Закон о передаче давления жидкостями и газами открыл: Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

Содержание

Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

Подробности: Просмотров: 488

Блез Паскаль ( 1623 — 1662 )

Закон Паскаля гласит: «Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям».
Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.

ОПЫТ ПАСКАЛЯ

В 1648 году то, что давление жидкости зависит от высоты ее столба, продемонстрировал Блез Паскаль.
Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода.

Трубка Паскаля

А ТЕПЕРЬ БУДЬ ВНИМАТЕЛЕН!

Если заполнить одинаковые по размерам сосуды: один — жидкостью, другой — сыпучим материалом (например горохом), в третий поставить вплотную к стенкам твердое тело, на поверхность вещества в каждом сосуде положить одинаковые кружочки, например, из дерева /они должны прилегать к стенкам /, а сверху установить одинаковые по массе грузы,

то как изменится давление вещества на дно и стенки в каждом сосуде? Подумай! В каком случае срабатывает закон Паскаля? Как будет передаваться внешнее давление грузов?

В КАКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ?

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов. Смотри рисунки, запоминай!

1. гидравлические прессы

Гидравлический мультипликатор предназначен для увеличения давления (р2 > р1, так как при одинаковой силе давления S1> S2 ).

Мультипликаторы применяются в гидравлических прессах.

2. гидравлические подъемники

Это упрощенная схема гидравлического подъемника, который устанавливается на самосвалах.

Назначение подвижного цилиндра — увеличение высоты подъема поршня. Для опускания груза открывают кран.

3. заправочные агрегаты

Заправочный агрегат для снабжения тракторов горючим действует так: компрессор нагнетает воздух в герметически закрытый бак с горючим, которое по шлангу поступает в бак трактора.

4. опрыскиватели

В опрыскивателях, используемых для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, давление нагнетаемого в сосуд воздуха на раствор яда — 500 000 Н/м2. Жидкость распыляется при открытом кране.

5. системы водоснабжения

Пневматическая система водоснабжения. Насос подает в бак воду, сжимающую воздушную подушку, и отключается при достижении давления воздуха 400 000 Н/м2. Вода по трубам поднимается в помещения. При понижении давления воздуха вновь включается насос.

6. водометы

Струя воды, выбрасываемая водометом под давлением 1 000 000 000 Н/м2, пробивает отверстия в металлических болванках, дробит породу в шахтах. Гидропушками оснащена и современная противопожарная техника.

7. при прокладке трубопроводов

Давление воздуха «раздувает» трубы, изготовленные в виде плоских металлических стальных лент, сваренных по кромкам. Это значительно упрощает прокладку трубопроводов различного назначения.

8. в архитектуре

Огромный купол из синтетической пленки поддерживается давлением, большим атмосферного лишь на 13,6 Н/м2.

9. пневматические трубопроводы

Давление в 10 000 — 30 000 Н/м2 работает в пневмоконтейнерных трубопроводах. Скорость составов в них достигает 45км/час. Этот вид транспорта используется для перевозки сыпучих и других материалов.

Контейнер для перевозки бытовых отходов.

ТЫ ЭТО СМОЖЕШЬ

1. Закончи фразу: «При погружении подводной лодки давление воздуха в ней …..» . Почему?

2. Пищу для космонавтов изготовляют в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. При легком надавливании на тюбик космонавт извлекает из него содержимое. Какой закон проявляется при этом?

3. Что надо сделать, чтобы вода вытекала по трубке из сосуда?

4. В нефтяной промышленности для подъема нефти на поверхность земли применяется сжатый воздух, который нагнетается компрессорами в пространство над поверхностью нефтеносного слоя. Какой закон проявляется при этом? Как?

5. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается,ь если ударить им о руку или обо что-то твердое?

Почему у глубоководных рыб при вытаскивании их на поверхность плавательный пузырь торчит изо рта?

КНИЖНАЯ ПОЛКА

Блез Паскаль ………. смотреть
Кто в сыре дырки делает? ………. смотреть

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ОБ ЭТОМ?

Что такое кессонная болезнь?

Она проявляется, если очень быстро подниматься из глубины воды. Давление воды резко уменьшается и растворенный в крови воздух расширяется. Образующиеся пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, мешая движению крови, и человек может погибнуть. Поэтому аквалангисты и ныряльщики всплывают медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки воздуха в легкие.

Как мы пьем?

Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и “втягиваем” в себя их содержимое. Как? Почему, в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.

Здесь происходит то же самое, что произошло бы с жидкостью в сообщающихся сосудах, если бы над одним из этих сосудов мы стали разрежать воздух: под давлением атмосферы жидкость в этом сосуде поднялась бы. Наоборот, захватив губами горлышко бутылки, вы никакими усилиями не “втянете” из нее воду в рот, так как давление воздуха во рту и над водой одинаково. Итак, мы пьем не только ртом, но и легкими; ведь расширение легких — причина того, что жидкость устремляется в наш рот.

Мыльные пузыри

“Выдуйте мыльный пузырь, — писал великий английский ученый Кельвин, — и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.

Мыльный пузырь вокруг цветка

В тарелку или на поднос наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2 — 3 мм; в середину кладут цветок или вазочку и накрывают стеклянной воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуют в ее узкую трубочку, — образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняют воронку, высвобождая из-под нее пузырь.

Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.

Несколько пузырей друг в друге

Из воронки, употребленной для описанного опыта, выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя ее, однако до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем — третий, четвертый и т. д. Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он видимо уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина кроется, конечно, в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря. Если, например, на морозе в — 15° С объем пузыря 1000 куб. см и он с мороза попал в помещение, где температура +15° С, то он должен увеличиться в объеме примерно на 1000 * 30 * 1/273 = около 110 куб.

см.

Обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение целых декад. Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

Источник:Я.И.Перельман

Физика 7 класс. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля :: Класс!ная физика

Блез Паскаль ( 1623 — 1662 )

Посмотри !

ОПЫТ ПАСКАЛЯ

В 1648 году то, что давление жидкости зависит от высоты ее столба, продемонстрировал Блез Паскаль.

Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода.

Трубка Паскаля .

А ТЕПЕРЬ БУДЬ ВНИМАТЕЛЕН !

В КАКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ ?

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов. Смотри рисунки запоминай !

1. гидравлические прессы

Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение этой воды; на реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Свободной подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, как в твердых телах, а по всем направлениям. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке 86 изображен сосуд, в нем содержится газ (или жидкость). Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться, Точками изображены частицы газа (жидкости), они равномерно распределены по всему объему сосуда (рис. 86, а).

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного войти в сосуд и сжать газ, находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы расположатся в этом месте более плотно, чем прежде (рис. 86, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям, вследствие чего их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис. 86, в), поэтому давление газа везде возрастет. Отсюда следует, что добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости.

Например, если давление на газ около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа давление станет больше прежнего настолько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую тонну жидкости или газа. Это утверждение называют законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке 87 изображен полый шар, имеющий в различных местах узкие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается по всем направлениям. В результате часть воды выталкивается из шара в виде струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании в трубку поршня из всех отверстий шара начнут выходить струйки дыма (рис, 88). Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Вопросы. 1. Как передают давление жидкости и газы? 2. Чем объяснить, что жидкости и газы передают давление во все стороны одинаково? 3. Как читается закон Паскаля? 4. Как на опыте можно показать особенность передачи давления жидкостями и газами?

Упражнения. 1. По схеме рисунка 89 объясните передачу давления твердым, сыпучим телом и жидкостью. Изобразите стрелками, как передается давление. 2. Брезентовый водопроводный рукав, когда он не заполнен водой, имеет вид плоской ленты. Какую форму примет рукав после заполнения его водой? Почему? 3. При изготовлении бутылок через трубку вдувают воздух, и расплавленное стекло принимает форму бутылки (рис, 90). Какое физическое явление здесь используют?

Задания

Изготовьте мыльную жидкость и с помощью стеклянной трубки получите мыльные пузыри. Какую форму они принимают и почему?
Исследуйте передачу давления в сыпучем теле. Для этого в бумажный пакет насыпьте песок (или горох), сверху сильно надавите руной. Есть ли здесь сходство с передачей давления в жидкости и газе?

Физика. Передача давления жидкостями и газами

Передача давления жидкостями и газами.

Закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в каждую точку жидкости или газа одинаково во всех направлениях.

Тот факт, что давление передаётся не только в направлении действия силы, но и в каждую точку жидкости или газа, объясняется подвижностью частиц и слоёв жидкости и газа.

Опытное подтверждение закона Паскаля. Представим полый шар, имеющий в различных местах отверстия малого диаметра. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень.

Если заполнить шар водой или дымом и нажать на поршень, то из всех отверстий польётся вода или начнут выходить одинаковые струйки дыма.

Поршень оказывает давление на поверхность воды или дым. Это давление передаётся в каждую точку воды или дыма без изменений, и оно выталкивает воду или дым через все отверстия шара.

Пример. К малому поршню гидравлического пресса приложена сила в 200 Н, под действием которой он

1 мм рт. ст. = 133,3 Па,

760 мм рт. ст. = 101300 Па.

Атмосферное давление уменьшается с высотой на 1 мм на каждые 12 м подъёма.

Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами. Ртутный барометр представляет собой трубку, наполненную ртутью, с прикреплённой к ней шкалой.

Барометр-анероид состоит из гофрированной металлической коробочки, которая сжимается при его увеличении и расширяется при его уменьшении.

Для измерения давления больше или меньше атмосферного используются приборы, называемые манометрами.

Жидкостный манометр представляет собой сообщающиеся сосуды, заполненные однородной жидкостью. Один конец манометра соединяется с сосудом, в котором надо измерить давление, другой находится под атмосферным давлением. По высоте избыточного столба в открытом колене манометра судят о величине давления в сосуде.

Металлический манометр — устройство, основной частью которого является согнутая в дугу упругая металлическая трубочка, один конец которой закрыт, а другой посредством крана сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

Физика. Передача давления жидкостями и газами

Оцените пожалуйста этот пост

На этой странице искали :

физика 7 класс Давление твёрдых тел жидкостей и газов упражнение 14

Сохрани к себе на стену!

Передача давления жидкостями и газами.

Закон Паскаля

Передача давления жидкостями и газами.

Закон Паскаля

Мы уже знаем, что отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа свободно перемещаются относительно друг друга по всем направлениям, в отличие от твердых тел. Это можно подтвердить простым опытом: если подуть на поверхность воды в стакане, то вода придет в движение.

Из-за того, что частицы газа и жидкости подвижны, давление, оказываемое на них, передаётся не только в направлении действия оказываемой силы, а в каждую точку жидкости или газа.

На рис.1а мы видим сосуд, в

котором находится газ. Частицы

газа равномерно распределяются

по всему сосуду. Сосуд сверху

закрыт поршнем, который может

перемещаться вниз и вверх.

Надавим на поршень так, чтобы

он немного погрузился в сосуд и

сдавил газ. В результате частицы, рис. 1

находящиеся под поршнем, уплот-

нятся (рис.1б ).

Двигаясь, частицы газа будут перемещаться по всем направлениям и в результате этого перемещения их расположение опять станет равномерным, но уже более плотным, чем раньше (рис.1в ). В результате давление газа всюду увеличится. Из этого можно сделать вывод, что дополнительное давление передается всем частицам газа. Если, например, давление на газ около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа давление станет больше на столько же, т. е. на 1 Па. Давление газа и на поршень, и на стенки сосуда, и на дно сосуда также увеличится на 1 Па.

В 1648 году французский ученый Блез Паскаль опытным путём подтвердил то, что давление жидкости зависит от высоты её столба. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон 2-го

этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды.

Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 м,

давление воды в ней увеличилось настолько, что в

крепкой дубовой бочке образовались щели, через

которые потекла вода.

Закон Паскаля гласит:

давление, производимое на жидкость или газ,

передаётся в любую точку объёма жидкости и

газа без изменений во всех направлениях.

Закон объясняется подвижностью частиц жидкос-

тей и газов во всех направлениях.

Нам нет необходимости повторять опыт

Паскаля с бочкой, но мы можем воспользоваться

трубкой Паскаля для подтверждения истинности

его утверждения.

На рис.2а изображён полый шар, имеющий в различных местах узкие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если наполнить шар водой и опустить вниз поршень, то из всех отверстий шара

польется вода. Поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают давление поршня другим, более глубоким слоям.

Из опыта следует, что давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар и в результате давления часть воды выталкивается

из шара в виде струек, вытекающих

из отверстий во всех направлениях.

Если шар заполнить дымом

(рис.2б ) и вдвигать поршень в трубку, то из всех

отверстий шара будут выходить

струйки дыма. Этот опыт также

подтверждает, что газы, как и

жидкости, передают производимое

на них давление во все стороны без а) б)

изменений. рис.2

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов.

Пневматическая система водоснабжения.

Принцип работы :

Насос из водоема закачивает в бак воду, сжимающую воздушную подушку, в результате сжимаемые частицы воздуха уплотняются и, следовательно, давление увеличивается. При достижении давления воздуха 400000 Н/м2 насос отключается и прекращает закачивать воду в бак.

По Закону Паскаля давление, производимое на жидкость (или газ) передаётся в любую точку объёма жидкости (или газа) без изменений во всех направлениях. Поэтому, при открытии крана вода, под действием давления воздуха, по магистральному трубопроводу поднимается в дома.

Гидравлические подъемники

Это упрощенная схема гидравлического подъемника, который устанавливается на самосвалах.

Назначение подвижного цилиндра — увеличение высоты подъема поршня. Для опускания груза открывают кран.

Цель урока:

найти общее в движении частиц при передаче давления жидкостями и газами;
сообщить учащимся закон Паскаля.

Тип и вид урока: изучение нового материала, урок-беседа.

Методы обучения: эвристический метод, объяснительно-репродуктивный, побуждающий, поисковый

Приборы и материалы: доска, гвоздь, молоток, трубка с поршнем, резиновый шарик, песок речной, стакан с подкрашенной жидкостью, шар Паскаля.

Ход урока:

I. Актуализация опорных знаний.

Какое строение имеют твердые, жидкие и газообразные вещества?
Как движутся молекулы в твердых, жидких и газообразных веществах?
Назовите основные свойства твердых тел, жидких и газообразных веществ.

