Lintua ostaessa, myös kokemattomana viljelijänä, kannattaa osoittaa erityistä huolellisuutta ja varovaisuutta. Kukoa valittaessa kannattaa tarkastella ennen kaikkea linnun kuntoa ja ulkonäköä, sillä tämä on ensimmäinen indikaattori siitä, onko lintu terve vai ei. Kukon tulee olla voimakas, seistä itsevarmasti jaloillaan ja liikkua ilman näkyviä ongelmia. Kuten saattaa jo olla selvää, kukkoa valittaessa on ensinnäkin kiinnitettävä huomiota hänen ulkonäköön. Näin valitset kukon itse.
Lisäksi kukkoa tutkittaessa kannattaa tarkistaa sen pää hyvin. On erittäin tärkeää kuunnella linnun hengitystä, jos sillä on vaikeuksia tämän prosessin aikana, onko sen sieraimissa vaurioita, eikä kukon lähettämä ilma saa olla haisevaa. Hengityksen tarkastamisen jälkeen kannattaa tarkastella linnun harjaa. Terveellä kukolla tulee olla kirkkaan punainen kampa. Jos lintu on terve, ei ole pelottavaa valmistaa siitä mitään ruokaa, joten voit oppia keittämään kukon kirjoista.
Kukon valinnassa viljelijät pitävät sen höyhenpeitettä erittäin tärkeänä, koska terveen kukon höyhenten tulee olla sileitä ja kiiltäviä, ilman vikoja. Kukon tassujen tulee olla yhtä sileät, käpälissä tulee olla oikea määrä sormia ja jokaisessa niistä tulee olla kynsi. Kun tutkit kukon tassuja, sinun on tutkittava kannukset hyvin. Nuorilla kannukset ovat melkein näkymättömiä, aikuisilla ne ovat päinvastoin suuria. Kukon valmistuksen aikana sen tassut poistetaan. Ennen ruoanlaittoa sinun tulee kysyä, kuinka kukko keitetään oikein.
Lisäksi kukkoa ostettaessa on suositeltavaa kiinnittää huomiota kielen olemassaoloon linnussa ja siihen, että sen nokka on terve, virheetön ja sulkeutuu oikein, ilman päällekkäisyyttä. Kun valitset ja ostat lintua, sinun on ymmärrettävä, kuinka erottaa vanha kukko nuoresta. On loogista, että nuoret ja aikuiset kukot eroavat toisistaan fysikaaliltaan. Nuori kukko on pienempi ja nihkeämpi, kun taas aikuisella on päinvastoin massiivisempi vartalo.
On erittäin tärkeää muistaa, että jos tassussa on kukkoja, joilla on viisi sormea, ei neljä, tämä ei ole poikkeama, se on vain täysin erilainen rotu. Kukon höyhenpeite vaihtelee iän mukaan. Aikuisilla kukoilla se on tiheämpi ja kiiltävä, nuorilla kukoilla höyhenpeite on himmeämpi. Kana voidaan erottaa kukosta pään harjasta. Näin voit määrittää, onko tietty lintu kana vai kukko.
Kun ostat kukon, sinun tulee kiinnittää huomiota hänen selkäänsä ja asennossaan. Kukon harjanteen tulee olla tasainen, ilman näkyviä kohoumia. Myös sen lähellä olevan hännän ja höyhenen tulee olla virheetön ja hyvässä kunnossa. Kannattaa valita terve ja hyvin hoidettu kukko, joka myöhemmin syödään. Ne, jotka eivät ole aiemmin kypsentäneet siipikarjanlihaa, voivat kysyä kokeneilta kotiäidiltä, kuinka kotitekoinen kukko keitetään. Itse asiassa se ei ole vaikeaa.
Mies suksilla ja ilman niitä.
