Давление в жидкости и газе

Введение

Каждый из нас сталкивается с давлением жидкостей и газов каждый день. Воздух давит на нас со всех сторон, вода в бассейне давит на тело, когда мы ныряем. Благодаря этому работают краны, шприцы, подводные лодки и даже тормоза автомобилей.
Чтобы понять, как это происходит, нужно знать, как создаётся давление в жидкости и газе и от чего оно зависит.

---

Почему жидкости и газы создают давление

Жидкости и газы состоят из частиц, которые постоянно движутся и взаимодействуют между собой.

• В жидкости молекулы расположены близко и могут скользить друг относительно друга.

• В газе молекулы движутся свободно и сталкиваются со стенками сосуда.

Каждое столкновение молекул со стенками создаёт давление.
Поэтому и жидкость, и газ давят на дно и стенки сосуда, в котором находятся.

---

Давление в жидкости

Опыт показывает, что жидкость давит на дно сосуда и на его стенки во все стороны одинаково.
Кроме того, чем глубже точка в жидкости, тем больше давление.

Это происходит потому, что на нижние слои действует вес всех вышележащих слоёв жидкости.

Формула давления жидкости:

где

•  — давление (Па),

•  — плотность жидкости (кг/м³),

•  — ускорение свободного падения (9,8 м/с²),

•  — глубина (м).

---

Пример 1. Давление воды на глубине

Найти давление воды на глубине 3 м, если плотность воды

Ответ: давление на глубине 3 м равно 29,4 кПа.

---

Атмосферное давление

Мы окружены воздухом, и он тоже имеет массу. Под действием силы тяжести воздух давит на всё вокруг.
Это давление называется атмосферным.

Опыт Торричелли показал, что нормальное атмосферное давление равно:

На больших высотах давление воздуха меньше, потому что слой атмосферы над нами становится тоньше.

---

Давление в газах

Газ, как и жидкость, передаёт давление во все стороны одинаково.
Если сжать газ в сосуде, его молекулы будут чаще сталкиваться со стенками — давление возрастёт.

Если газ нагреть, молекулы начнут двигаться быстрее, удары станут сильнее — давление также увеличится.

Поэтому при накачке мяча или шины давление растёт: в них становится больше воздуха, а молекулы чаще сталкиваются со стенками.

---

Передача давления в жидкостях и газах (закон Паскаля)

Французский учёный Блез Паскаль установил, что:

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменений во все стороны.

Это значит, что если нажать на жидкость в одном месте, то давление возрастает во всей жидкости и на все стенки сосуда.

Пример:
Если нажать на поршень шприца, жидкость выталкивается из иглы — давление передаётся от поршня к жидкости и дальше.

Закон Паскаля используют в гидравлических устройствах — тормозах, прессах, подъёмниках.

---

Пример 2. Гидравлический пресс

Пусть площадь малого поршня 10 см², большого — 100 см². На малый поршень действует сила 50 Н.
По закону Паскаля:

​​

Ответ: на большом поршне создаётся сила 500 Н.
Так работают домкраты и тормозные системы машин.

---

Особенности давления в жидкостях и газах

---

Вопросы для самопроверки

1. Что называется давлением жидкости и газа?

2. Как давление жидкости зависит от глубины?

3. Почему на дно сосуда жидкость давит сильнее, чем на поверхность?

4. Какова формула давления жидкости?

5. Что показывает закон Паскаля?

6. Как жидкость и газ передают давление?

7. Почему на большой высоте атмосферное давление меньше?

8. Как изменится давление газа, если его нагреть?

9. Для чего используют гидравлический пресс?

10. Приведи примеры, где давление жидкости или газа играет важную роль в жизни человека.