II. Изложение нового материала.

Все тела состоят из молекул и атомов. Мы рассмотрели три разных агрегатных состояния вещества и исходя из строения, они различны по свойствам. Сегодня нам предстоит познакомиться с влиянием давления на твердые, жидкие и газообразные вещества. Рассмотрим на примерах:

Вбиваем гвоздь молотком в доску. Что наблюдаем? В каком направлении действует давление?

(Под давлением молотка гвоздь входит в доску. В направлении действия силы. Доска и гвоздь — это целостные твердые тела.)

Возьмем песок. Это твердое сыпучее вещество. Трубку с поршнем наполним песком. Один конец трубки при этом закрыт резиновой пленкой. Давим на поршень и наблюдаем.

(Песок давит на стенки пленки не только в направлении действия силы, но и в стороны.)

А теперь посмотрим, как ведет себя жидкость. Наполним трубку жидкостью. Давим на поршень, наблюдаем и сравниваем с результатами предыдущего опыта.

(Пленка принимает форму шара, частицы жидкости давят в разных направлениях одинаково. )

Рассмотрим на примере газа. Надуем шар.

(Давление передается частицами воздуха во всех направлениях одинаково.)

Мы рассмотрели действие давления на твердые сыпучие, жидкие и газообразные вещества. Какое сходство вы заметили?

(Для жидкостей и газов давление действует в разных направлениях одинаково, а это является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул. Для твердых сыпучих веществ давление действует в направлении силы и в стороны.)

Объясним глубже процесс передачи давления жидкостями и газами.

Представьте, что трубка с поршнем наполнена воздухом (газом). Частицы в газе распределены по всему объему равномерно. Давим на поршень. Частицы, находящиеся под поршнем уплотняются. Благодаря своей подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям, вследствие чего их расположение опять станет равномерным, но более плотным. Поэтому давление газа всюду возрастает. Значит, давление передается всем частицам газа.

Проделаем опыт с шаром Паскаля. Возьмем полый шар, имеющий в различных местах узкие отверстия, и присоединим его к трубке с поршнем.

Если набрать воды в трубку и надавить на поршень, то вода польется из всех отверстий шара в виде струек. (Дети высказывают свои предположения.)

Сформулируем общий вывод.

Поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости заполняющей шар. В результате, часть воды выталкивается из шара в виде струек, вытекающих из всех отверстий.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа. Это утверждение называют законом Паскаля.

Заполним таблицу.

Мы с вами наблюдали и установили, что:

в твердом теле давление распространяется по направлению действия силы;
давление песчинок распространяется в направлении действия силы и по всем направлениям;
сделали предположение, что в жидкостях (газах) давление передается во всех направлениях одинаково;
в целях доказательства наблюдали опыт с шаром Паскаля, наполненным водой;
обобщив все сказанное, сделали вывод: что давление передается в жидкостях (газах) по всем направлениям одинаково.

III. Закрепление материала. Решение задач.

Упражнение 14(1,3), Л. №№ 480, 486-490

IV. Домашнее задание. § 36, упражнение. 14 (2,4), задание 7.

Твердые тела передают производимое на них давление в сторону действия силы. Для определения давления (p) необходимо силу (F), действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности ()- Давление измеряют в паскалях: 1 Па = 1 Н/м 2 . Давление, производимое на жидкость и газ, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа. Это объясняется подвижностью частиц газа и жидкости. Закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа. Подтверждением закона являются опыты с шаром Паскаля и работа гидравлических машин. Остановимся на работе этой машины (см. рис.). F 1 и F 2 — силы, действующие на поршни, S 1 и S 2 — площади поршней. Давление под малым поршнем. Под большим поршнем. По закону Паскаля p 1 =p 2 , т. е. давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, или, откуда. Машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Это наблюдается в работе гидравлического пресса, используемого для изготовления стальных валов машин, железнодорожных колес или выжимания масла на маслобойных заводах, а также в гидравлических домкратах.

Атмосфера — воздушная оболочка вокруг Земли, простирающаяся на высоту нескольких тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего и передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмосферное давление. Впервые измерил атмосферное давление итальянский физик Торричелли с помощью стеклянной трубки, запаянной с одного конца и заполненной ртутью (см. рис.). Давление в трубке на уровне аа создается силой тяжести столба ртути высотой h = 760 мм, в тоже время на поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление. Эти давления уравновешивают друг друга. Так как в верхней части трубки после опускания ртутного столба осталось безвоздушное пространство, то, измерив высоту столба можно определить численное значение атмосферного давления по формуле: р = = 9,8 Н/кг × 13 600 кг/м 3 × 0,76 м = 101 300 Па = 1013 ГПа.Приборами для измерения атмосферного давления являются ртутный барометр и барометранероид. Принцип действия последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель. Барометр-анероид имеет две шкалы: внутренняя проградуирована в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па), внешняя — в килопаскалях. Знание атмосферного давления весьма важно для предсказания погоды на ближайшие дни. Тропосфера (нижний слой атмосферы) представляет собой благодаря диффузии однородную смесь азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Эта смесь газов и поддерживает нормальную жизнедеятельность всего живого на Земле. Вредные выбросы в атмосферу загрязняют окружающую среду. Например, авария на Чернобыльской АЭС, аварии на атомных подводных лодках, выбросы в атмосферу промышленных предприятий и т. п.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане , чтобы вызвать движение этой воды; на реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Например, если давление на газ около самого поршня увеличится на 1 Па , то во всех точках внутри газа давление станет больше прежнего настолько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

Задания

Изготовьте мыльную жидкость и с помощью стеклянной трубки получите мыльные пузыри. Какую форму они принимают и почему?
Исследуйте передачу давления в сыпучем теле. Для этого в бумажный пакет насыпьте песок (или горох), сверху сильно надавите руной. Е сть ли здесь сходство с передачей давления в жидкости и газе?

1. Твердые тела передают силу давления, сохраняя ее:
Значение.

2. Жидкости и газы передают оказываемое на них давление:
Передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

3. Чем объясняется, что давление, производимое на частицы жидкости или газа, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа?
Подвижностью частиц.

4. Почему на поверхности озера при малейшем ветерке появляется рябь?
Из-за подвижности частиц воды, а они в свою очередь переносят давление оказываемое дуновением ветра.

5. Закон Паскаля гласит:
Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

6. Какой вклад в науку внес Блез Паскаль (1623-1662)?
Открыл и исследовал ряд важных свойств жидкостей и газов. Опытами подтвердил существование атмосферного давления.

7. Приведите примеры опытов, объясняемых на основе закона Паскаля:

8. Какое свойство газов используют при устройстве пневматических машин и инструментов?
Равномерное распределение давления.

9. Почему машины и инструменты называют пневматическими?
От лат. Пневматикос-воздушный. Это машины, работающие посредством сжатого воздуха.

10. Приведите примеры использования пневматических машин и инструментов:
Заклепочный или отбойный молоток.

11. Расшифруйте обозначения на схеме отбойного молотка:

Опишите принцип его действия:

В стакане плавает легкий поршень с отверстием в центре, плотно прилегающий к стенкам стакана. Что произойдет с уровнем жидкости внутри отверстия, если на поршень сядет птица?
Увеличится.

Закон Паскаля — урок. Физика, 7 класс.

Мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям, поэтому давление, передаваемое жидкостями и газами, отличается от давления, передаваемого твёрдыми телами.

Рис. \(1\). Движение молекул твёрдого вещества

Рис. \(2\). Движение молекул жидкости

Рис. \(3\). Движение молекул газа

Жидкости и газы передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково.
Это утверждение называют законом Паскаля.

Закон Паскаля был открыт французским учёным Б. Паскалем в \(1653\) г., этот закон подтверждается различными опытами.

Рис. \(4\). Блез Паскаль

Для демонстрации равномерного давления жидкости во всему объёму соберём установку из цилиндрического поршня, который заканчивается шаром с отверстиями. Наберём в поршень воды и начнём вдвигать поршень. Давление в трубке увеличится, вода начнёт выливаться через все отверстия, при этом напор воды во всех струйках воды будет одинаковым.
Такой же результат можно получить, если вместо воды использовать газ.

Рис. \(5\). Шар паскаля

На Земле существует атмосферное давление. Оно добавляет воздействие к тем, которые мы производим. Например, на поршень давим не только мы, но и воздух. Молекулы жидкости и газа могут свободно передвигаться, поэтому передают давление во все стороны. Верхние слои давят на средние, а средние — на нижние, нижние — на дно.

Внутри жидкости существует давление. На одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям.

С глубиной давление увеличивается.

Это утверждение можно проверить при помощи эксперимента, используя манометр.

Рис. \(6\). Манометр

Следует помнить, что плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкости.
Количество молекул газа в сосуде очень мало, поэтому давление и вес газа не влияют на результат эксперимента.

Источники:

Рис. 5. Шар паскаля. © ЯКласс.

Закон Паскаля для жидкостей и газов. Передача давления жидкостями и газами

Закон Паскаля для жидкостей и газов гласит, что давление, распространяясь в веществе, не меняет свою силу и передается во все стороны одинаково. Жидкие и газообразные субстанции ведут себя под давлением с некоторыми отличиями. Разница обусловлена особенностями поведения частиц и весом газов и жидкостей. В статье мы будем подробно рассматривать все это с помощью наглядных экспериментов.

Передается ли давление жидкости

Возьмем сосуд цилиндрической формы, который сверху герметично закрыт поршнем. Внутри находится жидкость, а на поршне стоит гиря. Она оказывает давление с силой, равной ее весу. Это давление передается жидкости. Ее молекулы, в отличие от частиц твердого тела, могут свободно перемещаться друг относительно друга. В их расположении нет строгого порядка, они разбросаны хаотически.

Знание об особенностях движения частиц разных веществ в дальнейшем поможет нам понять закон Паскаля для жидкостей и газов. Как же будут вести себя молекулы жидкости, если мы будем действовать на них с силой давления гири? Ответить на этот вопрос нам поможет опыт.

Как ведет себя жидкость под давлением

Моделью жидкости будут стеклянные шарики, а моделью сосуда — коробочка без крышки. Шарики, так же как и частицы жидкого вещества, свободно перемещаются в емкости. Возьмем любой предмет, по ширине совпадающий с шириной коробочки. Он будет имитировать поршень.

Надавим поршнем на жидкость. Как ведут себя ее молекулы? Мы видим, что они давят и на дно емкости, и на ее стенки. Толкают друг друга и стремятся выпасть из коробочки. Если бы это была настоящая жидкость, то она стремилась бы выплеснуться из сосуда. Позже, изучая закон Паскаля для жидкостей и газов, мы увидим это на опыте. Из-за того что молекулы перемещаются свободно, давление, оказываемое гирей, передается и в стороны, и вниз. А что будет, если заменить жидкость газом?

Как ведет себя воздух под давлением

Допустим, у нас есть цилиндр с поршнем, заполненный воздухом. Сверху на поршень кладем груз. Как передается давление, производимое на газ? Когда поршень смещается вниз, расстояние между молекулами в верхней части газа уменьшается, но это ненадолго. Скорость молекул газа составляет сотни метров в секунду. Расстояние между ними гораздо больше их размеров. Они движутся в случайных направлениях и сталкиваются между собой.

Когда поршень опускается, частицы просто запираются в меньшем объеме. В результате они чаще ударяются о стенки сосуда, и при уменьшении объема газа его давление увеличивается. Этот постулат нужно запомнить, чтобы потом легче было понять закон Паскаля для жидкостей и газов. Количество ударов в секунду на каждый квадратный сантиметр практически одно и то же. Это значит, что давление, которое производит поршень, передается во всех направлениях без изменения.

Передача давления в разных направлениях

Закон Паскаля, передачу давления жидкостями и газами нельзя понять, если не разобраться в одной странности: как получается, что мы давим вниз, а давление передается и вниз, и в стороны? А что если к цилиндру присоединить трубку, будет ли давление передаваться по ней вверх? Проведем опыт.

Возьмем два шприца, наполненных водой, и соединим их трубкой. Понаблюдаем, как будет передаваться давление жидкостью, которая находится в шприцах. Надавим на поршень одного шприца. Сила давления на поршень, а значит, и на жидкость, направлена вниз. Однако мы видим, что поршень второго шприца поднимается вверх. Получается, что давление, передаваясь через трубку, меняет направление силы. Интересно, что шприцы можно разместить не только вертикально, но и под прямым углом друг к другу. Результат будет тем же самым.

Выльем воду, и в шприцах останется воздух. Повторим опыт. В ходе эксперимента мы увидим, что и газ передает давление во всех направлениях. Разница с жидкостью только одна. Если максимально опустить поршень одного шприца вниз и зафиксировать его пальцем, то при нажатии на поршень другого шприца газ будет сжиматься. Его объем уменьшится примерно два раза, а поршень будет норовить отскочить вверх. Этот газ, стремящийся увеличить свой объем, заставляет поршень двигаться вверх. С жидкостью было бы по-другому, ее бы не удалось так легко сжать.

Закон Паскаля

Передачу давления жидкостями и газами мы будем изучать с помощью опыта. Его придумал французский физик Блез Паскаль. Возьмем пустотелый шар, к которому присоединена стеклянная трубка. В разных частях шара (сверху, сбоку, снизу) есть маленькие отверстия. Внутри трубки размещен поршень. Это специальный прибор для демонстрации закона Паскаля.

Наполним шар через трубку водой, чтобы посмотреть, как она будет себя вести. Хотя сила тяжести действует на шар сверху вниз, струйки воды вытекают из отверстий шара под углом, в сторону и даже вверх. Конечно, они немного отклоняются от своего первоначального направления, потому что на них действует сила тяжести. Мы видим, что давление, производимое на воду, передается во всех направлениях.