Löysällä lumella ihminen kävelee suurilla vaikeuksilla ja vajoaa syvälle joka askeleella. Mutta kun hän on pukenut sukset, hän voi kävellä melkein putoamatta siihen. Miksi? Suksilla tai ilman suksia ihminen toimii lumella samalla voimalla, joka vastaa omaa painoaan. Tämän voiman vaikutus on kuitenkin molemmissa tapauksissa erilainen, koska pinta-ala, jolla henkilö painaa, on erilainen, suksien kanssa ja ilman. Suksen pinta-ala on lähes 20 kertaa pohjan pinta-ala. Siksi suksilla seisoessaan ihminen toimii jokaiselle neliösenttimetrille lumen pinta-alasta 20 kertaa pienemmällä voimalla kuin lumella ilman suksia.
Opiskelija kiinnittää sanomalehden taululle painikkeilla ja vaikuttaa jokaiseen nappulaan samalla voimalla. Kuitenkin nappi, jonka pää on terävämpi, on helpompi päästä puuhun.
Tämä tarkoittaa, että voiman vaikutuksen tulos ei riipu vain sen moduulista, suunnasta ja kohdistamispisteestä, vaan myös sen pinnan alueesta, johon se kohdistuu (suoraan, johon se vaikuttaa).
Tämä johtopäätös on vahvistettu fysikaalisilla kokeilla.
Kokemus. Tämän voiman tulos riippuu siitä, mikä voima vaikuttaa pinta-alayksikköön.
Naulat on lyötävä pienen laudan kulmiin. Ensin asetimme laudaan lyötyt naulat hiekalle kärjet ylöspäin ja painoimme laudalle. Tässä tapauksessa naulanpäät painetaan vain hieman hiekkaan. Käännä sitten lauta ympäri ja laita naulat kärkeen. Tässä tapauksessa tukialue on pienempi, ja saman voiman vaikutuksesta naulat menevät syvälle hiekkaan.
Kokea. Toinen kuva.
Tämän voiman vaikutuksen tulos riippuu siitä, mikä voima vaikuttaa kuhunkin pinta-alayksikköön.
Tarkastetuissa esimerkeissä voimat vaikuttivat kohtisuoraan kehon pintaan nähden. Henkilön paino oli kohtisuorassa lumen pintaan nähden; nappiin vaikuttava voima on kohtisuorassa laudan pintaan nähden.
Arvoa, joka on yhtä suuri kuin pintaan kohtisuorassa vaikuttavan voiman suhde tämän pinnan pinta-alaan, kutsutaan paineeksi.
Paineen määrittämiseksi on tarpeen jakaa pintaan kohtisuorassa vaikuttava voima pinta-alalla:
paine = voima / pinta-ala.
Merkitään tähän lausekkeeseen sisältyvät suureet: paine - p, pintaan vaikuttava voima, - F ja pinta-ala S.
Sitten saamme kaavan:
p = F/S
On selvää, että samaan alueeseen vaikuttava suurempi voima tuottaa enemmän painetta.
Paineyksikköä pidetään paineena, joka tuottaa 1 N voiman, joka vaikuttaa 1 m 2:n pintaan kohtisuorassa tätä pintaa vastaan..
Paineen yksikkö - newtonia neliömetriä kohti(1 N/m2). Ranskalaisen tiedemiehen kunniaksi Blaise Pascal sitä kutsutaan pascaliksi Pa). Täten,
1 Pa = 1 N / m 2.
Myös muita paineyksiköitä käytetään: hektopaskaali (hPa) ja kilopascal (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Kirjataan ylös ongelman tila ja ratkaistaan se.
Annettu : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?
SI-yksiköissä: S = 0,03 m 2
Päätös:
p = F/S,
F = P,
P = g m,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa
"Vastaus": p = 15000 Pa = 15 kPa
Tapoja vähentää ja lisätä painetta.
Raskas toukkatraktori tuottaa maaperään 40-50 kPa:n paineen, eli vain 2-3 kertaa enemmän kuin 45 kg painavan pojan paine. Tämä johtuu siitä, että traktorin paino jakautuu suuremmalle alueelle telakäytön ansiosta. Ja olemme vahvistaneet sen mitä suurempi tuen pinta-ala, sitä vähemmän paineita sama voima tuottaa tähän tukeen .
