P= 9,8 N · 45 kg ≈ 450 N,

p= 450/0,03 N/m2 = 15000 Pa = 15 kPa

„Atsakymas“: p = 15000 Pa = 15 kPa

Būdai sumažinti ir padidinti spaudimą.

Sunkusis vikšrinis traktorius sukuria 40–50 kPa slėgį dirvai, t.y. tik 2–3 kartus didesnį nei 45 kg sveriančio berniuko. Tai paaiškinama tuo, kad dėl vikšro pavaros traktoriaus svoris pasiskirsto didesniame plote. Ir mes tai nustatėme kuo didesnis atramos plotas, tuo mažesnis slėgis, kurį ši atrama sukuria ta pati jėga .

Priklausomai nuo to, ar reikalingas žemas ar aukštas slėgis, atramos plotas didėja arba mažėja. Pavyzdžiui, kad gruntas atlaikytų statomo pastato slėgį, padidinamas apatinės pamato dalies plotas.

Sunkvežimių padangos ir lėktuvų važiuoklės pagamintos daug platesnės nei keleivinės. Važiuoti dykumose skirtų automobilių padangos pagamintos ypač plačios.

Sunkiasvorės transporto priemonės, tokios kaip traktorius, cisterna ar pelkinė transporto priemonė, turinčios didelį vikšrų atramos plotą, važiuoja per pelkėtas vietas, kuriose negali praeiti niekas.

Kita vertus, esant mažam paviršiaus plotui, su maža jėga galima sukurti didelį slėgį. Pavyzdžiui, spaudžiant mygtuką į plokštę, mes jį veikiame maždaug 50 N jėga. Kadangi mygtuko galiuko plotas yra maždaug 1 mm 2, jo sukuriamas slėgis yra lygus:

p = 50 N / 0,000 001 m 2 = 50 000 000 Pa = 50 000 kPa.

Palyginimui, šis slėgis yra 1000 kartų didesnis už slėgį, kurį dirvai daro vikšrinis traktorius. Tokių pavyzdžių galite rasti ir daugiau.

Pjovimo ir pradurimo instrumentų (peilių, žirklių, pjaustytuvų, pjūklų, adatų ir kt.) ašmenys yra specialiai pagaląsti. Aštrių ašmenų pagaląstas kraštas turi nedidelį plotą, todėl net ir nedidelė jėga sukuria didelį spaudimą, o su šiuo įrankiu lengva dirbti.

Pjovimo ir auskarų vėrimo prietaisai randami ir gyvojoje gamtoje: tai dantys, nagai, snapai, spygliai ir kt.- visi jie pagaminti iš kietos medžiagos, lygūs ir labai aštrūs.

Slėgis

Yra žinoma, kad dujų molekulės juda atsitiktinai.

Jau žinome, kad dujos, skirtingai nei kietos medžiagos ir skysčiai, užpildo visą talpyklą, kurioje jos yra. Pavyzdžiui, plieninis balionas dujoms laikyti, automobilio padangos kamera ar tinklinis. Šiuo atveju dujos daro spaudimą baliono sienelėms, dugnui ir dangčiui, kamerai ar bet kuriam kitam korpusui, kuriame jos yra. Dujų slėgis atsiranda dėl kitų priežasčių nei kieto kūno slėgis ant atramos.

Yra žinoma, kad dujų molekulės juda atsitiktinai. Judėdami jie susiduria vienas su kitu, taip pat su konteinerio, kuriame yra dujos, sienelėmis. Dujose yra daug molekulių, todėl jų poveikio skaičius yra labai didelis. Pavyzdžiui, patalpoje esančių oro molekulių smūgių į paviršių, kurio plotas yra 1 cm 2 per 1 s, skaičius išreiškiamas dvidešimt trijų skaitmenų skaičiumi. Nors atskiros molekulės smūgio jėga nedidelė, visų molekulių įtaka indo sienelėms yra reikšminga – susidaro dujų slėgis.

Taigi, dujų slėgis ant talpyklos sienelių (ir dujose patalpinto kūno) atsiranda dėl dujų molekulių poveikio .

Apsvarstykite toliau pateiktą eksperimentą. Padėkite guminį rutulį po oro siurblio varpeliu. Jame yra nedidelis oro kiekis ir jis yra netaisyklingos formos. Tada iš po varpelio išsiurbiame orą. Rutulio apvalkalas, aplink kurį vis retėja oras, palaipsniui išsipučia ir įgauna taisyklingo rutulio formą.

Kaip paaiškinti šią patirtį?

Suslėgtoms dujoms laikyti ir transportuoti naudojami specialūs patvarūs plieniniai balionai.

Mūsų eksperimente judančios dujų molekulės nuolat atsitrenkia į rutulio sieneles viduje ir išorėje. Išsiurbiant orą, mažėja molekulių skaičius varpe aplink rutulio apvalkalą. Tačiau rutulio viduje jų skaičius nesikeičia. Todėl molekulių smūgių į išorines apvalkalo sieneles skaičius tampa mažesnis nei smūgių į vidines sieneles skaičius. Rutulys pripučiamas tol, kol jo guminio apvalkalo tamprumo jėga tampa lygi dujų slėgio jėgai. Rutulio apvalkalas įgauna rutulio formą. Tai rodo, kad dujos jo sienas spaudžia visomis kryptimis vienodai. Kitaip tariant, molekulinių smūgių skaičius kvadratiniam paviršiaus ploto centimetrui yra vienodas visomis kryptimis. Toks pat slėgis visomis kryptimis būdingas dujoms ir yra daugybės molekulių atsitiktinio judėjimo pasekmė.

Pabandykime sumažinti dujų tūrį, bet taip, kad jų masė išliktų nepakitusi. Tai reiškia, kad kiekviename kubiniame dujų centimetre bus daugiau molekulių, o dujų tankis padidės. Tada padidės molekulių smūgių į sienas skaičius, ty padidės dujų slėgis. Tai gali patvirtinti patirtis.

Ant paveikslėlio A parodytas stiklinis vamzdelis, kurio vienas galas uždarytas plona gumine plėvele. Į vamzdį įkišamas stūmoklis. Stūmokliui pajudėjus, oro tūris vamzdyje mažėja, t.y. dujos suspaudžiamos. Guminė plėvelė išlinksta į išorę, tai rodo, kad oro slėgis vamzdyje padidėjo.

Priešingai, didėjant tos pačios masės dujų tūriui, molekulių skaičius kiekviename kubiniame centimetre mažėja. Taip sumažės smūgių į indo sieneles skaičius – dujų slėgis sumažės. Iš tiesų, kai stūmoklis ištraukiamas iš vamzdžio, oro tūris padidėja ir plėvelė pasilenkia indo viduje. Tai rodo oro slėgio sumažėjimą vamzdyje. Tie patys reiškiniai būtų stebimi, jei vietoj oro vamzdyje būtų kokių nors kitų dujų.

Taigi, mažėjant dujų tūriui, didėja jų slėgis, o tūriui didėjant slėgis mažėja, jei dujų masė ir temperatūra nesikeičia.

Kaip pasikeis dujų slėgis, jei jos kaitinamos pastoviu tūriu? Yra žinoma, kad kaitinant dujų molekulių greitis didėja. Judėdami greičiau, molekulės dažniau atsitrenks į konteinerio sieneles. Be to, kiekvienas molekulės poveikis sienai bus stipresnis. Dėl to indo sienelės patirs didesnį slėgį.

Vadinasi, Kuo aukštesnė dujų temperatūra, tuo didesnis dujų slėgis uždarame inde, jei dujų masė ir tūris nesikeičia.

Iš šių eksperimentų galima daryti bendrą išvadą, kad Dujų slėgis didėja, kuo dažniau ir stipriau molekulės atsitrenkia į indo sieneles .

Dujoms laikyti ir transportuoti jos yra labai suslėgtos. Kartu didėja jų slėgis, dujos turi būti uždarytos į specialius, labai patvarius balionus. Pavyzdžiui, tokiuose balionuose yra suspausto oro povandeniniuose laivuose ir deguonies, naudojamo metalams suvirinti. Žinoma, visada turime atsiminti, kad dujų balionų negalima šildyti, ypač kai jie pripildyti dujų. Nes, kaip jau suprantame, gali įvykti sprogimas su labai nemaloniomis pasekmėmis.

Paskalio dėsnis.

Slėgis perduodamas į kiekvieną skysčio ar dujų tašką.

Stūmoklio slėgis perduodamas į kiekvieną rutulį užpildančio skysčio tašką.

Dabar dujos.

Skirtingai nuo kietųjų medžiagų, atskiri sluoksniai ir mažos skysčio bei dujų dalelės gali laisvai judėti viena kitos atžvilgiu visomis kryptimis. Užtenka, pavyzdžiui, stiklinėje lengvai papūsti į vandens paviršių, kad vanduo pajudėtų. Upėje ar ežere nuo menkiausio vėjelio atsiranda raibuliukų.

Tai paaiškina dujų ir skysčių dalelių mobilumas jas veikiamas slėgis perduodamas ne tik jėgos kryptimi, bet į kiekvieną tašką. Panagrinėkime šį reiškinį išsamiau.

Ant paveikslo, A vaizduoja indą, kuriame yra dujų (arba skysčio). Dalelės yra tolygiai paskirstytos visame inde. Indas uždarytas stūmokliu, kuris gali judėti aukštyn ir žemyn.

Taikydami tam tikrą jėgą, mes priversime stūmoklį šiek tiek pajudėti į vidų ir suspausti dujas (skystį), esančias tiesiai po juo. Tada dalelės (molekulės) šioje vietoje bus tankiau nei anksčiau (b pav.). Dėl mobilumo dujų dalelės judės visomis kryptimis. Dėl to jų išdėstymas vėl taps vienodas, bet tankesnis nei anksčiau (c pav.). Todėl visur padidės dujų slėgis. Tai reiškia, kad papildomas slėgis perduodamas visoms dujų ar skysčio dalelėms. Taigi, jei dujų (skysčio) slėgis šalia paties stūmoklio padidėja 1 Pa, tada visuose taškuose viduje dujų ar skysčio, slėgis bus didesnis nei anksčiau tokiu pat kiekiu. Slėgis ant indo sienelių, dugno ir stūmoklio padidės 1 Pa.

Skysčiui ar dujoms veikiamas slėgis į bet kurį tašką perduodamas vienodai visomis kryptimis .

Šis teiginys vadinamas Paskalio dėsnis.

Remiantis Paskalio dėsniu, lengva paaiškinti šiuos eksperimentus.

Paveikslėlyje pavaizduotas tuščiaviduris rutulys su mažomis skylutėmis įvairiose vietose. Prie rutulio pritvirtintas vamzdelis, į kurį įkišamas stūmoklis. Jei užpildysite rutulį vandeniu ir įstumsite stūmoklį į vamzdelį, vanduo ištekės iš visų rutulio skylių. Šiame eksperimente stūmoklis spaudžia vandens paviršių vamzdyje. Vandens dalelės, esančios po stūmokliu, sutankindamos perkelia jo slėgį į kitus sluoksnius, esančius giliau. Taigi stūmoklio slėgis perduodamas į kiekvieną rutulį užpildančio skysčio tašką. Dėl to dalis vandens išstumiama iš rutulio identiškų srautų, tekančių iš visų skylių, pavidalu.