Если вместо воды взять дым и проделать этот опыт, будем наблюдать передачу давления в газе воочию, ведь дым — это газ, окрашенный мелкими частицами сажи или смолы. Из-за того что он очень легкий, на него не будет так сильно действовать сила тяжести, он не будет так сильно, как струйки воды, отклоняться от своего первоначального положения. Можем сделать такой вывод: давление, оказываемое на жидкость или газ, передается, не меняя силу, в любую точку жидкости и газа во всех направлениях. Это и есть закон Паскаля для жидкостей и газов. Формула: P = F/S, где P — это давление. Оно равно отношению силы F к площади S, на которую она действует перпендикулярно.

Закон Паскаля – обзор

Закон Паскаля

Давление в закрытой жидкости можно считать равномерным во всей практической системе. Могут быть небольшие различия, возникающие из-за давления напора на разных высотах, но они, как правило, будут незначительными по сравнению с рабочим давлением системы. Это равенство давлений известно как закон Паскаля, и проиллюстрировано на рисунке 1.9, где к поршню площадью 2 см ² приложена сила 5 кг f . Это создает давление 2.5 кг ф см ⁻² в каждой точке внутри жидкости, которая действует с одинаковой силой на единицу площади на стенки системы.

Рисунок 1.9. Давление в закрытой жидкости

Предположим, что основание левого резервуара составляет 0,1 × 0,1 м, что дает общую площадь 100 см ² . Суммарная сила, действующая на основание, составит 250 кг f. Если верхняя часть правого резервуара имеет размеры 1 м × 1,5 м, создается удивительно большая восходящая сила в 37 500 кгс. Обратите внимание, размер соединительной трубы не имеет значения.Этот принцип объясняет, почему можно срезать дно бутылки, приложив небольшое усилие к пробке, как показано на рис. 1.9b.

Приложенная сила создает давление, определяемое выражением:

(1,8)p=fa

Сила на основании равна:

(1,9)F=P×A

откуда можно получить:

(1.10)F=f×Aa

Выражение 1.10 показывает, что замкнутая жидкость может использоваться для увеличения силы. На рисунке 1.10 груз массой 2000 кг находится на поршне площадью 500 см ² (радиус около 12 см).Меньший поршень имеет площадь 2 см ² . Приложенная сила f определяется как:

Рисунок 1.10. Механическое преимущество

(1.11)f=2000×2500=8 кг f

приведет к увеличению нагрузки в 2000 кг. Говорят, что существует механическое преимущество из 250.

Однако энергия должна сохраняться. Чтобы проиллюстрировать это, предположим, что левый поршень перемещается вниз на 100 см (один метр). Поскольку мы предположили, что жидкость несжимаема, объем жидкости 200 см ² переносится из левого цилиндра в правый цилиндр, в результате чего нагрузка увеличивается всего на 0.4 см. Таким образом, хотя у нас есть увеличение силы в 250 раз, у нас есть уменьшение движения на тот же коэффициент. Поскольку работа определяется произведением силы на пройденное расстояние, сила увеличивается, а пройденное расстояние уменьшается на один и тот же коэффициент, обеспечивая сохранение энергии. Таким образом, действие на рис. 1.10 похоже на действие механических систем на рис. 1.11, которые также демонстрируют механическое преимущество.

Рисунок 1.11. Примеры механического преимущества, когда небольшая входная сила f создает большую выходную силу F

Принцип, показанный на рисунке 1.10 широко используется там, где требуется большая сила при малом перемещении. Типичными примерами являются зажимы, прессы, гидравлические домкраты и приводы автомобильных тормозов и сцепления.

Следует отметить, что давление, скажем, в цилиндре определяется исключительно нагрузкой и площадью поршня в установившемся режиме и не зависит от скорости поршня после достижения постоянной скорости. Соотношения между силой, давлением, расходом и скоростью показаны на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Зависимость между силой, давлением, расходом и скоростью

На рис. 1.12а жидкость подается в цилиндр со скоростью Q см ³ с ⁻¹ . Когда впускной клапан впервые открывается, наблюдается скачок давления по мере ускорения нагрузки, но затем давление возвращается к устойчивому значению P = F/A кг·с·см ⁻² , где A — площадь поршня. в см ² и F измеряется в кг f. Нагрузка поднимается со скоростью V = Q/A см·с ⁻¹, и скорость, очевидно, можно контролировать, регулируя скорость потока Q.

На рисунке 1.12b впускной клапан был закрыт, а выпускной клапан открыт, позволяя R см ^-3 с ^-1 вытекать из цилиндра. Снова возникает всплеск давления (на этот раз отрицательный), когда груз ускоряется вниз, но давление возвращается к P = F/A после достижения установившейся скорости V = R/A см с ⁻¹.

Наконец, на рис. 1.12c оба клапана открыты. Чистый поток равен (Q — R), что дает скорость цилиндра (Q — R) / A, которая может быть положительной (растущей) или отрицательной (падающей) в зависимости от того, какой поток самый большой.Однако стационарное давление не меняется при P = F/A.

Закон

Паскалей — Как обсудить

Закон Паскаля

Каковы примеры закона Паскаля?

Гидравлический подъемник
Гидравлический цилиндр
Гидравлические тормоза
Гидравлический ■■■■■
Гидравлика самолета

К чему применим закон Паскаля?

Закон или принцип Паскаля применим к передаче давления в жидкостях.Этот принцип в основном используется при управлении гидравлической системой, например, в автомобильных тормозах и подъемниках Falk. Принцип Паскаля гласит, что давление в несжимаемой жидкости в расширяемом сосуде передается равномерно во всех направлениях.

Что утверждает принцип Паскаля?

Принцип Паскаля. Принцип Паскаля (также известный как закон Паскаля) гласит, что изменение давления, приложенного к замкнутой жидкости, без уменьшения передается на все части жидкости и стенки сосуда.

Как используется закон Паскаля?

Гидравлические тормоза работают по принципу Паскаля. Оператор прикладывает усилие 100 Н. Это усилие увеличивается с помощью простого рычага и снова с помощью гидравлической системы. Каждый из идентичных приемных цилиндров находится под одинаковым давлением и, следовательно, производит одинаковую выходную силу F2.

Какова формула принципа паскалей?

Закон Паскаля, также известный как принцип Паскаля, гласит, что давление, приложенное в любом месте замкнутой жидкости, передается равномерно во всех направлениях по всей жидкости. Формула закона Паскаля: P = ρgΔh.

Каково применение принципа Паскаля?

Одним из основных технологических применений принципа Паскаля является гидравлическая система, закрытая гидравлическая система, в которой действуют силы. Наиболее распространены гидравлические системы, применяющие автомобильные тормоза.

Каково значение закона Паскаля?

Закон или принцип Паскаля, основа гидромеханики, был открыт более 350 лет назад французским математиком Блезом Паскалем.Это означает, что изменение давления, происходящее в любой точке замкнутой жидкости, передается равномерно во все стороны. Когда вы оказываете давление на захваченную жидкость, оно распределяется равномерно, а не уменьшается.

Применимость закона Паскаля к дыханию

Закон Паскаля (известный также как принцип Паскаля) гласит, что изменения давления в любой точке покоящейся жидкости беспрепятственно передаются во все точки жидкости и действуют во всех направлениях. («Концептуальная физика», Copyright 1993, издательство HarperCollins College Publishers.) На первый взгляд, это кажется немного сложным, так что давайте немного разберемся.

Что нужно знать о законе Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что, когда давление прикладывается к захваченным жидкостям (которые находятся в гибком, но герметичном корпусе, так что они не могут течь), жидкости будут передавать одно и то же давление во всех направлениях в контейнере с одинаковой скоростью.

Как закон Паскаля связан с гидравлической силой?

Если часть жидкости в контейнере подвергается внешнему давлению, она перемещается непрерывно и равномерно во всех направлениях.Гидравлические машины работают по этому закону. Формула закона Паскаля показывает зависимость между давлением, приложенной силой и площадью контакта.

Как получается результирующая сила в законе Паскаля?

Результирующая сила получается путем интегрирования: где A – площадь. Блез Паскаль (1623—1662) — французский математик, физик и философ. Он разработал современную теорию вероятностей.

Что обнаружил Блез Паскаль о давлении жидкости?

Паскаль также обнаружил, что давление в точке статической жидкости одинаково во всех плоскостях, проходящих через эту точку в этой жидкости.Закон Паскаля также известен как принцип Паскаля или принцип передачи давления жидкости. В 1653 году французский математик Блез Паскаль опубликовал закон Паскаля.

Какова фактическая формулировка закона Ома?

Определение закона Ома. Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи. Другими словами, удвоение напряжения в цепи удваивает ток.

Что такое исходный закон Ома?

Первоначальная формулировка закона Ома представляет собой идеализированную модель, не учитывающую индивидуальные физические изменения в кабелях или электрическом поле, проходящем через них.

В чем причина закона Ома?

Закон Ома помогает им определить напряжение, ток, импеданс или сопротивление линейной цепи, когда им известны две другие величины. Это также упрощает расчет производительности.

Какое утверждение закона Ома является правильным?

Правильный ответ – выбор D. Закон Ома гласит, что ток, протекающий через проводник, прямо пропорционален напряжению на проводнике.

Как распределяется статическое давление по закону Паскаля?

Что такое закон Паскаля? Согласно закону Паскаля «внешнее статическое давление, оказываемое на замкнутую жидкость, распределяется или передается в жидкости равномерно во всех направлениях». Статическое давление действует перпендикулярно любой поверхности, соприкасающейся с жидкостью.

Как работает закон Паскаля в гидравлическом лифте?

Принцип работы гидравлического подъемника. Он работает по принципу передачи равномерного давления в жидкости (закон Паскаля). Конструкция такова, что узкий цилиндр (здесь A) соединен с более широким цилиндром (здесь B). Они ■■■■■■ с герметичными поршнями на каждом конце.

Как передается давление в законе Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что давление, оказываемое на замкнутую жидкость, передается без изменения размеров в любой точке жидкости и стенок сосуда.Давление во всех точках жидкости одинаково во всех направлениях.

Когда Блез Паскаль написал закон Паскаля?

В 1653 году французский математик Блез Паскаль издал закон Паскаля. Вот формула закона Паскаля: где F — приложенная сила, P — переданное давление, а A — поперечное сечение. Давайте рассмотрим принцип работы закона Паскаля на примере.

Как закон Паскаля связан с механикой сплошной среды?

Механика сплошных сред.Закон Паскаля (также принцип Паскаля или принцип передачи давления в жидкостях) — это принцип гидромеханики, данный Блезом Паскалем, который гласит, что изменение давления в любой точке замкнутой несжимаемой жидкости происходит во всех жидкостях, поэтому одинаковое изменение происходит везде. .

Почему принцип Паскаля так важен для жидкостей?

Экспериментально доказанный принцип Паскаля делает давление в жидкостях таким важным. Поскольку изменение давления в замкнутой жидкости не ослабевает, они часто знают о давлении больше, чем о других физических величинах в жидкости.

Применимость закона Паскаля к Земле и Луне

Формула закона Паскаля. Формула закона Паскаля показывает взаимосвязь между давлением, приложенной силой и площадью контакта, P = , где P = давление, F = сила и A = площадь контакта. Давайте рассмотрим принцип работы закона Паскаля на примере.

Какая правильная формула закона Паскаля?

Формула закона Паскаля. Вот формула закона Паскаля: F = PA. Где F — приложенная сила.P — передаваемое давление. А – площадь поперечного сечения.

Как закон Паскаля используется в повседневной жизни?

Закон Паскаля является источником многих изобретений, используемых в повседневной жизни, таких как гидравлические тормоза и лифты. Пусть они поймут приведенную выше концепцию закона Паскаля, используя математические уравнения. См. фиг. 2 внизу: На изображении выше (рис. 2) показано, как работает гидравлический цилиндр.

Как принцип Паскаля объясняет, как работают жидкости?

Так работают жидкости, и это существенное свойство объясняется принципом Паскаля.Принцип Паскаля гласит, что изменение давления, приложенного к замкнутой жидкости, не уменьшаясь, передается на все части жидкости и стенки сосуда.

В чем принцип Блеза Паскаля передачи давления?

Не путать с правилом Паскаля. Закон Паскаля (также принцип Паскаля или принцип передачи давления в жидкостях) — это принцип гидромеханики, данный Блезом Паскалем, который гласит, что изменение давления в любой точке замкнутой несжимаемой жидкости происходит во всех жидкостях, поэтому одинаковое изменение происходит везде. .

Как закон Бойля влияет на аквалангиста?

Как дайвер, закон Бойлза применяется к вам каждый раз, когда вы ныряете в воду. Воздушные пространства тела подвержены изменениям давления и объема, которые прямо пропорциональны их глубине. Безусловно, очень важно понимать закон Бойля во время погружения. Обратите внимание, что закон Бойля также применим к плотности газа.

Как закон Гей-Люссака влияет на подводное плавание с аквалангом?

Когда дело доходит до дайвинга, закон Гей-Люссака влияет на то, сколько воздуха вы вдыхаете в бутылку.Это нагрев и охлаждение воздуха в баке при наполнении. Пустой бак имеет давление около 500 фунтов на квадратный дюйм.

Как в подводном плавании используется закон всемирного тяготения?

Этот закон часто используется, чтобы показать, что происходит во время подъема и спуска, и как он уравновешивает давление в жилете, легких, маске и везде, где задерживается воздух. Давление увеличивается при спуске. По мере увеличения давления объем уменьшается, так что то же количество воздуха занимает меньше места.

Как закон Генри относится к подводному плаванию?

Для водолаза закон Генри гласит, что чем выше давление, тем больше газа поглощается телом.На больших глубинах количество азота (и других газов), поглощаемых кровью и тканями, больше, чем количество, поглощаемое на малых глубинах.

Каковы состояния закона Паскаля?

Законы Паскаля относятся к давлениям в жидкостях: если пренебречь массой жидкости, то давление во всем замкнутом объеме равно статическому давлению в жидкости, оно действует также во все стороны, статическое давление действует перпендикулярно любому поверхность, с которой соприкасается жидкость.

Что такое принцип Паскаля объяснить?

Закон Паскаля (также принцип Паскаля или принцип передачи давления в жидкостях) — это принцип гидромеханики, данный Блезом Паскалем, который гласит, что изменение давления в любой точке несжимаемой жидкости, замкнутой во всех жидкостях, такое, что одно и то же изменение везде происходит .