Riippuen siitä, haluatko saada pienen vai suuren paineen, tukipinta-ala kasvaa tai pienenee. Esimerkiksi, jotta maaperä kestäisi pystytettävän rakennuksen painetta, perustuksen alaosan pinta-alaa lisätään.
Kuorma-autojen renkaat ja lentokoneiden alustat on tehty huomattavasti henkilöautoja leveämmiksi. Erityisen leveät renkaat on tehty autoihin, jotka on suunniteltu matkustamaan autiomaassa.
Raskaat koneet, kuten traktori, tankki tai suo, joilla on suuri telojen tukipinta-ala, kulkevat soisessa maastossa, jonka läpi ihminen ei pääse.
Toisaalta pienellä pinta-alalla saadaan aikaan suuri paine pienellä voimalla. Esimerkiksi, kun nappia painetaan levyyn, vaikutamme siihen noin 50 N:n voimalla. Koska napin kärjen pinta-ala on noin 1 mm 2, sen tuottama paine on yhtä suuri:
p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50 000 000 Pa \u003d 50 000 kPa.
Vertailun vuoksi tämä paine on 1000 kertaa suurempi kuin telatraktorin maaperään kohdistama paine. Tällaisia esimerkkejä löytyy paljon lisää.
Leikkuu- ja lävistystyökalujen (veitset, sakset, leikkurit, sahat, neulat jne.) terä on erityisesti teroitettu. Terävän terän teroitetulla reunalla on pieni pinta-ala, joten pienikin voima luo paljon painetta ja sellaisella työkalulla on helppo työskennellä.
Leikkaus- ja lävistyslaitteita löytyy myös villieläimistä: nämä ovat hampaat, kynnet, nokat, piikit jne. - ne kaikki on valmistettu kovasta materiaalista, sileät ja erittäin terävät.
Paine
Tiedetään, että kaasumolekyylit liikkuvat satunnaisesti.
Tiedämme jo, että kaasut, toisin kuin kiinteät aineet ja nesteet, täyttävät koko astian, jossa ne sijaitsevat. Esimerkiksi terässylinteri kaasujen varastointiin, auton renkaan putki tai lentopallo. Tässä tapauksessa kaasu kohdistaa painetta sylinterin, kammion tai minkä tahansa muun rungon, jossa se sijaitsee, seiniin, pohjaan ja kanteen. Kaasunpaine johtuu muista syistä kuin kiinteän kappaleen paineesta alustaan.
Tiedetään, että kaasumolekyylit liikkuvat satunnaisesti. Liikkuessaan ne törmäävät toisiinsa sekä sen astian seiniin, jossa kaasu sijaitsee. Kaasussa on monia molekyylejä, ja siksi niiden vaikutusten määrä on erittäin suuri. Esimerkiksi ilmamolekyylien törmäysten lukumäärä huoneessa 1 cm 2:n pinnalla 1 sekunnissa ilmaistaan 23-numeroisena numerona. Vaikka yksittäisen molekyylin iskuvoima on pieni, kaikkien molekyylien vaikutus astian seinämiin on merkittävä - se synnyttää kaasun painetta.
Niin, kaasun paine astian seinämiin (ja kaasuun sijoitettuun runkoon) johtuu kaasumolekyylien iskuista .
Harkitse seuraavaa kokemusta. Aseta kumipallo ilmapumpun kellon alle. Se sisältää pienen määrän ilmaa ja sen muoto on epäsäännöllinen. Sitten pumppaamme ilmaa kellon alta pumpulla. Pallon kuori, jonka ympärillä ilma harvenee, turpoaa vähitellen ja ottaa tavallisen pallon muodon.
Kuinka selittää tämä kokemus?
Painekaasun varastointiin ja kuljetukseen käytetään erityisiä kestäviä terässylintereitä.