Jei rutulys užpildytas dūmais, tada, kai stūmoklis įstumiamas į vamzdį, iš visų rutulio skylių pradės išeiti vienodi dūmų srautai. Tai patvirtina dujos vienodai perduoda joms daromą slėgį visomis kryptimis.

Slėgis skystyje ir dujose.

Veikiamas skysčio svorio guminis dugnas vamzdyje sulinks.

Skysčius, kaip ir visus Žemės kūnus, veikia gravitacija. Todėl kiekvienas į indą pilamas skysčio sluoksnis savo svoriu sukuria slėgį, kuris pagal Paskalio dėsnį perduodamas visomis kryptimis. Todėl skysčio viduje yra slėgis. Tai galima patikrinti iš patirties.

Supilkite vandenį į stiklinį vamzdelį, kurio apatinė anga uždaryta plona gumine plėvele. Skysčio svorio įtakoje vamzdžio dugnas sulinks.

Patirtis rodo, kad kuo aukščiau virš guminės plėvelės yra vandens stulpelis, tuo ji labiau linksta. Bet kiekvieną kartą, kai guminis dugnas pasilenkia, vanduo vamzdyje susibalansuoja (sustabdo), nes, be gravitacijos jėgos, vandenį veikia ištemptos guminės plėvelės tamprumo jėga.

Guminę plėvelę veikiančios jėgos yra

yra vienodi iš abiejų pusių.

Iliustracija.

Dugnas nutolsta nuo cilindro dėl jį veikiančio gravitacijos slėgio.

Vamzdelį guminiu dugnu, į kurį pilamas vanduo, nuleiskime į kitą, platesnį indą su vandeniu. Pamatysime, kad nuleidžiant vamzdį guminė plėvelė palaipsniui tiesėja. Visiškas plėvelės tiesinimas rodo, kad iš viršaus ir iš apačios ją veikiančios jėgos yra lygios. Visiškas plėvelės ištiesinimas įvyksta, kai vandens lygis vamzdyje ir inde sutampa.

Tą patį eksperimentą galima atlikti su vamzdžiu, kurio šoninę angą dengia guminė plėvelė, kaip parodyta a paveiksle. Panardinkime šį vamzdelį su vandeniu į kitą indą su vandeniu, kaip parodyta paveikslėlyje, b. Pastebėsime, kad plėvelė vėl išsitiesins, kai tik vandens lygis vamzdyje ir inde bus lygus. Tai reiškia, kad jėgos, veikiančios guminę plėvelę, yra vienodos iš visų pusių.

Paimkime indą, kurio dugnas gali nukristi. Supilkime į indelį su vandeniu. Dugnas bus tvirtai prispaustas prie indo krašto ir nenukris. Jį spaudžia vandens slėgio jėga, nukreipta iš apačios į viršų.

Į indą atsargiai pilsime vandenį ir stebėsime jo dugną. Kai tik vandens lygis inde sutampa su vandens lygiu inde, jis nukris nuo indo.

Atskyrimo momentu skysčio stulpelis inde iš viršaus į apačią spaudžia dugną, o slėgis iš tokio pat aukščio skysčio stulpelio, esančio indelyje, perduodamas iš apačios į viršų į apačią. Abu šie slėgiai yra vienodi, tačiau dugnas nutolsta nuo cilindro dėl savo gravitacijos.

Eksperimentai su vandeniu buvo aprašyti aukščiau, tačiau jei vietoj vandens imsite bet kokį kitą skystį, eksperimento rezultatai bus tokie patys.

Taigi, eksperimentai tai rodo Skysčio viduje yra slėgis, o tame pačiame lygyje jis visomis kryptimis yra vienodas. Slėgis didėja didėjant gyliui.

Dujos šiuo požiūriu niekuo nesiskiria nuo skysčių, nes turi ir svorį. Tačiau turime prisiminti, kad dujų tankis yra šimtus kartų mažesnis už skysčio tankį. Dujų svoris inde yra mažas, o jų „svorio“ slėgis daugeliu atvejų gali būti ignoruojamas.

Skysčio slėgio ant indo dugno ir sienelių apskaičiavimas.

Panagrinėkime, kaip galite apskaičiuoti skysčio slėgį indo dugne ir sieneliuose. Pirmiausia išspręskime stačiakampio gretasienio formos indo problemą.

Jėga F, kuriuo į šį indą pilamas skystis spaudžia jo dugną, yra lygus svoriui P skysčio talpykloje. Skysčio svorį galima nustatyti žinant jo masę m. Masę, kaip žinote, galima apskaičiuoti pagal formulę: m = ρ·V. Į mūsų pasirinktą indą pilamo skysčio tūrį nesunku apskaičiuoti. Jei skysčio stulpelio aukštis inde žymimas raide h, ir laivo dugno plotą S, Tai V = S h.

Skysta masė m = ρ·V, arba m = ρ S h .

Šio skysčio svoris P = g m, arba P = g ρ S h.

Kadangi skysčio stulpelio svoris yra lygus jėgai, kuria skystis spaudžia indo dugną, padalijus svorį PĮ aikštę S, gauname skysčio slėgį p:

p = P/S arba p = g·ρ·S·h/S,

Gavome skysčio slėgio indo dugne apskaičiavimo formulę. Iš šios formulės aišku, kad skysčio slėgis indo dugne priklauso tik nuo skysčio kolonėlės tankio ir aukščio.

Todėl naudodamiesi gauta formule galite apskaičiuoti į indą pilamo skysčio slėgį bet kokia forma(griežtai kalbant, mūsų skaičiavimas tinka tik tiesios prizmės ir cilindro formos indams. Instituto fizikos kursuose buvo įrodyta, kad formulė tinka ir savavališkos formos indui). Be to, pagal jį galima apskaičiuoti slėgį ant indo sienelių. Slėgis skysčio viduje, įskaitant slėgį iš apačios į viršų, taip pat apskaičiuojamas pagal šią formulę, nes slėgis tame pačiame gylyje visomis kryptimis yra vienodas.

Apskaičiuojant slėgį pagal formulę p = gρh jums reikia tankumo ρ išreikštas kilogramais kubiniame metre (kg/m3), ir skysčio kolonėlės aukštis h- metrais (m), g= 9,8 N/kg, tada slėgis bus išreikštas paskaliais (Pa).

Pavyzdys. Nustatykite alyvos slėgį bako apačioje, jei alyvos kolonėlės aukštis yra 10 m, o tankis 800 kg/m 3.

Užrašykime problemos būklę ir užsirašykime.

Duota :

ρ = 800 kg/m 3

Sprendimas :

p = 9,8 N/kg · 800 kg/m 3 · 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.

Atsakymas : p ≈ 80 kPa.

Bendraujantys laivai.

Paveiksle pavaizduoti du indai, sujungti vienas su kitu guminiu vamzdeliu. Tokie indai vadinami bendraudamas. Laistytuvas, arbatinukas, kavos puodas yra susisiekiančių indų pavyzdžiai. Iš patirties žinome, kad vanduo, pilamas, pavyzdžiui, į laistytuvą, visada yra tame pačiame lygyje snapelyje ir viduje.

Dažnai susiduriame su bendraujančiais laivais. Pavyzdžiui, tai gali būti arbatinukas, laistytuvas ar kavos puodas.

Vienalyčio skysčio paviršiai įrengiami tame pačiame lygyje bet kokios formos susisiekiančiuose induose.

Skirtingo tankio skysčiai.

Šis paprastas eksperimentas gali būti atliktas su susisiekiančiais indais. Eksperimento pradžioje suspaudžiame guminį vamzdelį per vidurį ir į vieną iš vamzdelių pilame vandens. Tada atidarome spaustuką, o vanduo akimirksniu teka į kitą vamzdelį, kol vandens paviršiai abiejuose vamzdeliuose bus tame pačiame lygyje. Vieną iš vamzdžių galite pritvirtinti prie trikojo, o kitą pakelti, nuleisti arba pakreipti įvairiomis kryptimis. Ir šiuo atveju, kai tik skystis nurims, jo lygiai abiejuose vamzdeliuose bus išlyginti.

Bet kokios formos ir skerspjūvio susisiekiančiuose induose vienalyčio skysčio paviršiai įrengiami tame pačiame lygyje(su sąlyga, kad oro slėgis virš skysčio yra vienodas) (109 pav.).

Tai galima pateisinti taip. Skystis yra ramybės būsenoje, nejudėdamas iš vieno indo į kitą. Tai reiškia, kad slėgis abiejuose induose bet kokiu lygiu yra vienodas. Abiejuose induose esantis skystis yra vienodas, ty jo tankis yra toks pat. Todėl jo aukščiai turi būti vienodi. Kai pakeliame vieną indą arba įpilame į jį skysčio, slėgis jame didėja ir skystis juda į kitą indą, kol slėgiai susibalansuoja.

Jei į vieną iš susisiekiančių indų pilamas vieno tankio skystis, o į antrąjį – kito tankio skystis, tada esant pusiausvyrai šių skysčių lygiai nebus vienodi. Ir tai suprantama. Žinome, kad skysčio slėgis indo apačioje yra tiesiogiai proporcingas kolonėlės aukščiui ir skysčio tankiui. Ir šiuo atveju skysčių tankis skirsis.

Jei slėgiai lygūs, didesnio tankio skysčio stulpelio aukštis bus mažesnis už mažesnio tankio skysčio stulpelio aukštį (pav.).

Patirtis. Kaip nustatyti oro masę.

Oro svoris. Atmosferos slėgis.

Atmosferos slėgio buvimas.

Atmosferos slėgis yra didesnis nei išretinto oro slėgis inde.

Oras, kaip ir bet kuris kūnas Žemėje, yra veikiamas gravitacijos, todėl oras turi svorį. Oro svorį nesunku apskaičiuoti, jei žinai jo masę.

Eksperimentiškai parodysime, kaip apskaičiuoti oro masę. Norėdami tai padaryti, turite paimti patvarų stiklinį rutulį su kamščiu ir guminį vamzdelį su spaustuku. Išpumpuokime iš jo orą, užveržkime vamzdelį spaustuku ir subalansuosime ant svarstyklių. Tada atidarę guminio vamzdžio spaustuką, įleiskite į jį oro. Tai sutrikdys svarstyklių pusiausvyrą. Norėdami jį atkurti, ant kitos svarstyklių keptuvės turėsite uždėti svarmenis, kurių masė bus lygi oro masei rutulio tūryje.

Eksperimentais nustatyta, kad esant 0 °C temperatūrai ir normaliam atmosferos slėgiui, 1 m 3 tūrio oro masė yra lygi 1,29 kg. Šio oro svorį lengva apskaičiuoti:

P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.

Žemę supantis oro apvalkalas vadinamas atmosfera (iš graikų kalbos atmosfera- garai, oras ir sfera- kamuolys).

Atmosfera, kaip rodo dirbtinių Žemės palydovų skrydžio stebėjimai, tęsiasi iki kelių tūkstančių kilometrų aukščio.

Dėl gravitacijos jėgos viršutiniai atmosferos sluoksniai, kaip ir vandenyno vanduo, suspaudžia apatinius sluoksnius. Labiausiai suspaudžiamas tiesiogiai su Žeme esantis oro sluoksnis, kuris pagal Paskalio dėsnį perduoda jam daromą slėgį visomis kryptimis.