Что такое закон Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что давление газа или жидкости действует на стенки сосуда с одинаковой силой во всех направлениях.Сила измеряется как сила на единицу площади (фунты на квадратный дюйм — psi).

Определение Принцип Паскаля

Принцип Паскаля, также известный как закон Паскаля в механике жидкости (газа или жидкости), утверждает, что когда жидкость находится в состоянии покоя в закрытом сосуде, изменение давления в одной части передается каждой части жидкости без приемника потерять. Принцип был впервые сформулирован французским ученым Блезом Паскалем.

Принцип Паскаля гидравлический лифт

Принцип работы гидравлических лифтов основан на законе силы или движения Паскаля, который гласит, что изменение давления несжимаемой жидкости равномерно передается во всех направлениях через жидкость в замкнутом пространстве.

Как объясняется принцип работы гидравлического автомобильного подъемника?

Затем, используя формулу и схему, они узнают, как применить закон Паскаля, чтобы объяснить, как работает гидравлический лифт. Закон Паскаля гласит, что любое изменение давления, приложенного к полностью замкнутой жидкости, без уменьшения передается всем частям жидкости и окружающим ее стенкам.

Как полное давление жидкости связано с принципом паскалей?

Поскольку изменение давления в замкнутой жидкости не ослабевает, они часто знают о давлении больше, чем о других физических величинах в жидкости.Кроме того, принцип Паскаля подразумевает, что полное давление в жидкости является суммой давлений различных источников. Этот факт, повышающий давление, будет очень кстати.

Что является лучшим примером принципа Паскаля?

Пример 1. Расчет силы рабочего цилиндра: Паскаль тормозит тормоза Рассмотрим гидравлическую систему автомобиля, как показано на рисунке 2. Рисунок 2. Гидравлические тормоза работают по принципу Паскаля. Оператор прикладывает силу 100 Н.Эта сила увеличивается с помощью простого рычага и снова с помощью гидравлической системы.

Как принцип Паскаля используется в гидромеханике?

Принцип Паскаля, также известный как закон Паскаля в механике жидкости (газа или жидкости), гласит, что когда жидкость в закрытом сосуде неподвижна, изменение давления в одной части передается каждой части жидкости без потери емкости . Принцип был впервые сформулирован французским ученым Блезом Паскалем.

Как принцип Паскаля используется в центрифуге?

Принцип Паскаля: Закон Паскаля — это принцип передачи давления жидкости.Он говорит, что давление, оказываемое на увлекаемую жидкость, передается равномерно во всех направлениях по всей жидкости. Центрифуга: центрифугирование используется для разделения содержимого смесей по размеру и плотности.

Какой лифт работает по закону Паскаля?

Гидравлический лифт. Лифт, работающий по закону Паскаля и используемый для подъема предметов с помощью жидкости, называется гидравлическим лифтом. Работает по закону Паскаля. Так что вариант 2 правильный. Двигатель: Двигатель представляет собой электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую.

Каковы некоторые примеры принципа Паскаля?

Основные примеры использования Pascal в реальной жизни. Закон Паскаля находит много примеров в вашей повседневной жизни, например: Автомобили. гидравлическая тормозная система. Гидравлический цилиндр. Гидравлический пресс.

Как принцип Паскаля используется в повседневной жизни?

Применение принципа Паскаля в повседневной жизни Гидравлическая система — это устройство, в котором небольшое усилие может генерировать большее усилие. Принцип гидравлической системы широко используется в домкратах, тормозных системах автомобилей, гидравлических прессах и тяжелой технике и некоторых других примерах, которые вы можете найти (сами).

Что такое законы Паскаля?

Закон Паскаля (также принцип Паскаля или принцип передачи давления в жидкостях) — это принцип гидромеханики, данный Блезом Паскалем, который гласит, что изменение давления в любой точке замкнутой несжимаемой жидкости происходит во всех жидкостях, поэтому одно и то же изменение встречается повсеместно.

Каковы примеры принципа Паскаля?

Закон Паскаля находит много примеров в вашей повседневной жизни, таких как: автомобили, гидравлическая тормозная система, гидравлический цилиндр, гидравлический пресс, гидравлические машины.

Каковы некоторые приложения закона Паскаля?

Закон Паскаля широко используется в большинстве отраслей промышленности. Закон Паскаля применим к жидкостям и газам. Большинство применений можно найти в гидравлической и пневматической промышленности. Пилоты-дайверы также должны знать об этом принципе. Некоторые важные приложения перечислены ниже.

Как работает закон Паскаля в статической жидкости?

В стационарной жидкости давление в любой точке жидкости имеет одинаковое значение независимо от направления.Это известно как закон Паскаля. Изменение давления в статической жидкости выглядит следующим образом: где P — давление, z — положительный вертикальный подъем вверх, плотность жидкости и g — гравитационная постоянная.

Можете ли вы рассчитать гидравлическую подъемную силу, используя закон Паскаля?

Это можно рассчитать по формуле закона Паскаля. Гидравлический лифт. Изображение, которое вы видели в начале этой статьи, представляет собой простую линейную схему гидравлического лифта. Так работает гидравлический подъемник.Он работает по принципу передачи равномерного давления через жидкость (закон Паскаля).

Как закон Паскаля используется сегодня

Он имеет множество применений в повседневной жизни. Некоторые устройства, такие как гидравлический подъемник и гидравлические тормоза, основаны на законе Паскаля. Все эти устройства используют жидкости для передачи давления. В гидравлическом лифте, как показано на изображении выше, два поршня разделены заполненным жидкостью пространством.

Как гидравлические тормоза основаны на законе Паскаля?

Некоторые устройства, такие как гидравлический подъемник и гидравлические тормоза, основаны на законе Паскаля.Все эти устройства используют жидкости для передачи давления. В гидравлическом лифте, как показано на изображении выше, два поршня разделены заполненным жидкостью пространством. Поршень малого диаметра A используется для приложения силы F непосредственно к жидкости.

Как закон Паскаля используется в реальной жизни

Принцип Паскаля имеет множество практических применений. Наиболее распространены гидравлические системы. Гидравлические системы используются для подъема или манипулирования объектами, намного большими, чем люди. Вы помните, как в детстве сидели на полиэтиленовом пакете?

Как гидравлический домкрат связан с законом Паскаля?

Гидравлический цилиндр.Гидравлические цилиндры, классифицируемые как закрытые контейнеры, подпадают под действие закона Паскаля. Они используются для подъема тяжелых тел. Гидравлический цилиндр состоит из двух цилиндров, одного большего и одного меньшего, и эти два цилиндра соединены друг с другом.

Что такое закон паскаля

Эксперименты Паскаля с давлением также вдохновили его на изобретение шприца и гидравлического пресса. Последнее следует из наблюдения, известного сейчас как закон Паскаля: внешнее давление, оказываемое на замкнутую жидкость, распространяется во всех направлениях, не уменьшаясь по жидкости, где бы ни действовало давление.

Каковы физические основы закона Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что давление, оказываемое на замкнутую жидкость, передается без изменения ее размеров на точку в жидкости и на стенки сосуда. Давление во всех точках жидкости одинаково во всех направлениях.

Изобретения закона Паскаля

Говоря об изобретениях Блеза Паскаля, нельзя не упомянуть его закон гидростатики. Этот закон, также известный как принцип Паскаля, был введен в 1647 году и считается наиболее влиятельным гидростатическим законом.Этот закон лежит в основе гидравлического пресса, который работает с гидравлическим давлением для увеличения усилия.

Как Блез Паскаль изобрел гидравлический пресс?

Во время своих экспериментов Паскаль изобрел шприц и создал гидравлический пресс, инструмент, основанный на принципе, известном как принцип Паскаля: давление, оказываемое на закрытую жидкость, передается во всех направлениях, не уменьшая жидкости, независимо от области, в которую она попадает. к. применяется целенаправленное давление.

Как закон Паскаля используется в гидромеханике?

Что такое закон Паскаля? Закон Паскаля в гидромеханике гласит, что изменение давления в любой точке замкнутой несжимаемой статической жидкости равномерно передается через жидкость во всех направлениях.Давление остается постоянным, передается равномерно на все детали и перпендикулярно стенке кожуха.

Сколько лет было Блезу Паскалю, когда он сформулировал свою теорему?

Одним из величайших изобретений Блеза Паскаля был его вклад в проективную геометрию, область или область, которая имеет дело с различными инвариантами геометрических фигур. Когда он написал свой приговор, ему было всего 16 лет. И его предложение стало предложением Паскаля.

Что является примером закона паскаля?

Закон Паскаля находит много примеров в вашей повседневной жизни, например: Автомобили.гидравлическая тормозная система. Гидравлический цилиндр. Гидравлический пресс.

Вход и выход: демонстрация закона Бойля

Ключевые понятия
Физика
Газ
Давление
Том
Закон Бойля

Введение
Вы, вероятно, уже открывали газировку, и жидкость шипела прямо из бутылки, создавая огромный беспорядок. Почему это происходит? Это связано с углекислым газом, который добавляется в жидкость, чтобы сделать ее шипящей.Открытие бутылки сбрасывает скопившееся внутри давление, в результате чего газожидкостная смесь вырывается из бутылки. В этом упражнении вы продемонстрируете — с помощью воздушных и водяных шаров, — как газ изменяет объем в зависимости от его давления.

Фон
Разница между твердыми телами, жидкостями и газами заключается в том, как ведут себя частицы (молекулы или атомы). Частицы в твердых телах обычно плотно упакованы по правильному образцу. Хотя частицы в жидкости также находятся близко друг к другу, они могут свободно двигаться. Частицы газа, однако, широко рассредоточены и занимают много места. Они продолжают распространяться на любое доступное пространство. Это означает, что в отличие от жидкостей и твердых тел объем газа не фиксирован. Роберт Бойль, химик и физик XVII века, обнаружил, что объем газа, то есть занимаемое им пространство, связан с его давлением — и наоборот. Он обнаружил, что если вы сжимаете газ, его объем уменьшается. Если вы уменьшите его давление, его объем увеличится.

Вы можете наблюдать реальное применение закона Бойля, когда накачиваете велосипедные шины воздухом. Когда вы накачиваете воздух в шину, молекулы газа внутри шины сжимаются и упаковываются ближе друг к другу. Это увеличивает давление газа, и он начинает давить на стенки шины. Вы можете почувствовать, как шина становится надутой и тугой. Другой пример — бутылка газировки. Чтобы получить углекислый газ в жидкость, вся бутылка обычно заполняется газом под давлением. Пока бутылка закрыта, ее очень трудно сжать, так как газ ограничен небольшим пространством и давит на стенки бутылки. Однако, когда вы снимаете крышку, доступный объем увеличивается, и часть газа выходит. При этом его давление снижается.

Одним из важных проявлений закона Бойля является наше собственное дыхание. Вдох и выдох в основном означают увеличение и уменьшение объема нашей грудной полости. Это создает низкое давление и высокое давление в наших легких, в результате чего воздух всасывается в наши легкие и покидает их. В этом упражнении вы создадите собственную демонстрацию закона Бойля.

Материалы

Не менее двух небольших воздушных шаров, таких как водяные шары
Большой пластиковый шприц (хорошо подойдет примерно 60 миллилитров), например детский шприц для оральных лекарств (продается в большинстве аптек). Убедитесь, что он герметичен и не имеет иглы.
Ножницы
Вода

Подготовка

С помощью шприца наполните один баллон небольшим количеством воздуха, чтобы баллон поместился внутри шприца. Завяжите воздушный шар и обрежьте лишний материал воздушного шара за узлом.
Наполните шприц водой.
Используйте шприц, чтобы наполнить другой шарик водой, сделав его такого же размера, как и воздушный шарик. Завяжите его отверстие узлом и обрежьте оставшийся после узла материал.
Снимите поршень со шприца так, чтобы он был открыт на большом конце.

Процедура

Поместите наполненный воздухом баллон прямо в большое отверстие в задней части шприца.Вставьте поршень в шприц и попытайтесь протолкнуть баллон в кончик шприца . Насколько сложно вставить поршень? Что происходит с воздухом внутри шприца?
Снова оттяните поршень и переместите баллон в середину шприца. Затем закройте переднее отверстие (наконечник) шприца одним пальцем и снова вставьте поршень в шприц. Что вы заметили? Как выглядит или изменяется баллон, когда вы нажимаете на поршень?
Освободите палец от кончика шприца. Поместите баллон в наконечник шприца и вдавите поршень в шприц, пока он не коснется баллона. Затем закройте кончик шприца пальцем и полностью оттяните поршень назад. Меняется ли форма шара? Если да, то как? Можете ли вы объяснить, почему?
Замените наполненный воздухом баллон внутри шприца наполненным водой баллоном. Затем поместите поршень в шприц. Закройте кончик шприца пальцем и вдавите поршень в шприц как можно глубже. Как изменится воздушный шар на этот раз?
Освободите палец от кончика шприца и полностью вдавите поршень в шприц, пока он не коснется баллона на кончике шприца. Затем снова закройте кончик шприца пальцем и попытайтесь максимально оттянуть поршень назад. Что происходит с шариком, наполненным водой? Он ведет себя иначе, чем воздушный шар, наполненный воздухом? Если да, то как и почему?
Extra : Используйте ту же установку, но на этот раз добавьте воду в шприц в дополнение к наполненным воздухом и водой баллонам. Затем закройте кончик шприца и попробуйте вдавить поршень в шприц и снова вытащить его. Что происходит на этот раз? Какое значение имеет вода внутри шприца?

Наблюдения и результаты
Вы видели, как воздух внутри наполненного воздухом воздушного шара сжимается и расширяется? Не закрывая кончик шприца пальцем, можно легко надавить на поршень. Воздух может выходить через отверстие на кончике шприца.Но когда вы закрываете шприц пальцем, воздух уже не может выйти. Если вы нажмете на поршень, вы увеличите давление воздуха и, таким образом, воздух в баллоне сожмется или уменьшится в объеме. Вы бы видели, как наполненный воздухом шар сморщился и стал меньше в размерах. Обратное происходит, когда вы закрываете отверстие шприца и оттягиваете поршень назад. На этот раз вы уменьшаете давление воздуха внутри шприца — и его объем увеличивается. В результате наполненный воздухом шар расширяется и увеличивается в размерах: идеальная демонстрация закона Бойля!