Kokeessamme liikkuvat kaasumolekyylit osuivat jatkuvasti pallon seiniin sisä- ja ulkopuolelta. Kun ilmaa pumpataan ulos, pallon kuoren ympärillä olevassa kellossa olevien molekyylien määrä vähenee. Mutta pallon sisällä heidän lukumääränsä ei muutu. Siksi molekyylien iskujen määrä kuoren ulkoseiniin tulee pienemmäksi kuin sisäseiniin kohdistuvien iskujen määrä. Palloa täytetään, kunnes sen kumikuoren kimmovoima on yhtä suuri kuin kaasun painevoima. Pallon kuori ottaa pallon muodon. Tämä osoittaa sen kaasu painaa sen seiniä tasaisesti kaikkiin suuntiin. Toisin sanoen molekyyliiskujen määrä pinta-alan neliösenttimetriä kohti on sama kaikkiin suuntiin. Sama paine kaikkiin suuntiin on ominaista kaasulle ja on seurausta valtavan määrän molekyylien satunnaisesta liikkeestä.
Yritetään pienentää kaasun tilavuutta, mutta niin, että sen massa pysyy muuttumattomana. Tämä tarkoittaa, että jokaisessa kaasun kuutiosenttimetrissä on enemmän molekyylejä, kaasun tiheys kasvaa. Silloin molekyylien seiniin kohdistuvien vaikutusten määrä kasvaa, eli kaasun paine kasvaa. Tämä voidaan vahvistaa kokemuksella.
Kuvan päällä a Kuvassa on lasiputki, jonka toinen pää on peitetty ohuella kumikalvolla. Putkeen työnnetään mäntä. Kun mäntä työnnetään sisään, putken ilman tilavuus pienenee, eli kaasu puristuu. Kumikalvo pullistuu ulospäin, mikä osoittaa, että ilmanpaine putkessa on kasvanut.
Päinvastoin, kun saman kaasumassan tilavuus kasvaa, molekyylien määrä jokaisessa kuutiosenttimetrissä vähenee. Tämä vähentää iskujen määrää astian seiniin - kaasun paine pienenee. Todellakin, kun mäntä vedetään ulos putkesta, ilman tilavuus kasvaa, kalvo taipuu astian sisällä. Tämä osoittaa ilmanpaineen laskun putkessa. Sama ilmiö havaittaisiin, jos putkessa ilman sijasta olisi jotain muuta kaasua.
Niin, kun kaasun tilavuus pienenee, sen paine kasvaa ja tilavuuden kasvaessa paine laskee edellyttäen, että kaasun massa ja lämpötila pysyvät muuttumattomina.
Miten kaasun paine muuttuu, kun sitä kuumennetaan vakiotilavuudessa? Tiedetään, että kaasumolekyylien liikenopeus kasvaa kuumennettaessa. Liikkuessaan nopeammin molekyylit osuvat suonen seinämiin useammin. Lisäksi jokainen molekyylin vaikutus seinään on vahvempi. Tämän seurauksena astian seinämiin kohdistuu enemmän painetta.
Siten, Kaasun paine suljetussa astiassa on sitä suurempi mitä korkeampi kaasun lämpötila on, edellyttäen, että kaasun massa ja tilavuus eivät muutu.
Näistä kokeista voidaan päätellä, että kaasun paine on suurempi, mitä useammin ja vahvemmin molekyylit osuvat astian seinämiin .
Kaasujen varastointia ja kuljetusta varten ne puristetaan voimakkaasti. Samaan aikaan niiden paine kasvaa, kaasut on suljettava erityisiin, erittäin kestäviin sylintereihin. Tällaiset sylinterit sisältävät esimerkiksi paineilmaa sukellusveneissä, happea käytetään metallien hitsauksessa. Tietenkin on aina muistettava, että kaasupulloja ei voi lämmittää, varsinkaan kun ne on täytetty kaasulla. Koska, kuten jo ymmärrämme, räjähdys voi tapahtua erittäin epämiellyttävin seurauksin.
Pascalin laki.
