فشار مایعات

فشار مایعات را از این سایت دریافت کنید.

فشار

سایت آموزشی شیمی

فشار-فشار مایعات

منتشر شده بوسیله کیان کیانی در اردیبهشت ۶, ۱۴۰۰

فشار

فشار عبارت است از نیروی F وارد بر مساحت A یک سطح مقطع:

واحد اندازه‌گیری فشار در دستگاه بین‌المللی اندازه‌گیری (SI) را “پاسکال” (Pa) گویند. از آنجاکه واحد نیرو نیوتن (N) و واحد مساحت مترمربع (m2) است، بنابراین یک پاسکال برابر است با:

دیگر واحدهای معروف فشار در جدول زیر نام برده شده‌اند. روابط تبدیل این واحدها به یکدیگر عبارت‌اند از:

پرسش: 25 اینچ جیوه چند

الف) اتمسفر ب) کیلوپاسکال ج) میلی‌بار است؟

فشار مایعات

برای محاسبه فشار مایع درون یک ظرف (یعنی فشاری که به کف ظرف وارد می‌شود) باید فشار وارده از طرف وزن مایع (mg) را حساب کنیم. در این حالت F=mg است. از طرفی رابطه جرم مایع با چگالی آن (ρ)عبارت است از m=ρV که در آن V حجم مایع است. حجم مایع نیز بر حسب ارتفاع مایع h و مساحت کف ظرف A برابر با V=Ah است. بنابراین رابطه فشار مایع به‌شکل زیر نوشته می‌شود:

و درنهایت فشار مایع برابر است با:

پرسش:

چگونه فشار هوا در سطح دریا را با استفاده از جیوه اندازه می‌گیرند؟

پاسخ:

اگر در یک لوله آزمایش ۷۶۰ میلی متر جیوه به چگالی ۱۳/۶ گرم بر سانتی متر مکعب را بریزیم، از آنجاکه شتاب گرانش زمین g در کنار دریا ۹/۸۱ متر بر مجذور ثانیه است، بنابراین:

نکته مهم این است که این فشار به جرم مایع، شکل ظرف و مساحت کف آن بستگی ندارد و همانطور که در شکل زیر دیده می‌شود، فشار مایع در کف همه ظروف، به دلیل هم‌ارتفاع بودن، یکسان است

اگر مانند شکل بالا در ظرف باز باشد، برای بدست آوردن فشار کل (Ptot) وارده بر کف ظرف باید به‌صورت زیر فشار هوا (Patm) را نیز به فشار مایع اضافه کرد:

با استفاده از این رابطه می‌توان فشار یک مخزن گاز را با یک فشارسنج U شکل را مطابق شکل زیر بدست آورد

نویسنده: مهدی اسحاقی – دکترای فیزیک

09136452508

eshhaghi249@gmail.com

رزومه در میان بگذار 0

کیان کیانی

پست های مرتبط

دی ۲۳, ۱۴۰۱

دوره اختر شیمی

بیشتر بخوانید

دی ۲۲, ۱۴۰۱

سومین سالگرد روز مول ایرانی

بیشتر بخوانید

دی ۱, ۱۴۰۱

رنگرزی و چاپ خمی

بیشتر بخوانید

دیدگاهتان را بنویسید

منبع مطلب : kimical.ir

فشار در مایعات — به زبان ساده – فرادرس

در این مطلب فشار در مایعات را بررسی می‌کنیم. همچنین پارامترهای موثر بر فشار در مایعات و فرمول آن را توضیح خواهیم داد و مثالی در این مورد را حل می‌کنیم.

علوم پایه . فیزیک

فشار در مایعات — به زبان ساده

آخرین به‌روزرسانی: ۱۲ آذر ۱۴۰۱

زمان مطالعه: ۴ دقیقه

یک سطح جامد می‌تواند فشار وارد کند، سیالات (به عنوان مثال مایعات یا گازها) نیز می‌توانند فشار وارد کنند. با این حال ممکن است تصور اینکه روی ناخن با مایع چکش بزنید دشوار به نظر برسد. برای درک این موضوع تصور کنید که کاملاً در استخر آب فرو رفته‌اید، آب بالای سر شما به دلیل نیروی جاذبه به شما فشار می‌آورد و شما را تحت فشار قرار می‌دهد. اگر پایین‌تر روید آب بیشتری در بالای سر شما وجود خواهد داشت و بنابراین وزن و فشار آب نیز افزایش می‌یابد. در این مطلب قصد داریم فشار در مایعات را بررسی کنیم.

فشار در مایعات

فرمول فشار در مایعات

فشار در مایعات به چه عواملی بستگی دارد؟

رابطه بین دما و فشار در مایعات

فشار در مایعات

نه تنها مایعات بلکه گازها نیز می‌توانند فشار وارد کنند. به عنوان مثال وزن هوا در جو ما قابل توجه است و فشار وارد شده از طرف هوا بر روی وزن بدن شما به طرز حیرت انگیزی زیاد است. دلیل اینکه ما متوجه آن نمی‌شویم این است که فشار جو همیشه وجود دارد و ما تنها متوجه تغییر فشار بالاتر یا پایین‌تر از فشار اتمسفر می‌شویم.