С заполненным водой шаром результаты выглядят иначе. Хотя вы сжимаете воздух внутри шприца при нажатии на поршень, вода внутри баллона не сжимается. Воздушный шар остается прежнего размера. Баллон с водой также сохраняет свою форму при вытягивании поршня при закрытии наконечника шприца. В отличие от газов жидкости не сжимаемы, так как их частицы уже очень близко друг к другу. Закон Бойля применим только к газам.

Если бы вы также наполнили шприц водой, вы бы все равно увидели, как наполненный воздухом баллон сжимается при вдавливании поршня в шприц.Наполненный воздухом баллон также должен был расшириться при вытягивании поршня, когда кончик шприца был закрыт. Однако вы, возможно, заметили, что не можете нажимать и вытягивать поршень настолько далеко, насколько это возможно с наполненным воздухом шприцем. Это опять-таки из-за того, что жидкости нельзя сжимать, как газы. Вы должны были заметить это также при попытке вдавить или оттянуть поршень в заполненном водой шприце с наполненным водой баллоном. Вероятно, было невозможно двигать поршень внутрь и наружу!

Еще для изучения
Закон Бойля, от NASA
Азбука газа: Авогадро, Бойл, Чарльз, от TED-Ed
Надувание зефира, от Scientific American
Как мы дышим?, от Scientific American
STEM-занятия для детей от Science Buddies

Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Криптон — информация об элементе, свойства и использование

Стенограмма:

Химия в ее стихии: криптон

(Промо)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе появляется Супермен, и мы не говорим о довольно безвкусном танце 1980-х, мы говорим о Криптоне. Это Ангелос Михаэлидис из UCL.

Ангелос Михаэлидес

Криптон — вымышленная планета во вселенной DC Comics, родной мир супергероев Супермена и, в некоторых рассказах, Супергёрл и Крипто, «суперсобаки».Криптон постоянно изображается как разрушенный сразу после полета Супермена с планеты, причем точные детали его разрушения зависят от периода времени, писателей и франшизы.

Вот вам и попытка найти в «википедии» этот «скрытый» элемент!

История его открытия, однако, раскрывает личность викторианского ученого, которого, по-своему, можно назвать супергероем. Родившийся в Глазго в 1852 году, Уильям Рамзи уже зарекомендовал себя как один из выдающихся химиков своего времени, когда в 1887 году он занял свое место в Университетском колледже Лондона. Кафедра, которую он сменил, была занята лидерами научного прогресса, и почти сразу после вступления в свои новые обязанности он был избран членом Королевского общества. Поэтому о нем возлагали большие надежды, но никто не мог предвидеть открытий, которые произошли так быстро.

Коллеги Рамзи этого периода описывают его как «очаровательного, остроумного и щедрого» — черты, которые, без сомнения, сделали его человеком, с которым было легко сотрудничать. Таким образом, лорду Рэлею, самому выдающемуся физику, повезло больше, чем тому, что Рамзи ответил на его письмо в Nature в сентябре 1892 года.В нем лорд Рэлей выразил недоумение по поводу того, почему атмосферный азот имеет большую плотность, чем азот, полученный из химических источников, и задался вопросом, не захочет ли какой-нибудь химик обратить свое внимание на эту аномалию. Похоже, что никто, кроме профессора Рамзи, не пытался экспериментально решить этот вопрос.

Переписка между двумя мужчинами свидетельствует об энтузиазме, с которым Рамзи взялся за эту задачу, и подробно описывает кропотливую и кропотливую работу, сначала по выделению достаточного количества атмосферного азота, а затем по его проверке с помощью фракционной перегонки на наличие примесей — всего, что не было т азота. Таким образом, Рамзи писал Рэлею: «Мы можем открыть новый элемент». На самом деле они открыли аргон, а Рамзи открыл совершенно новый класс газов. В 1904 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии за открытие аргона, неона, ксенона и, конечно же, криптона.

Как и его собратья, криптон представляет собой бесцветный благородный газ без запаха и вкуса, который в следовых количествах встречается в атмосфере. Как и другие благородные газы, он также используется в освещении и фотографии, а его высокая светоотдача в плазме позволяет ему играть важную роль во многих мощных лазерах.В отличие от своих более легких собратьев, он достаточно реактивен, чтобы образовывать химические соединения: основным примером является фторид криптона, что привело к разработке лазера на фториде криптона. Лазер невидимого света, разработанный в 1980-х годах Лос-Аламосской национальной лабораторией, который нашел применение в исследованиях термоядерного синтеза и литографии. Самый тяжелый стабильный изотоп криптона, криптон 86, стал известен во второй половине прошлого века, когда в качестве официального расстояния в метр использовалось чуть более полутора миллионов длин волн его оранжево-красной спектральной линии.

Но потенциальное применение и практическое использование криптона, возможно, не имеет значения в истории его открытия. Суть работы Рамзи заключалась не в том, чтобы использовать свои знания для каких-то утилитарных целей, а в том, чтобы открывать. Возможно, о научных усилиях слишком часто судят по тому, являются ли их результаты «полезными». Но открытия и знания иногда являются самоцелью. Пурист знает радость открытия того, что до сих пор было неизвестно.

Сэр Уильям Рэмзи был пуристом — человеком с ненасытным желанием лучше понять мир.Он путешествовал по Канаде, Соединенным Штатам, Финляндии, Индии и Турции со своей женой леди Рамзи. Он был человеком, открытым для новых идей, всегда старался в своих путешествиях изучать местные языки и обычаи и всегда был готов к новому опыту. Один анекдот, рассказанный попутчиком по Исландии, описывает его, стоящего на месте гейзера с небольшой стеклянной банкой, улавливающей газы, когда они извергаются из-под ног. Изображение безошибочно свидетельствует о детском увлечении природой человека, чья преданность исследованиям не знала границ.

В своей биографии Рамзи 1918 года сэр Уильям Тилден описывает его как человека, «всегда наполненного той божественной любознательностью, которая побуждает первооткрывателя двигаться вперед», который наслаждался удовлетворением от осознания того, что он чего-то достиг. Действительно, в мемориальной лекции для своего покойного друга Анри Муассана в 1912 году Рамзи процитировал следующие слова:

«Но чего я не могу передать на следующих страницах, так это острого удовольствия, которое я испытал в погоне за этими открытиями. новую борозду; иметь полный простор для следования своим собственным наклонностям; видеть со всех сторон новые предметы изучения, обрушивающиеся на меня, пробуждающие истинную радость, которую могут испытать только те, кто сам вкусил прелести исследования»

Что осталось Таким образом, это радость от нахождения того, что скрыто, факт, отраженный в самом названии этого элемента, Криптон, взятом от «крипто», что по-гречески означает «скрытый».И ничего общего с SuperDog.

Крис Смит

Скрытый элемент, который, как подозревал лорд Рэли, мог быть там, а Уильям Рамзи действительно обнаружил. Большое спасибо Ангелосу Михаэлидесу. Он базируется в Университетском колледже Лондона. На следующей неделе к одному из тех элементов, химический символ которых, по-видимому, не имеет абсолютно никакого отношения к названию самого вещества. Почему?

Кэтрин Холт

Много веков назад среднеевропейские оловянщики заметили, что когда в оловянной руде присутствует определенный минерал, их выход олова значительно снижается.Они назвали этот минерал «волчьей пеной», потому что, по их словам, он пожирал олово так же, как волк пожирает овцу!

Крис Смит

И Кэтрин Холт расскажет нам историю о букве W в периодической таблице вольфрама в выпуске «Химия в ее элементах» на следующей неделе, надеюсь, вы сможете присоединиться к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(Акция)

(Конец акции)

Может ли туалет способствовать передаче вируса? С точки зрения гидродинамики: Physics of Fluids: Vol 32, No 6

В этом разделе представлен анализ процесса смыва туалета и связанного с ним движения частиц для каждой модели туалета.

A. Анализ процесса промывки

Динамические видеоролики этих двух процессов промывки показаны на рис. 4 и 5 (мультимедийные виды) (эти видеоролики представлены в смешанном виде доли водной фазы и вектора скорости), где можно увидеть примерно две стадии процесса промывки: 1) стадия дренирования (до 1,7 с ± 0,1 с) и (2) стадия позднего дренажа (через 1,7 с ± 0,1 с). Эта классификация основана на том факте, что через 1,7 ± 0,1 с большая часть жидкости вытекает из области чаши.На рис. 6 представлены контуры модуля завихренности и Y -составляющей скорости одновходовой промывки через 0,6 с после начала промывки. Это представляет собой начало явления сифона, в результате чего жидкая фаза вытекает из канализационной трубы, при этом давление и вес смешанной жидкости постоянно увеличиваются. Когда вода льется из левого порта, она ударяется о левую стенку чаши, а разбрызгивающаяся жидкость омывает правую стенку, образуя вихри возле этой стенки.При этом вихри непрерывно движутся вверх по поверхности стенки под действием силы инерции.

Следовательно, в воздушной зоне над сиденьем унитаза также возникает вихрь воздушного потока, как показано на рис. 6(а). Кроме того, наблюдаются явные изменения величины и направления скорости в воздушной зоне в результате турбулентности воздушного вихря, как показано на рис. 6(б). Для легкого количественного анализа скорости компонентов Y в различных местах однопортового туалета показаны на рис.7, где максимальная скорость компонента Y составляет 1,5 м/с, что происходит при Y = −0,25 м, где интенсивность вихря наибольшая. жидкости в чаше было слито, и феномен сифона прекратился. Рисунок 8 иллюстрирует динамику потока при типичном времени 1,8 с. Хотя большая часть жидкости вышла из чаши, взаимодействие жидкости с воздухом под действием силы инерции продолжается, что приводит к наибольшей завихренности 376.12 с ⁻¹ во время промывки, как показано на рис. 8(б). Это создает сильную центростремительную силу и приводит к максимальному градиенту скорости всей области, возникающему в этот момент.

Очень высокая завихренность обусловлена, главным образом, высокой скоростью потока воздуха из отверстия, когда жидкость вытекает из резервуара. Контуры давления, показанные на рис. 8(а), имеют сходные черты с распределением завихренности в соответствии с принципом Бернулли, где области с более высокой кинетической энергией имеют более низкую энергию давления.На рис. 8(c) даже показан огромный вихрь воздушного потока, вращающийся внутри чаши по часовой стрелке. Скорость вращения достаточно велика, чтобы центр вихря образовал полость, как это видно на рис. 8(с). Рисунок 8(d) демонстрирует, что место с наибольшей абсолютной скоростью Y -компонента оказывается близким к самому сильному вихрю. Согласно рис. 9, максимальная скорость Y -компоненты проявляется на Y = −0,3 м, которая расположена с левой стороны каверны, и максимальное значение может достигать 4.8 м/с. Кольцевая промывка демонстрирует аналогичные вихревые явления, как видно на рис. 10, где данные извлекаются за время 1,4 с, что классифицируется как первая стадия.

Поскольку вода вытекает из двух симметричных портов одновременно, она воздействует на гидрозатвор, и смешанные жидкости поочередно размывают каждую сторону стенки, образуя большое количество вихрей у поверхности стенки, как показано на рис. 10. (б). Среди них наибольшая завихренность составляет до 484,12 с ⁻¹ , что составляет 28.Увеличение на 7% по сравнению с промывкой с одним входом. Это максимальное значение появляется рядом с портом на правой стене. Этот самый большой вихрь вызван в основном двумя высокоскоростными воздушными потоками, а также водой, идущей из баков в противоположных направлениях и смешивающейся с жидкостью, уже находящейся в бассейне. Это создает сильную центростремительную силу и приводит к максимальному градиенту скорости всей области, возникающему в этот момент, как показано на рис. 10 (d). Из рис. 10(с) видно, что самый большой вихрь также вращается по часовой стрелке, а скорость достаточно высока, чтобы в центральной области образовалась полость.

Контуры давления, показанные на рис. 10(а), снова аналогичны распределению завихренности, которое также следует принципу Бернулли. Аналогично результатам для промывки с одним входом за 1,8 с, рис. 10 (d) демонстрирует, что место с наибольшей абсолютной скоростью Y -компонента кажется близким к самому сильному вихрю. Согласно рис. 11, диапазон колебаний скорости Y -компоненты может достигать 12 м/с, а максимальная величина приближается к 5 м/с. Это происходит при Y = 0.2 м, который расположен с левой стороны вихревой полости. При осушении большого объема жидкости в чаше кольцевая промывка переходит на позднюю стадию, как показано на рис. 12, где данные извлекаются в момент 1,8 с. Поскольку воздух продолжает сильно взаимодействовать с ударяющейся водой, вихрь воздушного потока все еще существует в чаше, как показано на рис. 12 (а), и продолжает создавать центростремительную силу. Согласно рис. 12(б), градиент скорости изменяется вместе с распределением завихренности.

Турбулентность воздушных вихрей, показанная на рис. 12(а), приводит к очевидным изменениям величины и направления скорости в воздушной зоне даже над сиденьем унитаза.

Сравнение динамики потока двух процессов промывки выявляет как сходства, так и различия. Независимо от того, какой вид продувки используется, во время продувки в чаше будут возникать вихри воздушного потока, а создаваемые ими центробежные силы будут приводить к высокой скорости воздушного потока. Возникающая турбулентность будет нарушать величину и направление скорости в воздушной зоне над туалетом.Следовательно, разумно предположить, что высокоскоростной воздушный поток будет выбрасывать аэрозольные частицы из чаши в области высоко в воздухе над унитазом, позволяя вирусам распространяться в помещении, создавая риск для здоровья человека. По сравнению с промывкой с одним входом, кольцевая промывка вызывает более сильную турбулентность с более высокой скоростью Y -компонента, поскольку большее количество промывочной воды с более высокой энергией удара поступает в чашу на первой ступени. Также установлено, что максимальная скорость компонента Y возникает в центре барабана в процессе кольцевой промывки, но на краю барабана в процессе промывки с одним входом.Это можно объяснить тем, что в модели кольцевой промывки вода подается из двух противоположных портов, в результате чего два потока воды сталкиваются в середине чаши, образуя высокоскоростной восходящий поток.