Paine välittyy jokaiseen nesteen tai kaasun pisteeseen.
Männän paine välittyy jokaiseen pallon täyttävän nesteen pisteeseen.
Nyt kaasua.
Toisin kuin kiinteät aineet, nesteen ja kaasun yksittäiset kerrokset ja pienet hiukkaset voivat liikkua vapaasti suhteessa toisiinsa kaikkiin suuntiin. Riittää esimerkiksi puhaltaa kevyesti veden pintaan lasissa, jotta vesi pääsee liikkumaan. Aaltoilua ilmestyy joelle tai järvelle pienimmässäkin tuulessa.
Kaasun ja nestemäisten hiukkasten liikkuvuus selittää sen niihin syntyvä paine ei välity ainoastaan voiman suunnassa, vaan joka pisteessä. Tarkastellaanpa tätä ilmiötä tarkemmin.
Kuvassa, a kaasua (tai nestettä) sisältävä astia on kuvattu. Hiukkaset jakautuvat tasaisesti koko astiaan. Alus on suljettu männällä, joka voi liikkua ylös ja alas.
Vähän voimaa käyttämällä saadaan mäntä liikkumaan hieman sisäänpäin ja puristamaan kaasu (neste) suoraan sen alapuolelle. Sitten hiukkaset (molekyylit) sijaitsevat tässä paikassa tiheämmin kuin ennen (kuva, b). Liikkuvuuden vuoksi kaasuhiukkaset liikkuvat kaikkiin suuntiin. Tämän seurauksena niiden sijoittelu muuttuu jälleen yhtenäiseksi, mutta tiheämmäksi kuin ennen (kuva c). Siksi kaasun paine kasvaa kaikkialla. Tämä tarkoittaa, että lisäpaine siirtyy kaikkiin kaasun tai nesteen hiukkasiin. Joten jos kaasun (nesteen) paine itse männän lähellä kasvaa 1 Pa, niin kaikissa kohdissa sisällä kaasun tai nesteen paine on yhtä paljon suurempi kuin ennen. Astian seinämiin, pohjaan ja mäntään kohdistuva paine kasvaa 1 Pa.
Nesteeseen tai kaasuun kohdistuva paine välittyy mihin tahansa pisteeseen tasaisesti kaikkiin suuntiin .
Tätä lausuntoa kutsutaan Pascalin laki.
Pascalin lain perusteella on helppo selittää seuraavat kokeet.
Kuvassa on ontto pallo, jossa on pieniä reikiä eri paikoissa. Palloon on kiinnitetty putki, johon työnnetään mäntä. Jos vedät vettä palloon ja työnnät männän putkeen, vettä virtaa kaikista pallon rei'istä. Tässä kokeessa mäntä painaa putkessa olevan veden pintaa. Männän alla olevat vesihiukkaset tiivistyessään siirtävät paineensa muihin syvemmällä oleviin kerroksiin. Siten männän paine välittyy jokaiseen pallon täyttävän nesteen pisteeseen. Tämän seurauksena osa vedestä työnnetään ulos pallosta identtisten virtojen muodossa, jotka virtaavat kaikista rei'istä.
Jos pallo on täynnä savua, niin kun mäntä työnnetään putkeen, identtiset savuvirrat alkavat tulla ulos kaikista pallon rei'istä. Tämä vahvistaa sen ja kaasut välittävät niihin muodostuvan paineen tasaisesti kaikkiin suuntiin.
Paine nesteessä ja kaasussa.
Nesteen painon alaisena putken kumipohja painuu.
Nesteisiin, kuten kaikkiin Maan kappaleisiin, painovoima vaikuttaa. Siksi jokainen astiaan kaadettu nestekerros luo painollaan painetta, joka Pascalin lain mukaan välittyy kaikkiin suuntiin. Siksi nesteen sisällä on painetta. Tämä voidaan varmistaa kokemuksella.
Kaada vesi lasiputkeen, jonka pohjareikä on suljettu ohuella kumikalvolla. Nesteen painon alla putken pohja taipuu.
