La loi de Pascal pour les liquides et les gaz dit que la pression, se propageant dans une substance, ne change pas sa force et se transmet également dans toutes les directions. Les substances liquides et gazeuses se comportent sous pression avec quelques différences. La différence est due au comportement des particules et au poids des gaz et des liquides. Dans l'article, nous examinerons tout cela en détail à l'aide d'expériences visuelles.
La pression du fluide est-elle transmise
Prenons un récipient cylindrique, qui est hermétiquement fermé par le haut par un piston. Il y a un liquide à l'intérieur et un poids est sur le piston. Il exerce une pression avec une force égale à son poids. Cette pression est transmise au fluide. Ses molécules, contrairement aux particules d'un corps solide, peuvent se déplacer librement les unes par rapport aux autres. Il n'y a pas d'ordre strict dans leur disposition, ils sont dispersés au hasard.
Connaissance des fonctionnalitésle mouvement des particules de différentes substances dans le futur nous aidera à comprendre la loi de Pascal pour les liquides et les gaz. Comment les molécules liquides se comporteront-elles si nous agissons sur elles avec la force de pression du poids ? L'expérience nous aidera à répondre à cette question.
Comment se comporte le fluide sous pression
Le modèle du liquide sera des billes de verre et le modèle du récipient sera une boîte sans couvercle. Les billes, ainsi que les particules d'une substance liquide, se déplacent librement dans des conteneurs. Prenez n'importe quel article de la même largeur que la largeur de la boîte. Il imitera un piston.
Poussez le piston sur le liquide. Comment se comportent ses molécules ? On voit qu'elles appuient à la fois sur le fond du récipient et sur ses parois. Ils se poussent et essaient de tomber hors de la boîte. S'il s'agissait d'un vrai liquide, il aurait tendance à éclabousser du récipient. Plus tard, en étudiant la loi de Pascal pour les liquides et les gaz, nous verrons cela en pratique. Du fait que les molécules se déplacent librement, la pression exercée par le poids est transmise à la fois sur les côtés et vers le bas. Et que se passe-t-il si vous remplacez le liquide par du gaz ?
Comment l'air se comporte sous pression
Disons que nous avons un cylindre avec un piston rempli d'air. Placez un poids sur le dessus du piston. Comment la pression est-elle appliquée au gaz transmis ? Au fur et à mesure que le piston descend, la distance entre les molécules au sommet du gaz diminue, mais pas pour longtemps. La vitesse des molécules de gaz est de plusieurs centaines de mètres par seconde. La distance qui les sépare est bien supérieure à leur taille. Ils se déplacent dans des directions aléatoires et entrent en collision les uns avec les autres.
Lorsque le pistontombe, les particules sont simplement enfermées dans un volume plus petit. En conséquence, ils frappent plus souvent les parois du récipient et, à mesure que le volume du gaz diminue, sa pression augmente. Ce postulat doit être rappelé, afin que plus tard il soit plus facile de comprendre la loi de Pascal pour les liquides et les gaz. Le nombre de battements par seconde par centimètre carré est presque le même. Cela signifie que la pression produite par le piston est transmise dans toutes les directions sans changement.
Transfert de pression dans différentes directions
Loi de Pascal, le transfert de pression par les liquides et les gaz ne peut être compris si l'on ne comprend pas une bizarrerie: comment se fait-il que nous appuyons vers le bas et que la pression soit transférée à la fois vers le bas et sur les côtés ? Mais que se passe-t-il si un tube est attaché au cylindre, la pression sera-t-elle transmise vers le haut à travers celui-ci ? Faisons l'expérience.
Prenez deux seringues remplies d'eau et connectez-les avec un tube. Observons comment la pression sera transmise par le liquide qui se trouve dans les seringues. Appuyez sur le piston d'une seringue. La force de pression sur le piston, et donc sur le liquide, est dirigée vers le bas. Cependant, on voit que le piston de la seconde seringue remonte. Il s'avère que la pression, transmise à travers le tube, change la direction de la force. Fait intéressant, les seringues peuvent être placées non seulement verticalement, mais également à angle droit les unes par rapport aux autres. Le résultat sera le même.
Versez l'eau et il y aura de l'air dans les seringues. Répétons l'expérience. Au cours de l'expérience, nous verrons que le gaz transmet également la pression dans toutes les directions. Il n'y a qu'une seule différence avec le liquide. Si vous abaissez le piston d'unseringue vers le bas et fixez-la avec votre doigt, puis lorsque vous appuyez sur le piston d'une autre seringue, le gaz se comprime. Son volume diminuera d'environ deux fois et le piston s'efforcera de rebondir. Ce gaz, cherchant à augmenter son volume, fait remonter le piston. Ce serait différent avec un liquide, il ne serait pas possible de le compresser aussi facilement.
Loi de Pascal
Nous étudierons le transfert de pression par les liquides et les gaz à l'aide de l'expérience. Il a été inventé par le physicien français Blaise Pascal. Prenez une sphère creuse à laquelle est attaché un tube de verre. Dans différentes parties de la balle (haut, côté, bas) il y a de petits trous. Un piston est placé à l'intérieur du tube. Il s'agit d'un dispositif spécial pour démontrer la loi de Pascal.
Remplissez le ballon à travers le tube avec de l'eau pour voir comment il se comporte. Bien que la gravité agisse sur la balle de haut en bas, des filets d'eau s'écoulent des trous de la balle sous un angle, sur le côté et même vers le haut. Bien sûr, ils s'écartent légèrement de leur direction d'origine, car la gravité agit sur eux. On voit que la pression exercée sur l'eau se transmet dans toutes les directions.
Si au lieu d'eau nous prenons de la fumée et faisons cette expérience, nous observerons de nos propres yeux le transfert de pression dans un gaz, car la fumée est un gaz coloré avec de petites particules de suie ou de goudron. Du fait qu'il est très léger, il ne sera pas autant affecté par la gravité, il ne s'écartera pas autant de sa position d'origine que les courants d'eau. On peut conclure ceci: la pression exercéesur un liquide ou un gaz, est transmise, sans changement de force, à n'importe quel point du liquide et du gaz dans toutes les directions. C'est la loi de Pascal pour les liquides et les gaz. Formule: P=F/S où P est la pression. Elle est égale au rapport de la force F à la surface S sur laquelle elle agit perpendiculairement.