B. Анализ движения частиц и обсуждение

Динамические движения вирусных частиц в процессе смыва двух моделей туалетов показаны на рис. 13 и 14 (мультимедийные просмотры). Для обоих процессов промывки без исключения наблюдается массивный перенос частиц вверх.На рис. 15 показано распределение положения частиц Y для процесса промывки с одним входом в период времени после промывки, чтобы показать, как далеко частицы могут перемещаться во время однократной промывки. На рис. 15(а) видно, что положение самой высокой частицы Y может достигать 27,4 см за время 35 с, а на рис. 15(б) — 36,8 см за 70 с.

Поскольку положение земли Y можно оценить как -45 см, фактическая высота этих частиц равна 72.4 см за 35 с и 81,8 см за 70 с. Восходящую скорость можно оценить в 0,27 см/с в период после промывки. Согласно статистическому расчету, при одномоментном одновходовом смыве за время 70 с из унитаза выносится 2700 частиц. Рисунок 16 иллюстрирует огромное распространение аэрозольных частиц за длительный период времени. Как видно на рис. 16(а), положение Y самой высокой диффузной частицы в расчетной области может достигать 48,5 см за время 35 с.Реальная высота этой частицы составляет 93,5 см. Кроме того, на рис. 16(б) показан результат для момента времени 70 с, когда фактическая максимальная высота диффундирующей частицы составляет 106,5 см, что означает, что скорость Y -компонента может быть 0,37 см/с, даже длительное время с момента последней промывки, что на 37% больше по сравнению со случаем промывки с одним входом. Обратите внимание, что эта информация извлекается из частиц, оставшихся в расчетной зоне.

Расчетное количество улетучившихся частиц при кольцевой промывке составляет 1511 (25% от общего количества) за время 35 с.Можно представить, что скорость будет еще выше, когда туалет используется часто, например, в случае семейного туалета в часы пик или общественного туалета в густонаселенном районе. Статистически подсчитано, что почти 60% всех аэрозольных частиц (включая те, которые вылетают из выпускного отверстия 1) поднимаются над сиденьем унитаза. Это на 33,3% больше, чем в случае промывки с одним входом.

Вязкость – Гиперучебник по физике

Обсуждение

определений

Неформально вязкость — это величина, описывающая сопротивление жидкости течению.Жидкости сопротивляются относительному движению погруженных в них объектов, а также движению внутри них слоев с разными скоростями.

(динамическая) вязкость

Формально вязкость (обозначенная символом η «eta») представляет собой отношение напряжения сдвига ( F / A ) к градиенту скорости (∆ v _x7 ) z или dv _x / dz ) в жидкости.

или

Более распространенная форма этой зависимости, называемая уравнением Ньютона , утверждает, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости.Сходство со вторым законом движения Ньютона ( F = ma ) должно быть очевидным.

Или, если вы предпочитаете математические символы (а кто нет)…

Единицей вязкости в системе СИ является 90 660 паскалей в секунду 90 661 [Па с], которая не имеет специального названия. Несмотря на свое самопровозглашенное название международной системы, Международная система единиц не оказала большого влияния на вязкость в международном масштабе. Секунда паскаля встречается сегодня в научной и технической литературе реже, чем следовало бы.Наиболее распространенной единицей вязкости является дин в секунду на квадратный сантиметр [дин с/см ² ], которая получила название пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одному паскалю в секунду [Па с], что делает сантипуаз [сП] и миллипаскаль в секунду [мПа с] идентичными.

1 Па с =	10 П
1000 мПа·с =	10 П
1 мПа·с =	0.01 P
1 мПа·с =	1 сП

кинематическая вязкость

На самом деле есть две величины, называемые вязкостью. Определенную выше величину иногда называют динамической вязкостью , абсолютной вязкостью или простой вязкостью , чтобы отличить ее от другой величины, но обычно ее называют просто вязкостью. Другая величина, называемая кинематической вязкостью (обозначается греческой буквой ν «ню»), представляет собой отношение вязкости жидкости к ее плотности.

Кинематическая вязкость — это мера сопротивления потоку жидкости под действием силы тяжести. Его часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром — в основном это градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости одинакового объема помещаются в одинаковые капиллярные вискозиметры и текут под действием силы тяжести, более вязкая жидкость течет по трубке дольше, чем менее вязкая жидкость. Капиллярные вискозиметры будут рассмотрены более подробно далее в этом разделе.

Единицей кинематической вязкости в системе СИ является квадратных метров в секунду [м ² /с], не имеющее специального названия. Эта единица настолько велика, что редко используется. Более распространенной единицей кинематической вязкости является квадратных сантиметров в секунду [см ² /с], которая получила название стоксов [Ст] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стоукса (1819–1903). Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам импульсов.

1 см ² /с =	1 Ст
1 м ² /с =	10 000 см ² /с
1 м ² /с =	10 000 ст.

Даже эта единица измерения слишком велика, поэтому наиболее распространенной единицей измерения, вероятно, является квадратных миллиметров в секунду [мм ² /с] или сантистокс [сСт].Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.

1 мм ² /с =	1 сСт
1 м ² /с =	1 000 000 мм ² /с
1 м ² /с =	1 000 000 сСт

The stokes — это редкий пример слова в английском языке, в котором формы единственного и множественного числа идентичны. Рыба — самый непосредственный пример слова, которое ведет себя подобным образом.1 рыба, 2 рыбы, красная рыба, синяя рыба; 1 стокс, 2 стокса, несколько стоксов, несколько стоксов.

факторы, влияющие на вязкость

Вязкость в первую очередь зависит от материала. Вязкость воды при 20 °C составляет 1,0020 миллипаскаля в секунду (что удобно близко к единице только по совпадению). Большинство обычных жидкостей имеют вязкость порядка от 1 до 1000 мПа·с, а газы имеют вязкость порядка от 1 до 10 мкПа·с. Пасты, гели, эмульсии и другие сложные жидкости обобщить труднее.Некоторые жиры, такие как масло или маргарин, настолько вязкие, что кажутся скорее мягкими твердыми веществами, чем текучими жидкостями. Расплавленное стекло чрезвычайно вязкое и приближается к бесконечной вязкости по мере затвердевания. Поскольку этот процесс не так хорошо определен, как истинное замораживание, некоторые полагают (ошибочно), что стекло может течь даже после полного охлаждения, но это не так. При обычных температурах стекла такие же твердые, как настоящие твердые тела.

Из повседневного опыта должно быть общеизвестно, что вязкость зависит от температуры.Мед и сиропы можно сделать более текучими при нагревании. Моторное масло и гидравлические жидкости заметно густеют в холодные дни и существенно влияют на работу автомобилей и другой техники в зимние месяцы. В общем, вязкость простой жидкости уменьшается с повышением температуры. По мере повышения температуры средняя скорость молекул в жидкости увеличивается, а количество времени, которое они проводят «в контакте» со своими ближайшими соседями, уменьшается. Таким образом, с повышением температуры средние межмолекулярные силы уменьшаются.Фактический способ изменения этих двух величин является нелинейным и резко меняется, когда жидкость меняет фазу.

Вязкость обычно не зависит от давления, но жидкости, находящиеся под экстремальным давлением, часто испытывают повышение вязкости. Поскольку жидкости обычно несжимаемы, увеличение давления на самом деле не приводит к значительному сближению молекул. Простые модели молекулярных взаимодействий не могут объяснить такое поведение, и, насколько мне известно, не существует общепринятой более сложной модели.Жидкая фаза, вероятно, наименее изучена из всех фаз вещества.

В то время как жидкости становятся более жидкими при нагревании, газы становятся гуще. (Если можно представить себе «густой» газ.) Вязкость газов увеличивается с повышением температуры и приблизительно пропорциональна квадратному корню из температуры. Это связано с увеличением частоты межмолекулярных столкновений при более высоких температурах. Поскольку большую часть времени молекулы газа свободно летят через пустоту, любое увеличение числа контактов одной молекулы с другой снижает способность молекул в целом участвовать в скоординированном движении.Чем чаще эти молекулы сталкиваются друг с другом, тем более беспорядочным становится их движение. Физические модели, выходящие за рамки этой книги, существуют уже почти столетие и адекватно объясняют зависимость вязкости газов от температуры. Новые модели работают лучше, чем старые модели. Они также согласуются с наблюдением, что вязкость газов примерно не зависит от давления и плотности. Газообразная фаза, вероятно, лучше всего изучена из всех фаз материи.

Так как вязкость сильно зависит от температуры, ее нельзя указывать без нее.

Вязкость выбранных материалов (обратите внимание на разнообразие префиксов единиц измерения)

простые жидкости	T (°C)	η (мПа·с)
спирт этиловый (зерновой)	20	1,1
спирт изопропиловый	20	2,4
спирт метиловый (древесный)	20	0. 59
кровь	37	3–4
этиленгликоль	25	16,1
этиленгликоль	100	1,98
фреон 11 (пропеллент)	−25	0,74
фреон 11 (пропеллент)	0	0,54
фреон 11 (пропеллент)	+25	0,42
фреон 12 (хладагент)	−15	?
фреон 12 (хладагент)	0	?
фреон 12 (хладагент)	+15	0.20
галлий	>30	1~2
глицерин	20	1420
глицерин	40	280
гелий (жидкий)	4 К	0,00333
ртуть	15	1,55
молоко	25	3
масло растительное, рапсовое	25	57
масло растительное, рапсовое	40	33
масло растительное, кукурузное	20	65
масло растительное, кукурузное	40	31
масло растительное, оливковое	20	84
масло растительное, оливковое	40	?
масло растительное, соевое	20	69
масло растительное, соевое	40	26
масло, машинное, легкое	20	102
масло, машинное, тяжелое	20	233
пропиленгликоль	25	40. 4
пропиленгликоль	100	2,75
вода	0	1,79
вода	20	1,00
вода	40	0,65
вода	100	0,28

газы	T (°C)	η (мкПа с)
воздух	15	17.9
водород	0	8,42
гелий (газ)	0	18,6
азот	0	16,7
кислород	0	18,1

сложные материалы	T (°C)	η (Па с)
герметик	20	1000
стекло	20	10 ¹⁸ –10 ²¹
стекло, стрейч pt.	504	10 ^15,2
стекло, отжиг т.ч.	546	10 ^12,5
стекло, смягчающее pt.	724	10 ^6,6
стекло, рабочая точка.		10 ³
стекло, т.пл.		10 ¹
мед	20	10
кетчуп	20	50
сало	20	1000
патока	20	5
горчичный	25	70
арахисовое масло	20	150–250
сметана	25	100
сироп, шоколад	20	10–25
сироп кукурузный	25	2–3
сироп кленовый	20	2–3
смола	20	30 000
растительное масло	20	1200

моторное масло

Моторное масло, как и любая другая жидкость, отличается тем, что его вязкость зависит от температуры и давления. Поскольку условия, в которых будет эксплуатироваться большинство автомобилей, можно предвидеть, поведение моторного масла можно определить заранее. В Соединенных Штатах организацией, устанавливающей стандарты характеристик моторных масел, является Общество автомобильных инженеров (SAE). Схема нумерации SAE описывает поведение моторных масел в условиях низких и высоких температур — условий, соответствующих пусковой и рабочей температурам. Первое число, за которым всегда следует буква W для обозначения зимы, описывает низкотемпературное поведение масла при запуске, а второе число описывает поведение масла при высоких температурах после того, как двигатель проработал некоторое время.Более низкие номера SAE описывают масла, предназначенные для использования при более низких температурах. Масла с низкими значениями SAE, как правило, более текучие (менее вязкие), чем масла с высокими значениями SAE, которые, как правило, более густые (более вязкие).

Например, масло 10W-40 будет иметь вязкость не более 7000 мПа·с в холодном картере двигателя, даже если его температура упадет до −25 °C холодной зимней ночью, и вязкость не менее 2,9 мПа·с в части двигателя, находящиеся под высоким давлением вблизи точки перегрева (150 °C).

Вязкостные характеристики моторных масел марки

Низкотемпературные характеристики
SAE префикс	динамическая вязкость, пусковой максимум	динамическая вязкость, максимальная прокачка
00 Вт	06 200 мПа·с (–35 °C)	60 000 мПа·с (–40 °C)
05 Вт	06 600 мПа·с (–30 °C)	60 000 мПа·с (–35 °C)
10 Вт	07 000 мПа·с (–25 °C)	60 000 мПа·с (–30 °C)
15 Вт	07 000 мПа·с (–20 °C)	60 000 мПа·с (–25 °C)
20 Вт	09 500 мПа·с (–15 °C)	60 000 мПа·с (–20 °C)
25 Вт	13 000 мПа·с (–10 °C)	60 000 мПа·с (–15 °C)

Высокотемпературные характеристики
SAE суффикс	кинематическая вязкость, низкая скорость сдвига (100 °C)	динамическая вязкость, высокая скорость сдвига (150 °C)
08	04. 0–6,10 мм ² /с	>1,7 мПа·с
12	05,0–7,10 мм ² /с	>2,0 мПа·с
16	06,1–8,20 мм ² /с	>2,3 мПа·с
20	05,6–9,30 мм ² /с	>2,6 мПа·с
30	09,3–12,5 мм ² /с	>2,9 мПа·с
40	12.5–16,3 мм ² /с	>2,9 мПа·с
^† 40 ^†	12,5–16,3 мм ² /с	>3,7 мПа·с
50	16,3–21,9 мм ² /с	>3,7 мПа·с
60	21,9–26,1 мм ² /с	>3,7 мПа·с

капиллярный вискозиметр

Математическое выражение, описывающее течение жидкости в круглых трубах, было определено французским врачом и физиологом Жаном Пуазейлем (1799–1869). Поскольку оно также было независимо открыто немецким инженером-гидротехником Готхильфом Хагеном (1797–1884), его следует правильно называть уравнением Хагена-Пуазейля , но обычно его называют просто уравнением Пуазейля . Я не буду выводить его здесь (но, вероятно, когда-нибудь сделаю это). Для нетурбулентного, непульсирующего потока жидкости через однородную прямую трубу объемный расход ( q _м ) равен…

прямо пропорциональна разности давлений (∆ P ) между концами трубы
обратно пропорциональна длине (л) трубки
обратно пропорциональна вязкости (η) жидкости
пропорционально четвертой степени радиуса ( r ⁴ ) трубы

Решите для вязкости, если это то, что вы хотите знать.