Dėl to žemės paviršius ir jame esantys kūnai patiria spaudimą iš viso oro storio arba, kaip paprastai tokiais atvejais sakoma, patiria Atmosferos slėgis .

Atmosferos slėgio egzistavimas gali paaiškinti daugelį reiškinių, su kuriais susiduriame gyvenime. Pažvelkime į kai kuriuos iš jų.

Paveikslėlyje pavaizduotas stiklinis vamzdis, kurio viduje yra stūmoklis, kuris tvirtai priglunda prie vamzdžio sienelių. Vamzdžio galas nuleidžiamas į vandenį. Jei pakelsite stūmoklį, vanduo pakils už jo.

Šis reiškinys naudojamas vandens siurbliuose ir kai kuriuose kituose įrenginiuose.

Paveiksle pavaizduotas cilindrinis indas. Jis uždaromas kamščiu, į kurį įkišamas vamzdelis su čiaupu. Oras iš indo išpumpuojamas siurbliu. Tada vamzdžio galas įdedamas į vandenį. Jei dabar atidarysite čiaupą, vanduo tarsi fontanas išsipurkš į indo vidų. Vanduo patenka į indą, nes atmosferos slėgis yra didesnis nei išretinto oro slėgis inde.

Kodėl egzistuoja Žemės oro apvalkalas?

Kaip ir visi kūnai, dujų molekulės, sudarančios Žemės oro apvalkalą, traukia Žemę.

Bet kodėl tada jie visi nenukrenta į Žemės paviršių? Kaip išsaugomas Žemės oro apvalkalas ir atmosfera? Norėdami tai suprasti, turime atsižvelgti į tai, kad dujų molekulės juda nuolat ir atsitiktinai. Bet tada kyla kitas klausimas: kodėl šios molekulės neišskrenda į kosmosą, tai yra į kosmosą.

Kad visiškai paliktų Žemę, molekulė, kaip ir erdvėlaivis ar raketa, turi turėti labai didelį greitį (mažiausiai 11,2 km/s). Tai yra vadinamasis antrasis pabėgimo greitis. Daugumos molekulių greitis Žemės oro apvalkale yra žymiai mažesnis nei šis pabėgimo greitis. Todėl dauguma jų yra susietos su Žeme gravitacijos dėka, tik nežymus molekulių skaičius skrenda už Žemės į kosmosą.

Atsitiktinis molekulių judėjimas ir gravitacijos poveikis joms lemia tai, kad dujų molekulės „svyruoja“ erdvėje šalia Žemės, suformuodamos oro apvalkalą arba mums žinomą atmosferą.

Matavimai rodo, kad didėjant aukščiui oro tankis sparčiai mažėja. Taigi 5,5 km aukštyje virš Žemės oro tankis yra 2 kartus mažesnis nei jo tankis Žemės paviršiuje, 11 km aukštyje - 4 kartus mažesnis ir tt Kuo jis aukščiau, tuo retesnis oras. Ir galiausiai viršutiniuose sluoksniuose (šimtai ir tūkstančiai kilometrų virš Žemės) atmosfera pamažu virsta beore erdve. Žemės oro apvalkalas neturi aiškios ribos.

Griežtai kalbant, dėl gravitacijos veikimo dujų tankis bet kuriame uždarame inde nėra vienodas visame indo tūryje. Indo apačioje dujų tankis didesnis nei viršutinėse jo dalyse, todėl slėgis inde nevienodas. Indo apačioje jis didesnis nei viršuje. Tačiau dujoms, esančioms inde, šis tankio ir slėgio skirtumas yra toks mažas, kad daugeliu atvejų jį galima visiškai ignoruoti, tik apie tai žinoma. Tačiau atmosferoje, kuri tęsiasi kelis tūkstančius kilometrų, šis skirtumas yra reikšmingas.

Atmosferos slėgio matavimas. Torricelli patirtis.

Neįmanoma apskaičiuoti atmosferos slėgio naudojant skysčio kolonėlės slėgio apskaičiavimo formulę (§ 38). Norėdami atlikti tokį skaičiavimą, turite žinoti atmosferos aukštį ir oro tankį. Tačiau atmosfera neturi apibrėžtos ribos, o oro tankis skirtinguose aukščiuose yra skirtingas. Tačiau atmosferos slėgį galima išmatuoti naudojant eksperimentą, kurį XVII amžiuje pasiūlė italų mokslininkas Evangelista Torricelli , Galilėjaus mokinys.

Torricelli eksperimentas susideda iš to: maždaug 1 m ilgio stiklinis vamzdis, uždarytas viename gale, pripildytas gyvsidabrio. Tada, sandariai uždarius antrąjį vamzdelio galą, jis apverčiamas ir nuleidžiamas į gyvsidabrio puodelį, kur šis vamzdelio galas atidaromas po gyvsidabrio lygiu. Kaip ir bet kuriame eksperimente su skysčiu, dalis gyvsidabrio supilama į puodelį, o dalis lieka vamzdelyje. Vamzdyje likusio gyvsidabrio stulpelio aukštis yra maždaug 760 mm. Virš gyvsidabrio vamzdžio viduje nėra oro, yra beorė erdvė, todėl jokios dujos nedaro slėgio iš viršaus į gyvsidabrio stulpelį šio vamzdžio viduje ir neturi įtakos matavimams.

Torricelli, pasiūlęs aukščiau aprašytą eksperimentą, taip pat pateikė savo paaiškinimą. Atmosfera spaudžia puodelyje esančio gyvsidabrio paviršių. Merkurijus yra pusiausvyroje. Tai reiškia, kad slėgis vamzdyje yra lygyje ahh 1 (žr. pav.) yra lygus atmosferos slėgiui. Keičiantis atmosferos slėgiui, pasikeičia ir gyvsidabrio stulpelio aukštis vamzdyje. Didėjant slėgiui, kolonėlė ilgėja. Mažėjant slėgiui, gyvsidabrio stulpelio aukštis mažėja.

Slėgis vamzdyje aa1 lygyje susidaro dėl gyvsidabrio stulpelio svorio vamzdyje, nes viršutinėje vamzdžio dalyje virš gyvsidabrio nėra oro. Tai seka atmosferos slėgis yra lygus gyvsidabrio stulpelio slėgiui vamzdyje , t.y.

p atm = p gyvsidabrio

Kuo didesnis atmosferos slėgis, tuo didesnis gyvsidabrio stulpelis Torricelli eksperimente. Todėl praktikoje atmosferos slėgį galima išmatuoti pagal gyvsidabrio stulpelio aukštį (milimetrais arba centimetrais). Jei, pavyzdžiui, atmosferos slėgis yra 780 mm Hg. Art. (sakoma „gyvsidabrio milimetrai“), tai reiškia, kad oras sukuria tokį patį slėgį kaip ir vertikali 780 mm aukščio gyvsidabrio stulpelis.

Todėl šiuo atveju atmosferos slėgio matavimo vienetas yra 1 milimetras gyvsidabrio stulpelio (1 mmHg). Raskime ryšį tarp šio vieneto ir mums žinomo vieneto - paskalį(Pa).

1 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio ρ slėgis yra lygus:

p = g·ρ·h, p= 9,8 N/kg · 13 600 kg/m 3 · 0,001 m ≈ 133,3 Pa.

Taigi, 1 mmHg. Art. = 133,3 Pa.

Šiuo metu atmosferos slėgis dažniausiai matuojamas hektopaskaliais (1 hPa = 100 Pa). Pavyzdžiui, orų pranešimai gali skelbti, kad slėgis yra 1013 hPa, o tai yra 760 mmHg. Art.

Kasdien stebėdamas gyvsidabrio stulpelio aukštį vamzdyje Torricelli atrado, kad šis aukštis kinta, tai yra, atmosferos slėgis nėra pastovus, jis gali didėti ir mažėti. Torricelli taip pat pažymėjo, kad atmosferos slėgis yra susijęs su oro pokyčiais.

Jei prie Torricelli eksperimente naudoto gyvsidabrio vamzdelio pritvirtinsite vertikalią skalę, gausite paprasčiausią įrenginį - gyvsidabrio barometras (iš graikų kalbos baros- sunkumas, metroo- Matuoju). Jis naudojamas atmosferos slėgiui matuoti.

Barometras – aneroidinis.

Praktiškai atmosferos slėgiui matuoti naudojamas metalinis barometras, vadinamas metaliniu barometru. aneroidas (išvertus iš graikų kalbos - aneroidas). Taip vadinamas barometras, nes jame nėra gyvsidabrio.

Aneroido išvaizda parodyta paveikslėlyje. Pagrindinė jo dalis – metalinė dėžė 1 banguotu (gofruotu) paviršiumi (žr. kitą paveikslą). Iš šios dėžės išpumpuojamas oras, o kad atmosferos slėgis nesuspaustų dėžės, jos dangtis 2 spyruokle patraukiamas į viršų. Didėjant atmosferos slėgiui, dangtis nusilenkia ir įtempia spyruoklę. Slėgiui mažėjant, spyruoklė ištiesina dangtelį. Prie spyruoklės, naudojant transmisijos mechanizmą 3, pritvirtinama indikacinė rodyklė 4, kuri pasikeitus slėgiui juda į dešinę arba į kairę. Po rodykle yra skalė, kurios padalos sužymėtos pagal gyvsidabrio barometro rodmenis. Taigi skaičius 750, prieš kurį stovi aneroidinė adata (žr. pav.), rodo, kad šiuo metu gyvsidabrio barometre gyvsidabrio stulpelio aukštis yra 750 mm.

Todėl atmosferos slėgis yra 750 mmHg. Art. arba ≈ 1000 hPa.

Atmosferos slėgio reikšmė yra labai svarbi prognozuojant artimiausių dienų orus, nes atmosferos slėgio pokyčiai yra susiję su orų pokyčiais. Barometras yra būtinas meteorologinių stebėjimų instrumentas.

Atmosferos slėgis skirtinguose aukščiuose.

Skystyje slėgis, kaip žinome, priklauso nuo skysčio tankio ir jo stulpelio aukščio. Dėl mažo suspaudžiamumo skysčio tankis skirtinguose gyliuose yra beveik vienodas. Todėl, skaičiuodami slėgį, jo tankį laikome pastoviu ir atsižvelgiame tik į aukščio pokytį.

Su dujomis situacija yra sudėtingesnė. Dujos yra labai suspaudžiamos. Ir kuo labiau dujos suspaudžiamos, tuo didesnis jų tankis ir didesnis slėgis. Juk dujų slėgis susidaro dėl jų molekulių poveikio kūno paviršiui.

Oro sluoksnius Žemės paviršiuje suspaudžia visi virš jų esantys oro sluoksniai. Bet kuo aukštesnis oro sluoksnis nuo paviršiaus, tuo jis silpnesnis suspaustas, tuo mažesnis jo tankis. Todėl tuo mažesnis slėgis jis sukuria. Jei, pavyzdžiui, balionas pakyla virš Žemės paviršiaus, tada oro slėgis balione tampa mažesnis. Taip atsitinka ne tik dėl to, kad sumažėja virš jo esančio oro stulpelio aukštis, bet ir dėl to, kad mažėja oro tankis. Jis yra mažesnis viršuje nei apačioje. Todėl oro slėgio priklausomybė nuo aukščio yra sudėtingesnė nei skysčių.