Kokemus osoittaa, että mitä korkeampi vesipatsas kumikalvon yläpuolella on, sitä enemmän se painuu. Mutta joka kerta kumipohjan painumisen jälkeen putkessa oleva vesi tasapainottuu (pysähtyy), koska painovoiman lisäksi venytetyn kumikalvon elastinen voima vaikuttaa veteen.
Kumikalvoon vaikuttavat voimat |
ovat samat molemmin puolin. |
Kuva.
Pohja siirtyy pois sylinteristä painovoiman siihen kohdistuvan paineen vuoksi.
Lasketaan kumipohjainen putki, johon vesi kaadetaan, toiseen, leveämpään astiaan, jossa on vettä. Näemme, että kun putkea lasketaan alas, kumikalvo vähitellen suoristuu. Kalvon täydellinen suoristus osoittaa, että siihen vaikuttavat voimat ylhäältä ja alhaalta ovat yhtä suuret. Kalvon täydellinen suoristus tapahtuu, kun putken ja astian vedenpinnat ovat samat.
Sama koe voidaan suorittaa putkella, jossa kumikalvo sulkee sivuaukon kuvan a mukaisesti. Upota tämä vesiputki toiseen vesiastiaan kuvan osoittamalla tavalla, b. Huomaamme, että kalvo suoristuu uudelleen heti, kun putken ja astian vedenpinnat ovat samat. Tämä tarkoittaa, että kumikalvoon vaikuttavat voimat ovat samat kaikilta puolilta.
Ota astia, jonka pohja voi pudota. Laitetaan se vesipurkkiin. Tässä tapauksessa pohja puristuu tiukasti astian reunaan eikä putoa. Sitä puristaa alhaalta ylöspäin suunnattu vedenpainevoima.
Kaadamme varovasti vettä astiaan ja tarkkailemme sen pohjaa. Heti kun veden taso astiassa on sama kuin purkin veden taso, se putoaa pois astiasta.
Erotushetkellä astiassa oleva nestepatsas painaa pohjaa ja paine välittyy alhaalta ylös saman korkean, mutta purkissa sijaitsevan nestepatsaan pohjalle. Molemmat paineet ovat samat, mutta pohja siirtyy pois sylinteristä oman painovoimansa vaikutuksesta siihen.
Kokeet vedellä kuvattiin yllä, mutta jos otamme veden sijasta mitä tahansa muuta nestettä, kokeen tulokset ovat samat.
Kokeilut siis osoittavat sen nesteen sisällä on painetta, ja samalla tasolla se on sama kaikkiin suuntiin. Paine kasvaa syvyyden myötä.
Kaasut eivät tässä suhteessa eroa nesteistä, koska niillä on myös painoa. Mutta meidän on muistettava, että kaasun tiheys on satoja kertoja pienempi kuin nesteen tiheys. Kaasun paino astiassa on pieni, ja monissa tapauksissa sen "painon" paine voidaan jättää huomiotta.
Nesteen paineen laskeminen astian pohjassa ja seinissä.
Nesteen paineen laskeminen astian pohjassa ja seinissä.
Mieti, kuinka voit laskea nesteen paineen astian pohjassa ja seinissä. Ratkaistaan ensin suorakaiteen muotoisen suuntaissärmiön muotoisen aluksen tehtävä.
Pakottaa F, jolla tähän astiaan kaadettu neste painaa sen pohjaa, on yhtä suuri kuin paino P astiassa olevaa nestettä. Nesteen paino voidaan määrittää tietämällä sen massa. m. Kuten tiedät, massa voidaan laskea kaavalla: m = ρ V. Valitsemamme astiaan kaadetun nesteen määrä on helppo laskea. Jos nestepatsaan korkeus astiassa on merkitty kirjaimella h, ja aluksen pohjan pinta-ala S, sitten V = S h.
Nestemäinen massa m = ρ V, tai m = ρ S h .