Капиллярный вискозиметр… продолжайте писать… извините, это неполное.

падающая сфера

Математическое выражение, описывающее силу вязкого сопротивления сферы, было определено британским физиком XIX века Джорджем Стоуксом. Я не буду выводить его здесь (но, вероятно, когда-нибудь в будущем).

R = 6πη рв

Формула выталкивающей силы на сфере приписывается древнегреческому инженеру Архимеду Сиракузскому, но уравнений тогда еще не придумали.

B = ρ _{жидкость} gV _{вытесненная}

Формулу веса должен был кто-то изобрести, но я не знаю кто.

Вт = мг = ρ _объект гВ _объект

Объединим все это вместе для шара, падающего в жидкость. Вес направлен вниз, плавучесть вверх, сопротивление вверх. Через некоторое время шар будет падать с постоянной скоростью. Когда это происходит, все эти силы нейтрализуются.Когда сфера падает в жидкость, она полностью погружена в воду, поэтому можно говорить только об одном объеме — объеме сферы. Давайте проработаем это.

Б	+	Р	=	Ш
ρ _{жидкость} gV	+	6πη рв	=	р _объект гВ
6πη рв			=	(ρ _объект − ρ _{жидкость} ) гВ
6πη рв			=	∆ρ г ⁴ ₃ π r ³

И вот мы здесь.

Бросьте шар в жидкость. Если вы знаете размер и плотность сферы и плотность жидкости, вы можете определить вязкость жидкости. Если вы не знаете плотность жидкости, вы все равно можете определить кинематическую вязкость. Если вы не знаете плотность шара, но знаете его массу и радиус, то вы можете вычислить его плотность.

неньютоновские жидкости

Уравнение Ньютона связывает напряжение сдвига и градиент скорости посредством величины, называемой вязкостью.Ньютоновская жидкость — это жидкость, в которой вязкость — это просто число. Неньютоновская жидкость — это жидкость, в которой вязкость является функцией некоторой механической переменной, такой как напряжение сдвига или время. Говорят, что неньютоновские жидкости, изменяющиеся со временем, обладают памятью .

Некоторые гели и пасты ведут себя как жидкости при работе или взбалтывании, а затем оседают в почти твердом состоянии в состоянии покоя. Такие материалы являются примерами жидкостей, разжижающих сдвиг . Краска для дома — это жидкость, разбавляющая сдвиг, и это тоже хорошая вещь.Нанесение кистью, прокаткой или распылением средств временного приложения напряжения сдвига. Это снижает вязкость краски до такой степени, что теперь она может вытекать из аппликатора на стену или потолок. Как только это напряжение сдвига снимается, краска возвращается к своей вязкости в состоянии покоя, которая настолько велика, что достаточно тонкий слой ведет себя скорее как твердое вещество, чем как жидкость, и краска не течет и не капает. Подумайте о том, каково было бы рисовать водой или медом для сравнения. Первый всегда слишком жидкий, а второй всегда слишком липкий.