Stebėjimai rodo, kad atmosferos slėgis vietovėse jūros lygyje yra vidutiniškai 760 mm Hg. Art.

Atmosferos slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgiui esant 0 °C temperatūrai, vadinamas normaliu atmosferos slėgiu.

Normalus atmosferos slėgis lygus 101 300 Pa = 1013 hPa.

Kuo didesnis aukštis virš jūros lygio, tuo mažesnis slėgis.

Mažais pakilimais, vidutiniškai kas 12 m pakilimo, slėgis sumažėja 1 mmHg. Art. (arba 1,33 hPa).

Žinant slėgio priklausomybę nuo aukščio, aukštį virš jūros lygio galima nustatyti pagal barometro rodmenų pokyčius. Aneroidai, turintys skalę, pagal kurią galima tiesiogiai išmatuoti aukštį virš jūros lygio, vadinami aukščiamačiai . Jie naudojami aviacijoje ir alpinizmui.

Slėgio matuokliai.

Jau žinome, kad atmosferos slėgiui matuoti naudojami barometrai. Jis naudojamas didesniam arba mažesniam nei atmosferos slėgiui matuoti slėgio matuokliai (iš graikų kalbos manos- retas, laisvas, metroo- Matuoju). Yra slėgio matuokliai skystis Ir metalo.

Pirmiausia pažiūrėkime į įrenginį ir veiksmą. atidarytas skysčio slėgio matuoklis. Jį sudaro dvikojis stiklinis vamzdelis, į kurį pilamas šiek tiek skysčio. Skystis yra sumontuotas abiejose alkūnėse tame pačiame lygyje, nes indo alkūnėse jo paviršių veikia tik atmosferos slėgis.

Norint suprasti, kaip veikia toks manometras, jį galima guminiu vamzdeliu sujungti su apvalia plokščia dėžute, kurios viena pusė padengta gumine plėvele. Jei paspausite pirštu ant plėvelės, skysčio lygis prie dėžutės prijungtoje manometro alkūnėje sumažės, o kitoje alkūnėje padidės. Kas tai paaiškina?

Paspaudus plėvelę, oro slėgis dėžutėje padidėja. Pagal Paskalio dėsnį, šis slėgio padidėjimas perduodamas skysčiui slėgio matuoklio alkūnėje, kuri yra prijungta prie dėžutės. Todėl slėgis skysčiui šioje alkūnėje bus didesnis nei kitoje, kur skystį veikia tik atmosferos slėgis. Veikiant šiam pertekliniam slėgiui, skystis pradės judėti. Alkūnėje su suspaustu oru skystis kris, kitoje kils. Skystis pasieks pusiausvyrą (sustabdys), kai suslėgto oro perteklinis slėgis bus subalansuotas slėgiu, kurį sukuria skysčio perteklius kitoje manometro kojoje.

Kuo stipriau spaudžiate plėvelę, tuo didesnis skysčio perteklius, tuo didesnis jos slėgis. Vadinasi, slėgio pokytį galima spręsti pagal šio perteklinio stulpelio aukštį.

Paveikslėlyje parodyta, kaip toks manometras gali išmatuoti slėgį skysčio viduje. Kuo giliau vamzdelis panardinamas į skystį, tuo didesnis skysčio stulpelių aukščių skirtumas manometro alkūnėse., todėl ir skystis sukuria didesnį slėgį.

Jei prietaiso dėžutę įstatysite tam tikrame gylyje skysčio viduje ir sukite ją su plėvele aukštyn, į šonus ir žemyn, manometro rodmenys nepasikeis. Taip ir turi būti, nes tame pačiame lygyje skysčio viduje slėgis visomis kryptimis yra vienodas.

Nuotraukoje parodyta metalinis manometras . Pagrindinė tokio manometro dalis yra metalinis vamzdis, išlenktas į vamzdį 1 , kurio vienas galas uždaras. Kitas vamzdžio galas naudojant čiaupą 4 susisiekia su indu, kuriame matuojamas slėgis. Didėjant slėgiui, vamzdis atsilenkia. Jo uždaro galo judėjimas naudojant svirtį 5 ir dantukai 3 perduota rodyklei 2 , juda šalia instrumento skalės. Sumažėjus slėgiui, vamzdelis dėl savo elastingumo grįžta į ankstesnę padėtį, o rodyklė grįžta į nulinį skalės padalą.

Stūmoklinis skysčio siurblys.

Anksčiau nagrinėtame eksperimente (§ 40) buvo nustatyta, kad vanduo stikliniame vamzdyje, veikiamas atmosferos slėgio, pakilo aukštyn už stūmoklio. Tuo ir grindžiamas veiksmas. stūmoklis siurbliai

Siurblys schematiškai parodytas paveikslėlyje. Jį sudaro cilindras, kurio viduje stūmoklis juda aukštyn ir žemyn, glaudžiai greta indo sienelių. 1 . Vožtuvai sumontuoti cilindro apačioje ir pačiame stūmoklyje 2 , atsidaro tik į viršų. Kai stūmoklis juda aukštyn, vanduo, veikiamas atmosferos slėgio, patenka į vamzdį, pakelia apatinį vožtuvą ir juda už stūmoklio.

Stūmokliui judant žemyn, po stūmokliu esantis vanduo spaudžia apatinį vožtuvą ir jis užsidaro. Tuo pačiu metu, esant vandens slėgiui, stūmoklio viduje atsidaro vožtuvas ir vanduo teka į erdvę virš stūmoklio. Kitą kartą stūmokliui pajudėjus aukštyn, virš jo esantis vanduo taip pat pakyla ir patenka į išleidimo vamzdį. Tuo pačiu metu už stūmoklio pakyla nauja vandens dalis, kuri, vėliau nuleidus stūmoklį, atsiras virš jo, ir visa ši procedūra kartojama vėl ir vėl, kol siurblys veikia.

Hidraulinis presas.

Paskalio dėsnis paaiškina veiksmą hidraulinė mašina (iš graikų kalbos hidraulika- vanduo). Tai mašinos, kurių veikimas pagrįstas skysčių judėjimo ir pusiausvyros dėsniais.

Pagrindinė hidraulinės mašinos dalis yra du skirtingo skersmens cilindrai su stūmokliais ir jungiamuoju vamzdžiu. Erdvė po stūmokliais ir vamzdeliu užpildoma skysčiu (dažniausiai mineraline alyva). Abiejų cilindrų skysčių kolonėlių aukščiai yra vienodi, kol stūmoklių neveikia jokios jėgos.

Dabar tarkime, kad jėgos F 1 ir F 2 - jėgos, veikiančios stūmoklius, S 1 ir S 2 - stūmoklių sritys. Slėgis po pirmuoju (mažu) stūmokliu lygus p 1 = F 1 / S 1, o po antruoju (didelis) p 2 = F 2 / S 2. Pagal Paskalio dėsnį slėgis ramybės būsenos skysčio visomis kryptimis perduodamas vienodai, t.y. p 1 = p 2 arba F 1 / S 1 = F 2 / S 2, iš:

F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .

Todėl stiprybė F 2 tiek kartų daugiau galios F 1 , Kiek kartų didelio stūmoklio plotas yra didesnis už mažo stūmoklio plotą?. Pavyzdžiui, jei didelio stūmoklio plotas yra 500 cm2, o mažo - 5 cm2, o mažąjį stūmoklį veikia 100 N jėga, tada veiks 100 kartų didesnė jėga, tai yra 10 000 N. veikia didesnį stūmoklį.

Taigi hidraulinės mašinos pagalba galima subalansuoti didesnę jėgą su maža jėga.

Požiūris F 1 / F 2 rodo jėgos padidėjimą. Pavyzdžiui, pateiktame pavyzdyje stiprumo padidėjimas yra 10 000 N / 100 N = 100.

Hidraulinė mašina, naudojama presavimui (suspaudimui), vadinama hidraulinis presas .

Hidrauliniai presai naudojami ten, kur reikia didesnės jėgos. Pavyzdžiui, aliejui spausti iš sėklų aliejinėse, spausti fanerą, kartoną, šieną. Metalurgijos gamyklose hidrauliniai presai naudojami plieno mašinų velenams, geležinkelio ratams ir daugeliui kitų gaminių gaminti. Šiuolaikiniai hidrauliniai presai gali išvystyti dešimčių ir šimtų milijonų niutonų jėgas.

Hidraulinio preso struktūra schematiškai parodyta paveikslėlyje. Suspaustas korpusas 1 (A) dedamas ant platformos, sujungtos su dideliu stūmokliu 2 (B). Mažo stūmoklio 3 (D) pagalba skysčiui sukuriamas aukštas slėgis. Šis slėgis perduodamas į kiekvieną skysčio, užpildančio cilindrus, tašką. Todėl toks pat slėgis veikia antrąjį, didesnį stūmoklį. Bet kadangi 2-ojo (didelio) stūmoklio plotas yra didesnis nei mažojo, jį veikianti jėga bus didesnė už stūmoklio 3 (D) jėgą. Veikiant šiai jėgai, stūmoklis 2 (B) pakils. Kai stūmoklis 2 (B) pakyla, korpusas (A) atsiremia į stacionarią viršutinę platformą ir yra suspaustas. Slėgio matuoklis 4 (M) matuoja skysčio slėgį. Apsauginis vožtuvas 5 (P) automatiškai atsidaro, kai skysčio slėgis viršija leistiną vertę.

Iš mažo cilindro į didelį skystis pumpuojamas pakartotiniais mažojo stūmoklio 3 (D) judesiais. Tai daroma taip. Kai mažas stūmoklis (D) pakyla, vožtuvas 6 (K) atsidaro ir skystis patenka į erdvę po stūmokliu. Kai mažas stūmoklis nuleidžiamas veikiant skysčio slėgiui, vožtuvas 6 (K) užsidaro, vožtuvas 7 (K") atsidaro ir skystis teka į didelį indą.

Vandens ir dujų poveikis juose panardintam kūnui.

Po vandeniu nesunkiai galime pakelti į orą sunkiai pakeliamą akmenį. Padėjus kamštį po vandeniu ir paleidus iš rankų, jis išplauks aukštyn. Kaip galima paaiškinti šiuos reiškinius?

Žinome (§ 38), kad skystis spaudžia indo dugną ir sieneles. Ir jei į skysčio vidų įdedamas koks nors kietas kūnas, jis taip pat bus veikiamas spaudimo, kaip ir indo sienelės.

Panagrinėkime jėgas, kurios veikia iš skysčio į jį panardintą kūną. Kad būtų lengviau samprotauti, rinkitės gretasienio formos kūną, kurio pagrindai lygiagrečiai skysčio paviršiui (pav.). Jėgos, veikiančios šoninius kūno paviršius, yra lygios poromis ir subalansuoja viena kitą. Šių jėgų įtakoje kūnas susitraukia. Tačiau jėgos, veikiančios viršutinį ir apatinį kūno kraštus, nėra vienodos. Viršutinis kraštas spaudžiamas jėga iš viršaus F 1 stulpelis skysčio aukštas h 1 . Apatinio krašto lygyje slėgis sukuria skysčio stulpelį, kurio aukštis h 2. Šis slėgis, kaip žinome (§ 37), skysčio viduje perduodamas visomis kryptimis. Vadinasi, ant apatinio kūno paviršiaus iš apačios į viršų su jėga F 2 aukštai paspaudžia skysčio stulpelį h 2. Bet h dar 2 h 1, todėl jėgos modulis F Dar 2 maitinimo moduliai F 1 . Todėl kūnas jėga išstumiamas iš skysčio F Vt, lygus jėgų skirtumui F 2 - F 1, t.y.