ما از فشار جوی زیاد صدمه‌ای نمی‌بینیم زیرا بدن ما قادر به ایجاد نیرویی به سمت خارج است تا فشار هوا را به سمت داخل متعادل کند. اما این بدان معناست که اگر شما توسط دزدان فضایی ربوده و به فضای خلاء خارج از جو زمین فرستاده شوید فشار بدن شما با یک نیروی زیاد به بیرون فشار می‌آورد اما هیچ هوا و در نتیجه فشاری وجود ندارد تا این نیرو را خنثی کند! در این حالت سرنوشت خوشایندی در انتظار ما نیست.

بنابراین وزن مایعات می‌تواند به اجسام غوطه ور در آن فشار وارد کند اما سوال این است که چگونه می‌توان به صورت دقیق میزان این فشار را تعیین کرد؟ یک قوطی لوبیا را مانند شکل زیر در نظر بگیرید که در یک ظرف آب انداخته‌اید.

تصویر ۱: یک قوطی کنسرو لوبیا که کاملاً در آب قرار گرفته است، از طرف آب به آن فشار وارد می‌شود.

وزن ستون آب بالای قوطی باعث ایجاد فشار در بالای قوطی می‌شود، در ادامه روش محاسبه مقدار فشار را بررسی می‌کنیم.

برای آشنایی بیشتر با مفهوم فشار می‌توانید فیلم آموزش فیزیک پایه دهم (مرور و حل تمرین) را که توسط فرادرس ارائه شده است مشاهده کنید. لینک این آموزش در ادامه آورده شده است.

فرمول فشار در مایعات

برای محاسبه فشار در مایعات از رابطه اصلی فشار یعنی

P = F A ( 1 ) P=FA(1)

استفاده می‌کنیم. برای محاسبه نیروی

F F

باید وزن ستون آب بالای قوطی لوبیا را داشته باشیم. همانطور که می‌دانید وزن همواره از رابطه

W = m g W=mg

به دست می‌آید. بنابراین می‌توان وزن ستون آب بالای قوطی لوبیا را به صورت

W = m w g W=mwg نوشت که m w mw

جرم ستون مایع بالای قوطی کنسرو است. با قرار دادن نیروی وزن در رابطه (۱) داریم:

فیلم‌های آموزشی مرتبط

آموزش فیزیک – پایه دوازدهم

شروع یادگیری

آموزش هندسه پایه دهم – هندسه ۱

شروع یادگیری

آموزش فیزیک ۲ – پایه یازدهم – مرور و حل تمرین

شروع یادگیری

آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک

شروع یادگیری

آموزش فیزیک – پایه دهم – مرور و حل تمرین

شروع یادگیری

آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک

شروع یادگیری P = m w g A ( 2 ) P=mwgA(2)

شاید در این مرحله دقیقاً مشخص نباشد که چه کار باید انجام دهیم، ولی به راحتی می‌توانیم به جای جرم آب در رابطه (۲) بر حسب چگالی و حجم جایگذاری انجام دهیم. با توجه به اینکه

ρ = m v ρ=mv

، می‌توان جرم آب را به صورت

m w = ρ w V w mw=ρwVw که ρ w ρw چگالی آب و V w Vw

حجم ستون آب بالای قوطی کنسرو است نمایش داد. با قرار دادن جرم بر حسب چگالی و حجم در رابطه (۲) فشار به شکل زیر به دست می‌آید:

P = ρ w V w g A ( 3 ) P=ρwVwgA(3)

می‌توانیم حجم را برابر با حاصلضرب ارتفاع در مساحت بنویسیم، یعنی

V w = A h Vw=Ah

. با قرار دادن این رابطه در معادله (۳) فشار مایع برابر است با:

P = ρ w g h ( 4 ) P=ρwgh(4)

رابطه‌ای که در بالا برای فشار آب به دست‌ آوردیم تنها به چگالی مایع که در اینجا آب است، ارتفاع ستون مایع یا

h h

و میزان شتاب ناشی از گرانش یا

g g بستگی دارد.

فشار در مایعات به چه عواملی بستگی دارد؟

همان طور که در معادله (۴) نشان دادیم، فشار مایع به چگالی مایع، ارتفاع ستون مایع و شتاب گرانش بستگی دارد. فشار یک کمیت اسکالر است و میزان نیروی فشردگی را در واحد سطح مایع بیان می‌کند.

در این مرحله اگر کمی دقت کنید ممکن است این موضوع به ذهن‌تان برسد که هوا بالای آب نیز می‌تواند به قوطی فشار وارد کند و ذهن شما دقیقاً به نکته درستی اشاره کرده است. هوای بالای ستون آب نیز به سمت پایین فشار وارد می‌کند و وزن آن به طرز شگفت‌انگیزی زیاد است.

تصویر ۲: نیروهای وارد بر قوطی کنسرو در آب

اگر فرمولی برای فشار کل (که فشار مطلق نیز نامیده می شود) در بالای قوطی لوبیا می‌خواهید باید فشار جو زمین را نیز به معادله (۴) اضافه کنید. بدین ترتیب فشار وارد بر قوطی لوبیا از طرف سیالات اطراف آن برابر است با:

P t o t a l

منبع مطلب : blog.faradars.org