Зубная паста
— еще один пример материала, вязкость которого снижается при нагрузке. Зубная паста ведет себя как твердое вещество, пока она находится в покое внутри тюбика. Он не вытечет самопроизвольно при снятии колпачка, но вытечет, если вы нажмете на него. Теперь он перестает вести себя как твердое тело и начинает вести себя как густая жидкость. когда он попадает на зубную щетку, напряжение снимается, и зубная паста возвращается в почти твердое состояние. Вам не нужно беспокоиться о том, что она стечет с кисти, когда вы поднесете ее ко рту.
Жидкости, разжижающие при сдвиге, можно отнести к одной из трех основных групп. Материал, вязкость которого уменьшается под действием напряжения сдвига, но остается постоянной во времени, называется псевдопластичным . Материал, вязкость которого уменьшается под действием напряжения сдвига, а затем продолжает уменьшаться со временем, называется тиксотропным . Если переход от высокой вязкости (почти полутвердой) к низкой вязкости (по существу, жидкой) происходит только после того, как напряжение сдвига превышает некоторое минимальное значение, говорят, что материал представляет собой пластик Бингама .
Материалы, которые загустевают при обработке или перемешивании, называются жидкостями, загущающими при сдвиге . Примером, который часто показывают на уроках естествознания, является паста из кукурузного крахмала и воды (смешанных в правильных пропорциях). Полученная причудливая слизь ведет себя как жидкость при медленном сжатии и как эластичное твердое вещество при быстром сжатии. Амбициозные демонстранты науки заполнили резервуары этим веществом, а затем перебежали его. Пока они двигаются быстро, поверхность действует как кусок твердой резины, но в тот момент, когда они перестают двигаться, паста ведет себя как жидкость, и демонстратор принимает ванну с кукурузным крахмалом.Поведение при сдвиге затрудняет выход из ванны. Чем усерднее вы пытаетесь выбраться, тем сильнее материал притягивает вас обратно. Единственный способ избежать этого — двигаться медленно.
Материалы, которые под нагрузкой становятся почти твердыми, представляют собой нечто большее, чем просто диковинка. Они идеально подходят для бронежилетов и защитной спортивной набивки. Пуленепробиваемый жилет или наколенник из материала, утолщающегося при сдвиге, были бы гибкими и поддавались легким нагрузкам от обычных движений тела, но становились бы твердыми как камень в ответ на травматическое напряжение, вызванное оружием или падением на землю.
Жидкости, загущающие при сдвиге, также делятся на две группы: с вязкостью, зависящей от времени (материалы с памятью), и с вязкостью, не зависящей от времени (материалы без памяти). Если увеличение вязкости со временем увеличивается, говорят, что материал реопектический . Если увеличение примерно прямо пропорционально напряжению сдвига и не меняется со временем, говорят, что материал является дилатантным .
Классы нелинейных жидкостей с примерами и приложениями
истончение при сдвиге утолщение при сдвиге
зависящий от времени
(материалы памяти) тиксотропный
кетчуп, мед, зыбучие пески, змеиный яд, чернила на полимерной толстой пленке реопектические
взбитые сливки
независимый от времени
(материалы без памяти) псевдопластика
краска, гель для укладки, взбитые сливки, тесто для торта, яблочное пюре, чернила шариковой ручки, металлокерамические чернила дилатант
крахмальные пасты, замазка, синовиальная жидкость, шоколадный сироп, жидкости для вискомуфты, жидкая броня
с пределом текучести пластик Бингама
зубная паста, буровой раствор, кровь, масло какао, майонез, йогурт, томатное пюре, лак для ногтей, осадок сточных вод н/д
С небольшой поправкой уравнение Ньютона можно записать в виде степенного закона , который работает с псевдопластиками и дилантантами — уравнение Оствальда-де Ваэля …
Ф = к ⎛
⎜
⎝ дв _х ⎞ ^п
⎟
⎠
А дз
, где η вязкость заменена на k индекс устойчивости потока [Па с ⁿ ], а градиент скорости возведен в некоторую степень n , называемую индексом поведения потока [безразмерный]. Последнее число зависит от класса жидкости.
нет < 1 n = 1 n > 1
псевдопластик ньютоновский дилатант
Для работы с пластиками Бингама необходима другая модификация уравнения Ньютона — уравнение Бингема …
Ф = σ _y + η _pl дв _х
А дз
, где σ _y — предел текучести [Па] и η _pl — пластическая вязкость [Па с].Первое число отделяет бингемовский пластик от ньютоновской жидкости.
σ _y < 0 σ _у = 0 σ _у > 0
невозможно ньютоновский бингем пластик
Комбинируя степенной закон Оствальда-де Ваэля с пределом текучести Бингама, мы получаем более общее уравнение Гершеля-Балкли …
Ф = σ _y + k ⎛
⎜
⎝ дв _х ⎞ ^п
⎟
⎠
А дз
, где снова σ _y — предел текучести [Па], k — индекс текучести [Па с ⁿ ], а n — предел текучести [безразмерный].
вязкоупругость
Когда к объекту прикладывается сила ( F ), может произойти одно из четырех.
Он мог бы ускорить в целом, и в этом случае применялся бы второй закон Ньютона…
F = мА
Этот термин нам сейчас не интересен. Мы уже обсуждали такое поведение в предыдущих главах. Масса ( м ) — это сопротивление ускорению ( ), которое является второй производной положения ( x ).Давайте перейдем к чему-то новому.
Он мог бы течь как жидкость, которая может быть описана этим соотношением…
F = − бв
Это упрощенная модель, в которой сопротивление прямо пропорционально скорости ( v ), первой производной положения ( x ). Мы использовали это в задачах о предельной скорости только потому, что это давало легко решаемые дифференциальные уравнения. Мы также использовали его в демпфированном гармоническом осцилляторе, опять же потому, что он давал дифференциальные уравнения, которые было легко решить (во всяком случае, относительно легко). Константу пропорциональности ( b ) часто называют коэффициентом демпфирования.
Он мог деформировать как твердое тело по закону Гука…
F = − кх
Константа пропорциональности ( k ) является жесткостью пружины. Позиция ( x ) не является частью какой-либо производной и не возведена в степень.
Может застрять …
Ж = — Ж
Этот символ f создает впечатление, что мы обсуждаем статическое трение.В жидкостях (точнее, неньютоновских жидкостях) такой термин связан с пределом текучести. Позиция ( x ) никак не задействована.
Соедините все вместе и определите ускорение и скорость как производные от положения.
F = м г ² x − б дх — кх — ф
дт ² дт
Это дифференциальное уравнение суммирует возможные варианты поведения объекта. Интересно то, что он смешивает поведение жидкостей и твердых тел. Более интересно то, что бывают случаи, когда оба поведения будут присутствовать в одном предмете. Материалы, которые и текут, как жидкости, и деформируются, как твердые тела, называются вязкоупругими — очевидная смесь вязкости и эластичности. Изучение материалов с жидкими и твердыми свойствами называется реология , что происходит от греческого глагола ρέω ( reo ), течь.
Какая старая книга натолкнула меня на эту мысль? Что мне написать дальше?
Пищевые продукты обычно демонстрируют так называемое вязкоупругое поведение, при котором в различной степени обнаруживается сочетание характерных упругих свойств твердых тел и свойств текучести жидкостей
Сырная тяга возникает, когда плавящиеся жиры смазывают связанные белковые нити.Жиры текут как жидкость, а белки растягиваются как твердое тело.
Разработка нетрадиционных месторождений нефти и природного газа
Новости
Существующая программа аудита владельца. В декабре 2019 года мы временно расширили программу добровольной самопроверки и раскрытия информации для объектов разведки и добычи нефти и природного газа, предоставив существующим владельцам возможность находить, исправлять и сообщать о нарушениях Закона о чистом воздухе. Просмотрите пресс-релиз, чтобы узнать больше.
Целевая группа EPA-IOGCC. В августе 2019 года мы подтвердили наше обязательство сотрудничать с IOGCC через Целевую группу EPA-IOGCC. Выучить больше.
Сообщить об экологических нарушениях
Сообщите о незаконном удалении отходов или другой неэкстренной подозрительной деятельности , связанной с добычей нефти и природного газа, через epa.gov/tips.
Вы можете давать советы анонимно, если не хотите идентифицировать себя.
О чрезвычайных происшествиях и разливах или выбросах следует сообщать через Национальный центр реагирования по телефону 1-800-424-8802.
Нетрадиционная нефть и природный газ играют ключевую роль в будущем чистой энергии нашей страны. США обладают огромными запасами таких ресурсов, которые являются коммерчески жизнеспособными в результате достижений в технологиях горизонтального бурения и гидроразрыва пласта. Эти технологии обеспечивают более широкий доступ к нефти и природному газу в сланцевых пластах. Ответственное освоение запасов сланцевого газа в Америке дает важные экономические, энергетические и экологические преимущества.
Мы работаем со штатами и другими ключевыми заинтересованными сторонами, чтобы гарантировать, что экономическое процветание за счет нетрадиционной добычи нефти и природного газа не будет происходить за счет общественного здравоохранения и окружающей среды.Мы сыграли ведущую роль в созыве заинтересованных сторон и проведении информационно-разъяснительной работы с отдельными гражданами, сообществами, племенами, партнерами на уровне штата и на федеральном уровне, промышленностью, торговыми ассоциациями и экологическими организациями, которые проявляют большой интерес к работе и политике агентства в отношении нетрадиционных запасов нефти и природного газа. добыча.
Наша цель и обязательства по закону заключаются в обеспечении надзора, руководства и, при необходимости, нормотворчества и правоприменения, которые обеспечивают наилучшую возможную защиту здоровья человека и воздуха, воды и земли, где американцы живут, работают и отдыхают.
На этой странице:
Улучшение нашего научного понимания гидроразрыва пласта
Апрель 2012 г. Меморандум о соглашении между министерствами энергетики и внутренних дел США и Агентством по охране окружающей среды США о сотрудничестве в области исследований нетрадиционных месторождений нефти и газа (PDF)
Наше исследование гидроразрыва пласта и его потенциального воздействия на ресурсы питьевой воды: Мы изучили взаимосвязь между гидроразрывом пласта нефти и природного газа и ресурсами питьевой воды.Исследование включает обзор опубликованной литературы, анализ существующих данных, оценку сценариев и моделирование, лабораторные исследования и тематические исследования. Мы выпустили отчет о проделанной работе в декабре 2012 года; окончательный проект отчета об оценке для экспертной оценки и комментариев в июне 2015 г.; и окончательный отчет в декабре 2016 года. В нашем отчете сделан вывод о том, что операции по гидроразрыву пласта могут повлиять на ресурсы питьевой воды при некоторых обстоятельствах, и определены факторы, влияющие на это воздействие. Узнать больше:
Обеспечение ясности регулирования и защиты от известных рисков
Операции по добыче природного и сланцевого газа могут привести к ряду потенциальных воздействий на окружающую среду, в том числе:
Нагрузка на поверхностные и подземные воды от забора больших объемов воды, используемой при бурении и гидроразрыве пласта;
Загрязнение подземных источников питьевой воды и поверхностных вод в результате разливов, дефектов строительства скважин или иным образом;
Негативное воздействие от сбросов в поверхностные воды или сброса в подземные нагнетательные скважины; и
Загрязнение воздуха в результате выброса летучих органических соединений, опасных загрязнителей воздуха и парниковых газов.
Обеспечение надлежащего разрешения гидроразрыва пласта с использованием дизельного топлива
Ключевым элементом программы контроля подземной закачки (UIC) Закона о безопасной питьевой воде (SDWA) является установление требований к правильному размещению, строительству и эксплуатации скважин для минимизации рисков для подземных источников питьевой воды. Закон об энергетической политике 2005 года исключил гидравлический разрыв пласта, за исключением случаев, когда используется дизельное топливо, для добычи нефти, природного газа или геотермальной энергии из регулирования в рамках программы UIC.Эта статутная формулировка заставила регулирующих органов и регулируемое сообщество поднять вопросы о применимости практики выдачи разрешений.
Мы разработали пересмотренный UIC Class II, разрешающий руководство, относящееся к операциям гидроразрыва пласта нефти и природного газа с использованием дизельного топлива. Несмотря на то, что оно разработано специально для гидроразрыва пласта с использованием дизельного топлива, многие из рекомендуемых практик в руководстве соответствуют передовым практикам для гидроразрыва пласта в целом, включая те, которые содержатся в государственных нормативных актах и типовых руководствах по гидроразрыву пласта, разработанных отраслью и заинтересованными сторонами. Таким образом, штаты и племена, ответственные за выдачу разрешений и/или обновление правил для гидроразрыва пласта, сочтут рекомендации полезными для улучшения защиты подземных источников питьевой воды и здоровья населения везде, где происходит гидроразрыв пласта.
Мы выпустили руководство вместе с пояснительным меморандумом, в котором разъясняется, что требования UIC Класса II применяются к операциям по гидроразрыву пласта с использованием дизельного топлива, и определяется установленный законом термин «дизельное топливо» со ссылкой на пять регистрационных номеров абстрактных химических услуг.Руководство для наших составителей разрешений, где мы являемся разрешительным органом,
(i) существующие требования класса II к дизельному топливу, используемому для скважин с гидроразрывом пласта, и
(ii) технические рекомендации по допуску этих скважин в соответствии с этими требованиями.
Узнать больше:
Обеспечение безопасного обращения со сточными, ливневыми и другими отходами
По мере того, как количество скважин, добывающих сланцевый газ в США, увеличивается, растет и объем сточных вод сланцевого газа, которые необходимо утилизировать. Сточные воды, связанные с добычей сланцевого газа, могут иметь высокое содержание солей, также называемое общим содержанием растворенных твердых веществ общее количество растворенных твердых веществ Количество растворенных веществ в заданном объеме воды. или ТДС. Сточные воды также могут содержать различные органические химические вещества, неорганические химические вещества, металлы и природные радиоактивные материалы (также называемые технологически улучшенными естественными радиоактивными материалами или TENORM). В партнерстве со штатами мы изучаем различные методы управления, используемые в промышленности, чтобы убедиться в наличии регулирующих и разрешительных рамок, обеспечивающих безопасные и законные варианты удаления промысловой и попутной воды.Эти опции включают в себя:
Исследование EPA по управлению пластовой водой
В исследовании будут рассмотрены доступные подходы к управлению сточными водами как при традиционной, так и при нетрадиционной добыче нефти и газа на береговых объектах, и будут рассмотрены такие вопросы, как:
, как существующие федеральные подходы к управлению пластовой водой в рамках CWA могут более эффективно взаимодействовать с нормативными актами, требованиями или политическими потребностями штата, и
, поддерживаются ли потенциальные федеральные правила, которые могут разрешать более широкий сброс очищенных пластовых вод в поверхностные воды.
Узнайте больше об исследовании.
Подземная закачка сточных флюидов из нефтяных и газовых скважин (скважины класса II)
Во многих регионах США подземная закачка является наиболее распространенным методом обращения с жидкостями или другими веществами при добыче сланцевого газа. Управление отработанной и попутной водой посредством подземной закачки регулируется программой контроля за подземной закачкой (UIC) Закона о безопасной питьевой воде.
Сброс сточных вод на очистные сооружения
В соответствии с Законом о чистой воде (CWA) программа руководящих указаний по сбросам сточных вод устанавливает национальные стандарты сброса промышленных сточных вод в поверхностные воды и муниципальные очистные сооружения на основе эффективности технологий очистки и контроля.Правила сброса сточных вод для береговых объектов по добыче нефти и природного газа запрещают сброс загрязняющих веществ в поверхностные воды, за исключением сточных вод, которые достаточно хорошего качества для использования в сельском хозяйстве и разведении диких животных для тех береговых объектов, расположенных в континентальной части Соединенных Штатов и к западу от США. 98-й меридиан.
Окончательное правило: 28 июня 2016 г. мы опубликовали стандарты предварительной обработки для категории добычи нефти и газа (40 CFR, часть 435).Правила запрещают сбросы загрязнителей сточных вод с береговых объектов нетрадиционной добычи нефти и природного газа (UOG) в POTW.
Связанное исследование частных очистных сооружений: Мы проводим исследование частных очистных сооружений (также известных как централизованные очистные сооружения, или CWT), принимающих сточные воды добычи нефти и природного газа. Мы собираем данные и информацию, касающиеся степени, в которой объекты CWT принимают такие сточные воды, доступных технологий очистки (и связанных с ними затрат), характеристик сброса, финансовых характеристик объектов CWT, воздействия сбросов с объектов CWT на окружающую среду и другой соответствующей информации. .
Сбросы ливневых вод с нефте- и газоперерабатывающих предприятий или объектов передачи
В соответствии с CWA операции по разведке, добыче, переработке или очистке нефти и природного газа или объекты по передаче, включая связанные с ними строительные работы, не обязаны получать разрешение Национальной системы ликвидации выбросов загрязняющих веществ (NPDES) для сбросов ливневых вод, если нет подлежащих отчетности разлив или сброс большого количества воды вызывает или способствует нарушению качества воды.
Использование поверхностных водоемов (ям или прудов) для хранения или захоронения
В некоторых случаях операторы используют резервуары и ямы для хранения на поверхности для временного хранения жидкостей для гидроразрыва пласта для повторного использования или до тех пор, пока не будут приняты меры по утилизации. Кроме того, на этапах бурения скважин, интенсификации добычи и добычи образуются другие отходы. Государства, племена и некоторые местные органы власти несут основную ответственность за принятие и реализацию программ по обеспечению надлежащего управления этими отходами.
Повторное использование сточных вод
Некоторые операторы буровых работ решают повторно использовать часть сточных вод для замены и/или дополнения пресной воды при приготовлении жидкости для гидроразрыва для будущей скважины или повторного гидроразрыва той же скважины. Повторное использование сточных вод сланцевого газа частично зависит от уровня загрязнителей в сточных водах и близости других участков гидроразрыва пласта, которые могут повторно использовать сточные воды. Эта практика может сократить сбросы в очистные сооружения или поверхностные воды, свести к минимуму закачку сточных вод под землю и сохранить водные ресурсы.
Устранение воздействия на качество воздуха
Имеются хорошо задокументированные воздействия на качество воздуха в районах с активной добычей природного газа в виде увеличения выбросов метана, летучих органических соединений (ЛОС) и опасных загрязнителей воздуха (ОЗВ). Агентство по охране окружающей среды, Министерство внутренних дел, другие федеральные агентства и штаты работают над тем, чтобы лучше охарактеризовать и сократить эти выбросы в атмосферу и связанные с ними воздействия.
В рамках программы Natural Gas STAR Агентство по охране окружающей среды и компании-партнеры определили технологии и методы, которые могут экономически эффективно сократить выбросы метана в нефтегазовом секторе США.С. и за рубежом.
В рамках программы «Чистое строительство США» мы продвигаем новые, более эффективные технологии и более чистые виды топлива, чтобы внедрять инновации в способы сокращения выбросов оборудования и транспортных средств для гидроразрыва пласта. Мы также применяем правила Закона о чистом воздухе для добычи нефти и природного газа, включая правила отчетности о выбросах парниковых газов.
Работа с партнерами
Меморандум о взаимопонимании между Межгосударственной комиссией по нефти и газу и EPA
В октябре 2019 года Межгосударственная комиссия по нефти и газу (IOGCC) и Агентство по охране окружающей среды подписали меморандум о взаимопонимании (МОВ), чтобы способствовать расширению сотрудничества и достижению большего успеха в усилиях по защите здоровья человека и окружающей среды.Цели меморандума о взаимопонимании заключаются в том, чтобы обновить совместную оперативную группу для:
Продолжать долгосрочное улучшение связи между штатами и EPA.
Продолжить отношения IOGCC/EPA на высоком уровне, направленные на укрепление защиты окружающей среды на основе взаимного понимания миссий, обязанностей и полномочий друг друга.
Решайте через специальные тематические рабочие подгруппы вопросы, которые могут возникнуть в результате одновременной юрисдикции штатов и Агентства по охране окружающей среды.
Определите проблемы, вызывающие озабоченность между штатами и Агентством по охране окружающей среды, которые можно решить в краткосрочной и долгосрочной перспективе.
Определить и реализовать взаимовыгодные совместные мероприятия.
Меморандум о взаимопонимании между Государственной проверкой экологических норм нефти и природного газа (STRONGER) и EPA
подтверждает приверженность EPA конструктивному участию в усилиях STRONGER по разработке руководящих принципов для государственных программ экологического регулирования нефти и природного газа, проводит проверки таких программ и публикует отчеты об этих проверках, и
улучшить связь, координацию и сотрудничество между EPA и STRONGER в области ответственной разведки и разработки месторождений нефти и природного газа.
Меморандум о взаимопонимании между штатом Нью-Мексико и EPA
В июле 2018 года Агентство по охране окружающей среды и штат Нью-Мексико подписали Меморандум о взаимопонимании (MOU) для уточнения существующих нормативных и разрешительных рамок, касающихся способов повторного использования, переработки и обновления пластовой воды при добыче нефти и газа. другие цели.
Проект Белой книги по нефти и природному газу. Управление пластовой водой
Как описано в меморандуме о взаимопонимании, Агентство по охране окружающей среды и штат Нью-Мексико разработали проект белой книги по управлению пластовой водой в штате Нью-Мексико.Этот проект белой книги «Управление водными ресурсами, добываемыми нефтью и природным газом, в штате Нью-Мексико » был доступен для ознакомления и комментариев общественности в течение 30 дней до закрытия рабочего дня в понедельник, 10 декабря 2018 года. Заинтересованные стороны и заинтересованные члены общественность предоставила информацию Агентству по охране окружающей среды и штату Нью-Мексико, отправив электронное письмо [email protected].
Созыв заинтересованных сторон
Время от времени мы сотрудничаем или созываем заинтересованные стороны в нефтегазовой отрасли, чтобы расширить возможности для улучшения состояния окружающей среды.
Наша программа Smart Sectors сотрудничает с секторами, которые представляют собой двигатель американской экономики, чтобы изучить значительные возможности для улучшения состояния окружающей среды. В настоящее время мы сотрудничаем с 14 секторами, включая нефтегазовый сектор. Дополнительные сектора могут быть добавлены с течением времени.
В августе 2019 года мы подтвердили наше обязательство сотрудничать с IOGCC через Целевую группу EPA-IOGCC .Эта целевая группа, впервые созданная в 2002 году, состоит из старших руководителей Агентства по охране окружающей среды и руководителей нефтегазовой отрасли штата и представляет собой механизм для улучшения связи и сотрудничества между федеральным правительством и штатами. Вместе руководство EPA и IOGCC будет продолжать содействовать защите здоровья человека и окружающей среды, при этом:
признание задач, обязанностей и полномочий друг друга,
повышения эффективности и
, способствующий обмену информацией и опытом.
Как EPA, так и некоторые регулирующие органы-члены IOGCC обладают властью и ответственностью в отношении подтоварной воды, что делает необходимым сотрудничество между федеральным правительством и штатами в управлении и регулировании подтоварной воды.

Обеспечение соответствия
Наша деятельность направлена на обеспечение соответствия и правоприменения, чтобы обеспечить соблюдение законов и нормативных актов, уделяя особое внимание устранению нарушений, которые могут нанести значительный потенциальный вред здоровью человека и окружающей среде.Помимо самостоятельных расследований, мы получаем тысячи версий и отчетов об инцидентах, связанных с добычей нефти и природного газа, которые могут повлиять на здоровье человека и качество воздуха или воды. Мы работаем с государственными и местными органами власти, чтобы реагировать на инциденты, поощрять тщательное предотвращение несчастных случаев и обеспечивать эффективное и быстрое реагирование в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Наши офисы по всей стране («Регионы» или «Региональные офисы») предоставляют рекомендации и субсидии государственным регулирующим органам, проводят проверки, проводят принудительные действия, а также выдают разрешения и письма с запросами информации, чтобы обеспечить последовательное и эффективное соблюдение существующих федеральных законов. реализовано.
В марте 2019 года Агентство по охране окружающей среды объявило о программе добровольного раскрытия информации для новых владельцев объектов разведки и добычи нефти и природного газа. Программа была разработана для поощрения новых владельцев этих объектов к участию, поскольку она обеспечивала определенность регулирующих органов и четко определяла смягчение гражданских штрафов сверх того, что предлагалось существующими политиками самораскрытия Агентства по охране окружающей среды. Узнайте больше о политике аудита EPA. В декабре 2019 года EPA временно расширило свою добровольную программу самоаудита и раскрытия информации для объектов разведки и добычи нефти и природного газа, предоставив существующим владельцам возможность находить, исправлять и сообщать о нарушениях Закона о чистом воздухе.Узнайте больше о Программе аудита существующих владельцев объектов по добыче нефти и природного газа.
Веб-портал Агентства по охране окружающей среды по содействию соблюдению требований для владельцев и операторов операций по добыче сырой нефти и природного газа предоставляет легкодоступную информацию, помогающую компаниям соблюдать федеральные и государственные экологические нормы.