Bet S·h = V, kur V – gretasienio tūris, o ρ f ·V = m f – skysčio masė gretasienio tūryje. Vadinasi,

F out = g m w = P w,

t.y. plūduriavimo jėga lygi skysčio svoriui į jį panardinto kūno tūryje(plūduriavimo jėga lygi tokio pat tūrio skysčio svoriui kaip į jį panardinto kūno tūris).

Jėgos, išstumiančios kūną iš skysčio, egzistavimą lengva nustatyti eksperimentiškai.

Ant paveikslėlio A rodomas ant spyruoklės pakabintas kūnas, kurio gale yra rodyklė. Rodyklė žymi trikojo spyruoklės įtempimą. Kai kūnas patenka į vandenį, spyruoklė susitraukia (1 pav.). b). Toks pat spyruoklės susitraukimas bus pasiektas, jei kūną veiksite iš apačios į viršų su tam tikra jėga, pavyzdžiui, spausite ranka (kelkite).

Todėl patirtis tai patvirtina skystyje esantį kūną veikia jėga, kuri išstumia kūną iš skysčio.

Kaip žinome, Paskalio dėsnis galioja ir dujoms. Štai kodėl dujose esantys kūnai yra veikiami jėgos, kuri juos išstumia iš dujų. Veikiant šiai jėgai, balionai kyla aukštyn. Eksperimentiškai galima stebėti ir jėgos, išstumiančios kūną iš dujų, egzistavimą.

Iš sutrumpinto masto keptuvės pakabiname stiklinį rutulį arba didelę kolbą, uždarytą kamščiu. Svarstyklės subalansuotos. Tada po kolba (arba rutuliu) dedamas platus indas, kad jis apgaubtų visą kolbą. Indas pripildytas anglies dioksido, kurio tankis yra didesnis už oro tankį (todėl anglies dioksidas grimzta žemyn ir užpildo indą, išstumdamas iš jo orą). Tokiu atveju sutrinka svarstyklių pusiausvyra. Puodelis su pakabinama kolba pakyla aukštyn (pav.). Kolba, panardinta į anglies dioksidą, patiria didesnę plūdrumo jėgą nei jėga, kuri ją veikia ore.

Jėga, kuri išstumia kūną iš skysčio ar dujų, yra nukreipta priešinga šio kūno gravitacijos jėgai.

Todėl prolkosmosas). Būtent todėl vandenyje kartais lengvai pakeliame kūnus, kuriuos sunkiai išlaikome ore.

Ant spyruoklės pakabinamas mažas kaušas ir cilindrinis korpusas (a pav.). Rodyklė ant trikojo žymi spyruoklės ruožą. Tai rodo kūno svorį ore. Pakėlus korpusą, po juo dedamas liejimo indas, užpildytas skysčiu iki liejimo vamzdžio lygio. Po to kūnas visiškai panardinamas į skystį (pav., b). Kuriame išpilama dalis skysčio, kurio tūris lygus kūno tūriui iš pilstymo indo į stiklinę. Spyruoklė susitraukia ir spyruoklės rodyklė pakyla, o tai rodo kūno masės sumažėjimą skystyje. Šiuo atveju, be gravitacijos, kūną veikia kita jėga, kuri išstumia jį iš skysčio. Jei į viršutinį kibirą pilamas skystis iš stiklo (t. y. skystis, kurį išstūmė kūnas), tada spyruoklės rodyklė grįš į pradinę padėtį (pav., c).

Remiantis šia patirtimi, galima daryti išvadą, kad jėga, išstumianti kūną, visiškai panardintą į skystį, yra lygi skysčio svoriui šio kūno tūryje . Tą pačią išvadą gavome 48 punkte.

Jei panašus eksperimentas būtų atliktas su kūnu, panardintu į kokias nors dujas, tai parodytų jėga, išstumianti kūną iš dujų, taip pat lygi dujų svoriui, paimtam į kūno tūrį .

Jėga, kuri išstumia kūną iš skysčio ar dujų, vadinama Archimedo jėga, mokslininko garbei Archimedas , kuris pirmasis nurodė jo egzistavimą ir apskaičiavo jo vertę.

Taigi, patirtis patvirtino, kad Archimedo (arba plūduriavimo) jėga yra lygi skysčio svoriui kūno tūryje, t.y. F A = P f = g m ir. Kūno išstumto skysčio masę mf galima išreikšti jo tankiu ρf ir į skystį panardinto kūno tūriu Vt (nes Vf – kūno išstumto skysčio tūris lygus Vt – panardinto kūno tūris skystyje), ty m f = ρ f ·V t Tada gauname:

F A= g·ρ ir · V T

Vadinasi, Archimedo jėga priklauso nuo skysčio, į kurį panardintas kūnas, tankio ir nuo šio kūno tūrio. Bet tai nepriklauso, pavyzdžiui, nuo kūno medžiagos, panardintos į skystį, tankio, nes šis kiekis nėra įtrauktas į gautą formulę.

Dabar nustatykime kūno, panardinto į skystį (arba dujas), svorį. Kadangi šiuo atveju dvi kūną veikiančios jėgos yra nukreiptos priešingomis kryptimis (gravitacijos jėga nukreipta žemyn, o Archimedo jėga aukštyn), tai kūno svoris skystyje P 1 bus mažesnis už kūno svorį. kūnas vakuume P = g m apie Archimedo jėgą F A = g m w (kur m g – kūno išstumto skysčio ar dujų masė).

Taigi, jei kūnas yra panardintas į skystį ar dujas, jis praranda tiek pat svorio, kiek sveria jo išstumtas skystis ar dujos.

Pavyzdys. Nustatykite plūduriuojančią jėgą, veikiančią 1,6 m 3 tūrio akmenį jūros vandenyje.

Užrašykime problemos sąlygas ir ją išspręskime.

Kai plūduriuojantis kūnas pasiekia skysčio paviršių, toliau judant aukštyn Archimedo jėga mažės. Kodėl? Bet todėl, kad į skystį panardintos kūno dalies tūris sumažės, o Archimedo jėga lygi skysčio svoriui į jį panardintos kūno dalies tūryje.

Kai Archimedo jėga taps lygi gravitacijos jėgai, kūnas sustos ir plūduriuos skysčio paviršiuje, iš dalies panardintas į jį.

Gautą išvadą galima lengvai patikrinti eksperimentiškai.

Supilkite vandenį į drenažo indą iki drenažo vamzdžio lygio. Po to plūduriuojantį kūną panardinsime į indą, prieš tai pasvėrę jį ore. Nusileidęs į vandenį kūnas išstumia vandens tūrį, lygų į jį panardintos kūno dalies tūriui. Pasvėrę šį vandenį, nustatome, kad jo svoris (Archimedo jėga) yra lygus gravitacijos jėgai, veikiančiai plūduriuojantį kūną, arba šio kūno svoriui ore.

Atlikę tuos pačius eksperimentus su kitais kūnais, plūduriuojančiais skirtinguose skysčiuose – vandenyje, alkoholyje, druskos tirpale, galite būti tikri, kad jei kūnas plūduriuoja skystyje, tai jo išstumto skysčio svoris yra lygus šio kūno svoriui ore.

Tai lengva įrodyti jei kietos kietosios medžiagos tankis didesnis už skysčio tankį, tai kūnas tokiame skystyje skęsta. Šiame skystyje plūduriuoja mažesnio tankio kūnas. Pavyzdžiui, geležies gabalas skęsta vandenyje, bet plūduriuoja gyvsidabriu. Kūnas, kurio tankis lygus skysčio tankiui, išlieka pusiausvyroje skysčio viduje.

Ledas plūduriuoja vandens paviršiuje, nes jo tankis yra mažesnis už vandens tankį.

Kuo mažesnis kūno tankis, palyginti su skysčio tankiu, tuo mažiau kūno dalis yra panardinta į skystį .

Esant vienodam kūno ir skysčio tankiui, kūnas plūduriuoja skysčio viduje bet kuriame gylyje.

Du nesimaišantys skysčiai, pavyzdžiui, vanduo ir žibalas, išsidėsto inde pagal jų tankį: apatinėje indo dalyje - tankesnis vanduo (ρ = 1000 kg/m3), viršuje - lengvesnis žibalas (ρ = 800 kg). /m3) .

Vidutinis vandens aplinkoje gyvenančių gyvų organizmų tankis mažai skiriasi nuo vandens tankio, todėl jų svorį beveik visiškai subalansuoja Archimedo jėga. Dėl šios priežasties vandens gyvūnams nereikia tokių stiprių ir masyvių skeletų kaip sausumos. Dėl tos pačios priežasties vandens augalų kamienai yra elastingi.

Žuvies plaukimo pūslė lengvai keičia savo tūrį. Kai žuvis raumenų pagalba leidžiasi į didesnį gylį, o vandens slėgis jai didėja, burbulas susitraukia, sumažėja žuvies kūno tūris ir ji ne stumiama aukštyn, o plūduriuoja gelmėse. Taigi žuvis gali reguliuoti savo nardymo gylį tam tikrose ribose. Banginiai reguliuoja savo nardymo gylį mažindami ir didindami plaučių talpą.

Plaukimas laivais.

Laivai, plaukiojantys upėmis, ežerais, jūromis ir vandenynais, yra pastatyti iš skirtingų medžiagų ir skirtingo tankio. Laivų korpusas dažniausiai gaminamas iš plieno lakštų. Visi vidiniai tvirtinimo elementai, suteikiantys laivams tvirtumo, taip pat pagaminti iš metalų. Laivams statyti naudojamos įvairios medžiagos, kurių tankis ir didesnis, ir mažesnis lyginant su vandeniu.

Kaip laivai plūduriuoja, priima į juos ir gabena didelius krovinius?

Eksperimentas su plūduriuojančiu kūnu (§ 50) parodė, kad kūnas su savo povandenine dalimi išstumia tiek vandens, kad šio vandens svoris yra lygus kūno svoriui ore. Tai taip pat galioja bet kuriam laivui.

Povandeninės laivo dalies išstumto vandens svoris yra lygus laivo svoriui su kroviniu ore arba gravitacijos jėgai, veikiančiai laivą su kroviniu.

Gylis, į kurį laivas panardinamas į vandenį, vadinamas juodraštis . Didžiausia leistina grimzlė ant laivo korpuso pažymėta raudona linija vadinama vandens linija (iš olandų. vandens- vanduo).

Vandens svoris, kurį laivas išstumia paniręs į vaterliniją, lygus pakrautą laivą veikiančiai gravitacijos jėgai, vadinamas laivo poslinkiu..

Šiuo metu naftai gabenti statomi 5 000 000 kN (5 × 10 6 kN) ir didesnės talpos laivai, tai yra, kurių masė kartu su kroviniu yra 500 000 tonų (5 × 10 5 t) ar daugiau.

Jei iš poslinkio atimtume paties laivo svorį, gautume šio laivo keliamąją galią. Keliamoji galia parodo laivu vežamo krovinio svorį.

Laivų statyba egzistavo Senovės Egipte, Finikijoje (manoma, kad finikiečiai buvo vieni geriausių laivų statytojų), Senovės Kinijoje.

Rusijoje laivų statyba atsirado XVII – XVIII amžių sandūroje. Daugiausia buvo statomi karo laivai, tačiau būtent Rusijoje buvo pastatytas pirmasis ledlaužis, laivai su vidaus degimo varikliu, branduolinis ledlaužis Arktika.

Aeronautika.

1783 m. brolių Montgolfjerių oro baliono brėžinys: „Žiūrėkite ir tikslūs „Balion Terrestrial“, kuris buvo pirmasis, matmenys. 1786 m

Nuo seniausių laikų žmonės svajojo apie galimybę skristi virš debesų, išsimaudyti oro vandenyne, kaip plaukė jūra. Dėl aeronautikos

Iš pradžių jie naudojo balionus, kurie buvo pripildyti pašildyto oro, vandenilio arba helio.

Kad balionas pakiltų į orą, būtina, kad Archimedo jėga (plūdrumas) F Rutulio veikimas buvo didesnis nei gravitacijos jėga F sunkus, t.y. F A > F sunkus

Kai rutulys kyla aukštyn, jį veikianti Archimedo jėga mažėja ( F A = gρV), nes viršutinių atmosferos sluoksnių tankis yra mažesnis nei Žemės paviršiaus. Norint pakilti aukščiau, nuo kamuolio nuleidžiamas specialus balastas (svoris) ir tai palengvina kamuolį. Galiausiai kamuolys pasiekia didžiausią kėlimo aukštį. Norėdami atlaisvinti rutulį iš jo apvalkalo, dalis dujų išleidžiama naudojant specialų vožtuvą.

Horizontalia kryptimi balionas juda tik veikiamas vėjo, todėl jis vadinamas balionas (iš graikų kalbos aer- oras, stato- stovint). Ne taip seniai didžiuliai balionai buvo naudojami viršutiniams atmosferos ir stratosferos sluoksniams tirti - stratosferos balionai .

Prieš išmokant statyti didelius lėktuvus keleiviams ir kroviniams gabenti oru, buvo naudojami valdomi balionai – dirižablius. Jie yra pailgos formos, po kėbulu pakabinama gondola su varikliu, kuri varo sraigtą.

Balionas ne tik pakyla pats, bet ir gali pakelti kai kuriuos krovinius: saloną, žmones, instrumentus. Todėl norint išsiaiškinti, kokį krovinį gali pakelti balionas, būtina jį nustatyti pakelti.

Leiskite, pavyzdžiui, 40 m 3 tūrio balioną, užpildytą heliu, paleisti į orą. Helio masė, užpildanti rutulio apvalkalą, bus lygi:
m Ge = ρ Ge V = 0,1890 kg/m 3 40 m 3 = 7,2 kg,
ir jo svoris yra:
P Ge = g m Ge; P Ge = 9,8 N/kg · 7,2 kg = 71 N.
Šį rutulį ore veikianti plūduriavimo jėga (archimedo) lygi 40 m 3 tūrio oro svoriui, t.y.
F A = g·ρ oro V; F A = 9,8 N/kg · 1,3 kg/m3 · 40 m3 = 520 N.

Tai reiškia, kad šis rutulys gali pakelti krovinį, sveriantį 520 N – 71 N = 449 N. Tai yra jo keliamoji jėga.

Tokio pat tūrio, bet užpildytas vandeniliu, balionas gali pakelti 479 N apkrovą. Tai reiškia, kad jo keliamoji jėga didesnė nei baliono, pripildyto heliu. Tačiau helis vis tiek naudojamas dažniau, nes jis nedega ir todėl yra saugesnis. Vandenilis yra degios dujos.

Daug lengviau pakelti ir nuleisti karštu oru pripildytą rutulį. Norėdami tai padaryti, po anga, esančia apatinėje rutulio dalyje, yra degiklis. Naudodami dujų degiklį galite reguliuoti rutulio viduje esančio oro temperatūrą, taigi ir jo tankį bei plūduriuojančią jėgą. Kad rutulys pakiltų aukščiau, pakanka stipriau pašildyti jame esantį orą didinant degiklio liepsną. Kai degiklio liepsna mažėja, oro temperatūra rutulyje mažėja ir rutulys leidžiasi žemyn.

Galite pasirinkti rutulio temperatūrą, kuriai esant kamuoliuko ir kabinos svoris bus lygus plūduriuojančiai jėgai. Tada kamuolys kabės ore, ir iš jo bus nesunku daryti stebėjimus.

Tobulėjant mokslui, aeronautikos technologijose įvyko reikšmingų pokyčių. Atsirado galimybė naudoti naujus balionų apvalkalus, kurie tapo patvarūs, atsparūs šalčiui ir lengvi.

Pažanga radijo inžinerijos, elektronikos ir automatikos srityse leido sukurti nepilotuojamus balionus. Šie balionai naudojami oro srovėms tirti, geografiniams ir biomedicininiams tyrimams apatiniuose atmosferos sluoksniuose.

Vertėtų rinktis sistemą, paskirstančią dujinę medžiagą pagal kriterijų, įvertinantį slėgį, sumažinimo lygį ir dujotiekius paskirstančių sistemų (tai gali būti žiediniai, aklavietės ir mišrūs dujotiekiai) konstravimo principus. dėl ekonominių klaidingų skaičiavimų ir techninių savybių. Atsižvelgiant į dujų suvartojimo lygio tūrį, struktūrinius niuansus ir tankio savybes, dujų tiekimo sistemos patikimumą ir saugų veikimą, taip pat į vietinius pastatus ir eksploatacines ypatybes.

Dujotiekių tipai

Dujotiekio sistemos yra susietos su jais judančios dujinės medžiagos slėgio lygiais ir skirstomos į šiuos tipus:

1. Dujotiekio projektas, esant aukštam pirmos klasės slėgiui, esant dujų medžiagos darbiniam slėgiui, esant 0,71,3 MPa natūraliai medžiagai ir dujų-oro mišiniui ir iki 1,7 MPa SND;

2. Dujotiekis su antros kategorijos aukšto slėgio lygiu esant 0,40,7 MPa slėgio sąlygoms;

3. Dujotiekio konstrukcijos su vidutiniais slėgio indikatoriais darbinis slėgis yra 0,0060,4 MPa diapazone;

4. Dujų kanalas su žemo slėgio slėgio lygiu iki 0,006 MPa.

Dujų tiekimo sistemų tipai

Dujų tiekimo sistemos gali būti šių tipų:

1. Vieno lygio, kai dujos vartotojams tiekiamos tik tų pačių slėgio indikatorių (mažo arba vidutinio) dujotiekio gaminiu;

2. Dviejų lygių, kai dujos tiekiamos vartotojų ratui per dujotiekio konstrukciją su dviem skirtingais slėgio tipais (vidutinio žemo arba vidutinio aukšto lygio 1 arba 2 arba aukštų rodiklių 2 žemos kategorijos);

3. Trijų lygių, kai dujinė medžiaga praleidžiama dujotiekiu su trimis slėgiais (aukštas pirmojo arba antrojo lygio, vidutinis ir žemas);

4. Daugiapakopis, kuriame dujos juda dujotiekiais, kurių slėgis yra keturių tipų: aukštas 1 ir 2 lygis, vidutinis ir žemas.

Į dujų tiekimo sistemą įtrauktos skirtingo slėgio dujotiekių sistemos turi būti sujungtos per hidraulinius ardymo ir slėgio reguliavimo vožtuvus.

Pramonės sektoriaus šildymo įrenginiams ir katilų įrangai, kuri yra atskirta nuo dujotiekių, leidžiama naudoti dujinę medžiagą, kurios slėgis neviršija 1,3 MPa, jei tokie slėgio rodikliai yra būtini techninio proceso specifikai. Neįmanoma nutiesti dujotiekio sistemos, kurios slėgio indikatorius didesnis nei 1,2 MPa daugiabučiam gyvenamajam namui gyvenamojoje vietovėje, vietose, kur yra visuomeninės paskirties pastatai, vietose, kur yra daug žmonių, pavyzdžiui, turgus, stadionas, prekybos centras, teatro pastatas.

Dabartinės dujų tiekimo linijų paskirstymo sistemos susideda iš sudėtingų struktūrų rinkinio, kuris savo ruožtu yra pagrindinių elementų, tokių kaip dujų žiedas, aklavietės ir mišrūs tinklai su žemo, vidutinio ir aukšto slėgio lygiais, forma. Jie klojami miestuose, kitose apgyvendintose vietovėse, kvartalų ar pastatų širdyje. Be to, jie gali būti išdėstyti dujų skirstymo stoties, dujų valdymo punkto ir instaliacijos, ryšių sistemos, automatinių instaliacijų sistemos ir telemechaninės įrangos trasose.

Visa struktūra turėtų užtikrinti vartotojų dujų tiekimą be problemų. Projekte turi būti atjungimo įtaisas, nukreiptas į atskirus jo elementus ir dujotiekio atkarpas remontui atlikti ir avarinėms situacijoms pašalinti. Be kita ko, jis užtikrina be problemų dujinės medžiagos transportavimą iki dujų vartotojų, turi paprastą mechanizmą, saugų, patikimą ir patogų veikimą.

Būtina projektuoti viso regiono, miesto ar kaimo dujų tiekimą pagal scheminius brėžinius ir teritorijos išplanavimą, bendrąjį miesto planą, atsižvelgiant į ilgalaikę plėtrą. Visi dujų tiekimo sistemos elementai, įtaisai, mechanizmai ir pagrindinės dalys turi būti naudojami vienodai.

Dujotiekio (žiedinio, aklavietės, mišraus) tiesimo skirstymo sistemą ir principus verta rinktis remiantis techninėmis ir ekonominėmis skaičiavimo operacijomis, atsižvelgiant į dujų suvartojimo tūrį, struktūrą ir tankį.

Pasirinkta sistema turi būti didžiausio efektyvumo ekonominiu požiūriu, apimti statybos procesus ir iš dalies paleisti dujų tiekimo sistemą.

Dujotiekių klasifikacija

Pagrindinės dujų tiekimo sistemos dalys yra dujotiekio konstrukcijos, kurių tipai priklauso nuo dujų slėgio ir paskirties. Priklausomai nuo didžiausių gabenamų dujų slėgio verčių, dujotiekio konstrukcijos skirstomi į šiuos:

1. Dujotiekio konstrukcija su pirmojo lygio aukšto slėgio indikatoriais esant dujinių medžiagų slėgio rodikliams daugiau kaip 0,7 MPa, iki 1,7 MPa SGU;

2. Dujotiekio gaminys su antrojo lygio aukšto slėgio lygiais, kai režimas didesnis nei 0,4 MPa ir iki 0,7 MPa;

3. Viela, kurios vidutinis slėgio lygis viršija 0,005 MPa ir kinta iki 0,4 MPa;

4. Mažo našumo dizainas, būtent iki 0,004 MPa.

Dujų tiekimui į gyvenamuosius ir visuomeninius pastatus, į maitinimo įstaigas, taip pat į katilines ir buitines įmones naudojama žemo slėgio dujotiekio sistema. Prie žemo slėgio dujotiekio sistemos leidžiama jungti smulkių vartotojų įrenginius ir katilines. Tačiau didelių komunalinių paslaugų negalima prijungti prie linijų su žemo slėgio indikatoriais, nes nėra prasmės per jas perkelti didelio kiekio dujų, tai neturi ekonominės naudos.

Vidutinio ir aukšto slėgio režimų dujotiekio projektas skirtas kaip maitinimo šaltinis miesto paskirstymo tinklui su žemu ir vidutiniu slėgiu į pramoninių cechų ir savivaldybių įstaigų dujotiekį.

Miesto aukšto slėgio dujų linija laikoma pagrindine linija, aprūpinančia didžiulį miestą. Jis pagamintas kaip didžiulis, pusiau žiedas arba turi radialinę išvaizdą. Per jį dujinė medžiaga hidraulinio ardymo būdu tiekiama į vidutinio ir aukšto lygio tinklą, be to, didelėms pramonės įmonėms, kurių technologiniam procesui reikia dujų, kurių veikimo režimas didesnis nei 0,8 MPa.

Miesto dujų tiekimo sistema

Dujų slėgio indikatoriai vamzdyne iki 0,003 MPa

Miesto dujų tiekimo sistema yra rimtas mechanizmas, apimantis konstrukcijas, techninius įrenginius ir vamzdynus, užtikrinančius dujų patekimą į paskirties vietą ir paskirstančius jas tarp įmonių, komunalinių paslaugų ir vartotojų, atsižvelgiant į paklausą.

Jį sudaro šios struktūros:
1. Dujų tinklas su žemu, vidutiniu ir aukštu klimatu;

2. Dujų kontrolės stotis;

3. Dujų kontrolės punktas;

4. Dujų valdymo įranga;

5. Valdymo įtaisas ir automatinė valdymo sistema;

6. Siuntimo įrenginiai;
7. Operacinė sistema.

Dujinė medžiaga tiekiama dujotiekiu per dujų valdymo stotis tiesiai į miesto dujotiekį. Dujų paskirstymo stotyje slėgio indikatoriai nukrenta naudojant automatinius reguliatoriaus vožtuvus ir visą laiką išlieka nepakitę reikiamu miesto vartojimui lygiu. Techniniai specialistai į GDS grandinę įtraukia sistemą, kuri automatiškai užtikrina apsaugą. Be to, tai garantuoja slėgio rodiklių palaikymą miesto linijoje, taip pat užtikrina, kad jie neviršytų leistinos normos. Iš dujų valdymo stočių dujos per dujotiekį pasiekia vartotojus.

Kadangi pagrindinis miesto dujų tiekimo sistemų elementas yra dujotiekiai, susidedantys iš dujotiekio slėgio rodiklių skirtumų, jie gali būti pateikiami šiais tipais:

1. Linija su žemo slėgio lygiais iki 4 kPa;

2. Linija su vidutinėmis slėgio vertėmis iki 0,4 MPa;

3. Tinklas su antrojo lygio aukšto slėgio režimu iki 0,7 MPa;

4. Tinklai su dideliais pirmojo lygio rodmenimis iki 1,3 MPa.

Žemo slėgio dujotiekio statiniais dujos juda ir paskirstomos į gyvenamuosius ir visuomeninius pastatus bei įvairias patalpas, taip pat į namų ūkio įmonių dirbtuves.

Dujotiekyje, esančiame gyvenamajame name, slėgio vertės yra iki 3 kPa, o buitinės įmonės patalpose ir visuomeniniuose pastatuose - iki 5 kPa. Paprastai slėgis linijoje palaikomas žemame lygyje (iki 3 kPa), o visas konstrukcijas bandoma prijungti prie dujotiekio, kuriame nėra dujų slėgio reguliatoriaus. Vidutinio ir aukšto slėgio (0,6 MPa) dujotiekio kanaluose dujinis produktas tiekiamas hidraulinio ardymo būdu į žemo ir vidutinio slėgio linijas. Hidraulinio ardymo įrenginio viduje yra apsauginis įtaisas, kuris veikia automatiškai. Tai pašalina tikimybę, kad slėgis nukris nuo žemo lygio, viršijančio leistiną vertę.

Panašiais ryšiais per GRU dujinė medžiaga tiekiama į pramonės įmonių ir savivaldybių įstaigų patalpas. Pagal galiojančius standartus didžiausias slėgis pramonės, komunalinių ir žemės ūkio įmonėms, taip pat šildymo sistemų įrenginiams leidžiamas 0,6 MPa, o buitinėms įmonėms ir gretimiems pastatams - 0,3 MPa. Įrenginiams, kurie yra ant gyvenamojo ar visuomeninio pastato fasadų, leidžiama tiekti dujas, kurių slėgio indikatorius ne didesnis kaip 0,3 MPa.

Vidutinio ir aukšto režimo dujotiekio statiniai yra miesto skirstomieji tinklai. Dujotiekio konstrukcijos su aukštu slėgio lygiu naudojamos tik didmiesčiuose. Gamybines patalpas galima prijungti prie tinklo su vidutiniu ir aukštu slėgiu nenaudojant reguliatorių, žinoma, jei tai pagrįsta techniniais ir ekonominiais skaičiavimais. Miesto sistemos kuriamos pagal hierarchiją, kuri, savo ruožtu, skirstoma priklausomai nuo dujotiekio slėgio.

Hierarchija turi kelis lygius:

1. Aukšto ir vidutinio slėgio linijos yra miesto dujotiekių pagrindas. Rezervavimas vyksta skambinant ir dubliuojant atskiras vietas. Aklavietės tinklas gali egzistuoti tik mažuose miesteliuose. Dujinė medžiaga palaipsniui juda per žemo slėgio lygius, ji susidaro dėl hidraulinio ardymo reguliavimo vožtuvo virpesių ir nuolat išlieka tokiame lygyje. Jei vienoje teritorijoje yra keli skirtingi dujų vartotojai, leidžiama lygiagrečiai tiesti skirtingo slėgio dujotiekius. Tačiau dizainas su aukštu ir vidutiniu slėgiu sukuria vieną tinklą mieste, kuris turi hidraulinių niuansų.

2. Žemo slėgio tinklas. Jis tiekia dujas įvairiems vartotojams. Tinklo projektas kuriamas su mišriomis savybėmis, kuriose kilpuojami tik magistraliniai dujotiekio kanalai, kitais atvejais – aklavietės. Žemo slėgio dujotiekis negali atskirti upės, ežero ar daubos, taip pat geležinkelio ar greitkelio. Jis negali būti klojamas pramoninėse zonose, todėl negali būti vieno hidraulinio tinklo dalis. Mažo našumo tinklo projektas sukurtas kaip vietinė linija, turinti kelis maitinimo šaltinius, per kuriuos tiekiamos dujos.

3. Gyvenamojo ar visuomeninio pastato, pramonės dirbtuvių ar įmonės dujų statyba. Jie nėra rezervuoti. Slėgis priklauso nuo tinklo paskirties ir įrengimui reikalingo lygio.

Atsižvelgiant į laipsnių skaičių, miestų sistemos skirstomos :

1. Dviejų lygių tinklą sudaro žemo ir vidutinio slėgio arba žemo ir aukšto slėgio linijos.

2. Trijų lygių linija apima žemo, vidutinio ir aukšto slėgio sistemą.

3. Pakopinis tinklas susideda iš visų lygių dujotiekio konstrukcijų.

Miesto aukšto ir vidutinio slėgio dujotiekis sukuriamas kaip viena linija, tiekianti dujas įmonei, katilinei, komunalinėms organizacijoms ir pačiam hidraulinio ardymo įrenginiui. Daug pelningiau sukurti vieną liniją, priešingai nei atskiriamoji linija pramoninėms patalpoms ir apskritai buitinei dujų sekcijai.

Remdamiesi tokiais niuansais, rinkitės miesto sistemą:

1. Koks yra miesto dydis?

2. Miesto teritorijos planas.

3. Jame esantys pastatai.

4. Koks miesto gyventojų skaičius?

5. Visų miesto įmonių charakteristikos.

6. Didmiesčio plėtros perspektyvos.

Renkantis reikiamą sistemą, reikia atsižvelgti į tai, kad ji turi atitikti efektyvumo, saugumo ir naudojimo patikimumo reikalavimus. Išreiškia paprastumą ir patogumą naudoti, siūlydama atjungti atskiras dalis, kad būtų atlikti remonto darbai. Be to, visos pasirinktos sistemos dalys, įrenginiai ir armatūra turi turėti tokio paties tipo dalis.

Dujos miestui tiekiamos kelių lygių linija per dvi pagrindines linijas per stotį, o tai savo ruožtu padidina patikimumo lygį. Stotis prijungta prie aukšto slėgio zonos, kuri yra miesto linijų pakraštyje. Iš šios sekcijos dujos tiekiamos į žiedus aukštu arba vidutiniu slėgiu. Jeigu aukšto slėgio dujotiekio tinklą sukurti metropolio centre nėra nei įmanoma, nei priimtina, tuomet juos reikia padalyti į dvi dalis: vidutinio slėgio tinklą centre ir aukšto slėgio tinklą pakraštyje. .

Tam, kad būtų galima atsukti aukšto ir vidutinio slėgio dujotiekio dalis, atskirus ruožus su žemu slėgiu, pastatus ant gyvenamųjų pastatų, pramonines dirbtuves ir patalpas, įrengiami įrenginiai, atjungiantys arba, paprasčiau tariant, specialūs čiaupai (žr. ). Vožtuvas turi būti įrengtas įleidimo ir išleidimo angoje, gatvės dujotiekio atšakose, įvairių kliūčių, geležinkelio įrenginių ir kelių sankirtoje.

Išorinėse linijose šulinyje yra sumontuotas vožtuvas, nurodantis temperatūros ir įtampos vertes. Be to, tai užtikrina patogų vožtuvų fiksavimo elementų montavimą ir išmontavimą. Šulinys turi būti įrengtas atsižvelgiant į dviejų metrų tarpą nuo pastatų ar tvorų. Kliūčių skaičius turėtų būti pagrįstas ir kuo mažesnis. Įeinant į patalpą vožtuvas montuojamas ant sienos, būtina išlaikyti tam tikrą tarpą nuo durų ir langų. Jei armatūra yra aukščiau 2 metrų, būtina numatyti vietą su kopėčiomis, kad būtų galima jas aptarnauti.

Daugeliu atvejų dujos į kotedžus tiekiamos vidutinio, bet ne žemo slėgio tinklais. Pirma, tai suteikia papildomą reguliavimo įtaisą, nes slėgio indikatoriai yra aukštesni. Antra, dujiniai katilai pastaruoju metu išpopuliarėjo tik esant vidutiniam slėgiui, dujas vartotojams galima tiekti reikiamu kiekiu.

Dujofikuojant žemo slėgio sąlygomis galutinio įrenginio našumas sumažės. Pavyzdžiui, jei žiemą manoma, kad slėgis apie 300 yra priimtinas, tai atsitraukus nuo hidraulinio ardymo stoties rodmenys vartotojams nukris iki 120. Iki šalnų dujų slėgio pakanka. Bet jei užklups stiprus šalnas ir visi pradės šildytis dujiniais katilais, įjungdami pilną galią, kotedžų savininkų spaudimas periferijoje gerokai sumažės. O kai slėgis yra mažesnis nei 120, katilų savininkai pradeda patirti problemų, pavyzdžiui, katilo instaliacija užgęsta arba rodo, kad dujų tiekimas buvo sustabdytas. Vidutinio slėgio tiekimo sąlygomis dujos vamzdynu juda suslėgtos būsenos. Be to, per reguliatorių slėgis sumažinamas iki žemo lygio, o katilas veikia be problemų.

Klausimas 1

Pagrindinės IRT nuostatos ir jų eksperimentinis pagrindimas.?

1. Visos medžiagos susideda iš molekulių, t.y. turi diskrečią struktūrą, molekulės yra atskirtos tarpais.

2. Molekulės yra nuolatiniame atsitiktiniame (chaotiškame) judėjime.

3. Tarp kūno molekulių yra sąveikos jėgos.

Brauno judesys?.

Brauno judėjimas yra nuolatinis atsitiktinis dujose pakibusių dalelių judėjimas.

Molekulinės sąveikos jėgos?

Ir trauka, ir atstūmimas tarp molekulių veikia vienu metu. Molekulių sąveikos pobūdis yra elektromagnetinis.

Molekulių kinetinė ir potencinė energija?

Atomai ir molekulės sąveikauja, todėl turi potencialią energiją E p.

Potenciali energija laikoma teigiama, kai molekulės atstumia viena kitą, ir neigiama, kai molekulės traukia.

2 klausimas

Molekulių ir atomų matmenys ir masės

Bet kuri medžiaga susideda iš dalelių, todėl medžiagos kiekis v(nu) laikomas proporcingu dalelių, ty struktūrinių elementų, esančių organizme, skaičiui.

Medžiagos kiekio vienetas yra molis. Molis – tai medžiagos kiekis, turintis tiek pat bet kurios medžiagos struktūrinių elementų, kiek atomų yra 12 g C12 anglies. Medžiagos molekulių skaičiaus ir medžiagos kiekio santykis vadinamas Avogadro konstanta:

N A =N/v (nuogas); N A =6,02*10 23 mol -1

Avogadro konstanta rodo, kiek atomų ir molekulių yra viename medžiagos molyje. Molinė masė yra vieno molio medžiagos masė, lygi medžiagos masės ir medžiagos kiekio santykiui:

Molinė masė išreiškiama kg/mol. Žinodami molinę masę, galite apskaičiuoti vienos molekulės masę:

m 0 =m/N=m/v(nu)N A =M/N A

Vidutinė molekulių masė paprastai nustatoma cheminiais metodais. Avogadro konstanta labai tiksliai nustatoma keliais fizikiniais metodais. Molekulių ir atomų masės labai tiksliai nustatomos naudojant masės spektrografą.

Molekulių masės yra labai mažos. Pavyzdžiui, vandens molekulės masė: m=29,9*10 -27

Molinė masė yra susijusi su santykine Mg molekuline mase. Santykinė molekulinė masė yra vertė, lygi tam tikros medžiagos molekulės masės ir 1/12 C12 anglies atomo masės santykiui. Jei yra žinoma medžiagos cheminė formulė, tai naudojant periodinę lentelę galima nustatyti jos santykinę masę, kuri, išreikšta kilogramais, parodo šios medžiagos molinę masę.

Avogadro numeris

Avogadro skaičius, Avogadro konstanta yra fizinė konstanta, skaitine prasme lygi nurodytų struktūrinių vienetų (atomų, molekulių, jonų, elektronų ar bet kokių kitų dalelių) skaičiui 1 molyje medžiagos. Apibrėžiamas kaip atomų skaičius 12 gramų (tiksliai) gryno anglies-12 izotopo. Paprastai žymimas kaip N A, rečiau kaip L

N A = 6,022 140 78(18)×10 23 mol −1.

Apgamų skaičius

Molis (simbolis: molis, tarptautinis: mol) yra medžiagos kiekio matavimo vienetas. Atitinka medžiagos kiekį, kuriame yra N A dalelių (molekulių, atomų, jonų ar bet kokių kitų identiškų struktūrinių dalelių). N A yra Avogadro konstanta, lygi atomų skaičiui 12 gramų anglies nuklido 12C. Taigi dalelių skaičius viename bet kurios medžiagos molyje yra pastovus ir lygus Avogadro skaičiui N A.

Molekulių greitis

Medžiagos būsena

Agregatinė būsena – tai medžiagos būsena, kuriai būdingos tam tikros kokybinės savybės: gebėjimas ar nesugebėjimas išlaikyti tūrį ir formą, ilgo ir trumpo nuotolio tvarkos buvimas ar nebuvimas ir kt. Agregacijos būsenos pasikeitimą gali lydėti staigus laisvosios energijos, entropijos, tankio ir kitų pagrindinių fizinių savybių pasikeitimas.

Yra trys pagrindinės agregacijos būsenos: kieta, skysta ir dujinė. Kartais ne visai teisinga plazmą priskirti agregacijos būsenai. Yra ir kitų agregacijos būsenų, pavyzdžiui, skystieji kristalai arba Bose-Einšteino kondensatas.

3 klausimas

Idealios dujos, dujų slėgis

Idealios dujos yra dujos, kuriose nėra sąveikos jėgos tarp molekulių.

Dujų slėgis susidaro dėl molekulių susidūrimų. Slėgio jėga per sekundę vienam paviršiui vadinama dujų slėgiu.

P – dujų slėgis [pa]

1 mmHg Art. =133 Pa

P 0 (ro)=101325 Pa

P= 1/3*m 0 *n*V 2-pagrindinė MKT lygtis

n – molekulių koncentracija [m -3 ]

n=N/V- molekulių koncentracija

V 2 – vidutinis kvadratinis greitis

P= 2/3*n*E K pagrindines lygtis

P= n*k*T MKT

E K – kinetinė energija

EK = 3/2kT(kT-kotE)

Kad ir kur būtų dujos: balione, automobilio padangoje ar metaliniame balione, jos užpildo visą indo, kuriame yra, tūrį.

Dujų slėgis atsiranda dėl visiškai kitos priežasties nei kietojo slėgis. Jis susidaro dėl molekulių susidūrimo su indo sienelėmis.

Dujų slėgis ant indo sienelių

Chaotiškai judėdamos erdvėje, dujų molekulės susiduria viena su kita ir su indo, kuriame jos yra, sienelėmis. Vienos molekulės smūgio jėga yra maža. Tačiau kadangi molekulių yra daug ir jos susiduria su dideliu dažniu, tada, veikdamos kartu ant indo sienelių, jos sukuria didelį slėgį. Jei kietas kūnas dedamas į dujas, jį taip pat veikia dujų molekulės.

Atlikime paprastą eksperimentą. Padėkite pririštą balioną, nevisiškai pripildytą oro, po oro siurblio skambučiu. Kadangi jame mažai oro, rutulys yra netaisyklingos formos. Kai pradėsime pumpuoti orą iš po varpelio, rutulys pradės pūsti. Po kurio laiko jis įgaus įprasto rutulio formą.

Kas atsitiko mūsų kamuoliui? Juk buvo pririšta, todėl oro kiekis jame išliko toks pat.

Viskas paaiškinama gana paprastai. Judėjimo metu dujų molekulės susiduria su rutulio apvalkalu jo išorėje ir viduje. Jei iš varpo išpumpuojamas oras, molekulių yra mažiau. Tankis mažėja, todėl mažėja ir molekulių poveikio išoriniam apvalkalui dažnis. Dėl to slėgis už korpuso sumažėja. Ir kadangi apvalkalo viduje esančių molekulių skaičius išlieka toks pat, vidinis slėgis viršija išorinį. Dujos iš vidaus spaudžiasi ant apvalkalo. Ir dėl šios priežasties jis palaipsniui išsipučia ir įgauna rutulio formą.

Paskalio dėsnis dujoms

Dujų molekulės yra labai judrios. Dėl šios priežasties jie perduoda slėgį ne tik jėgos, sukeliančios šį slėgį, kryptimi, bet ir tolygiai visomis kryptimis. Slėgio perdavimo įstatymą suformulavo prancūzų mokslininkas Blaise'as Pascalis: „ Dujų ar skysčio slėgis nepakitęs perduodamas į bet kurį tašką visomis kryptimis“ Šis dėsnis vadinamas pagrindiniu hidrostatikos dėsniu – mokslu apie skysčius ir dujas pusiausvyros būsenoje.

Paskalio dėsnį patvirtina patirtis naudojant įrenginį, vadinamą Paskalio kamuolys . Šis prietaisas yra kietos medžiagos rutulys su jame padarytomis mažytėmis skylutėmis, sujungtas su cilindru, kuriuo juda stūmoklis. Kamuolys prisipildo dūmų. Suspaudus stūmokliu, dūmai vienodais srautais išstumiami iš rutulio skylių.

Dujų slėgis apskaičiuojamas pagal formulę:

Kur e lin - vidutinė kinetinė dujų molekulių transliacinio judėjimo energija;

n - molekulių koncentracija

Dalinis slėgis. Daltono dėsnis

Praktikoje dažniausiai susiduriame ne su grynomis dujomis, o su jų mišiniais. Mes kvėpuojame oru, kuris yra dujų mišinys. Automobilių išmetamosios dujos taip pat yra mišinys. Grynas anglies dioksidas suvirinimui nebuvo naudojamas ilgą laiką. Vietoj jų taip pat naudojami dujų mišiniai.

Dujų mišinys yra dujų mišinys, kuris nedalyvauja tarpusavyje cheminėse reakcijose.

Atskiro dujų mišinio komponento slėgis vadinamas dalinis slėgis .

Jeigu darysime prielaidą, kad visos mišinyje esančios dujos yra idealios dujos, tai mišinio slėgis nustatomas pagal Daltono dėsnį: „Idealių, chemiškai nesąveikaujančių dujų mišinio slėgis lygus dalinių slėgių sumai. “

Jo vertė nustatoma pagal formulę:

Kiekvienos mišinio dujos sukuria dalinį slėgį. Jo temperatūra lygi mišinio temperatūrai.

Dujų slėgį galima keisti keičiant jų tankį. Kuo daugiau dujų bus pumpuojama į metalinį indą, tuo daugiau molekulių jos atsitrenks į sienas ir tuo didesnis jų slėgis. Atitinkamai, išsiurbdami dujas, jas retiname, o slėgis mažėja.

Bet dujų slėgį galima keisti ir keičiant jų tūrį ar temperatūrą, tai yra suspaudžiant dujas. Suspaudimas atliekamas veikiant jėgą dujiniam kūnui. Dėl šio poveikio sumažėja jo užimamas tūris, padidėja slėgis ir temperatūra.

Dujos suspaudžiamos variklio cilindre judant stūmokliui. Gamyboje aukštas dujų slėgis sukuriamas jas suspaudžiant sudėtingais prietaisais – kompresoriais, galinčiais sukurti iki kelių tūkstančių atmosferų slėgį.