Tämän nesteen paino P = gm, tai P = g ρ S h.
Koska nestepatsaan paino on yhtä suuri kuin voima, jolla neste puristaa astian pohjaa, jakamalla paino P Aukiolle S, saamme nestepaineen p:
p = P/S tai p = g ρ S h/S,
Olemme saaneet kaavan astian pohjassa olevan nesteen paineen laskemiseksi. Tästä kaavasta voidaan nähdä, että nesteen paine astian pohjalla riippuu vain nestepatsaan tiheydestä ja korkeudesta.
Siksi johdetun kaavan mukaan on mahdollista laskea astiaan kaadetun nesteen paine missä tahansa muodossa(Tarkasti ottaen laskelmamme soveltuu vain suoran prisman ja sylinterin muotoisille astioille. Instituutin fysiikan kursseilla todettiin, että kaava pätee myös mielivaltaisen muotoiselle astialle). Lisäksi sitä voidaan käyttää laskemaan astian seinämiin kohdistuvaa painetta. Nesteen sisällä oleva paine, mukaan lukien paine alhaalta ylös, lasketaan myös tällä kaavalla, koska paine samalla syvyydellä on sama kaikkiin suuntiin.
Laskettaessa painetta kaavalla p = gph tarvitsevat tiheyttä ρ ilmaistaan kilogrammoina kuutiometriä kohti (kg / m 3) ja nestepatsaan korkeutta h- metreinä (m), g\u003d 9,8 N / kg, niin paine ilmaistaan pascaleina (Pa).
Esimerkki. Määritä öljynpaine säiliön pohjassa, jos öljypylvään korkeus on 10 m ja tiheys 800 kg/m 3 .
Kirjataan ylös ongelman tila ja kirjoitetaan se ylös.
Annettu :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Päätös :
p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80 000 Pa ≈ 80 kPa.
Vastaus : p ≈ 80 kPa.
Kommunikoivat alukset.
Kommunikoivat alukset.
Kuvassa kaksi astiaa, jotka on yhdistetty toisiinsa kumiputkella. Tällaisia aluksia kutsutaan kommunikoida. Kastelukannu, teekannu, kahvipannu ovat esimerkkejä kommunikoivista astioista. Kokemuksesta tiedämme, että esimerkiksi kastelukannuun kaadettu vesi seisoo aina samalla tasolla nokassa ja sisällä.
Yhteydenpitoalukset ovat meille yhteisiä. Se voi olla esimerkiksi teekannu, kastelukannu tai kahvipannu. |
Homogeenisen nesteen pinnat asennetaan samalle tasolle minkä tahansa muotoisissa yhteyksissä olevissa astioissa. |
Eritiheyksisiä nesteitä. |
Kommunikoivien alusten kanssa voidaan tehdä seuraava yksinkertainen koe. Kokeen alussa puristamme kumiputken keskelle ja kaadamme vettä yhteen putkesta. Sitten avaamme puristimen ja vesi virtaa välittömästi toiseen putkeen, kunnes molempien putkien vesipinnat ovat samalla tasolla. Voit kiinnittää yhden putkesta jalustaan ja nostaa, laskea tai kallistaa toista eri suuntiin. Ja tässä tapauksessa heti, kun neste rauhoittuu, sen tasot molemmissa putkissa tasoittuvat.
Minkä tahansa muotoisissa ja poikkileikkauksellisissa kommunikaatioastioissa homogeenisen nesteen pinnat asetetaan samalle tasolle(edellyttäen, että ilmanpaine nesteen päällä on sama) (Kuva 109).
Tämä voidaan perustella seuraavasti. Neste on levossa liikkumatta astiasta toiseen. Tämä tarkoittaa, että paineet molemmissa astioissa ovat samat kaikilla tasoilla. Molemmissa astioissa oleva neste on sama, eli sillä on sama tiheys. Siksi sen korkeuksien on myös oltava samat. Kun nostamme yhtä astiaa tai lisäämme siihen nestettä, paine siinä kasvaa ja neste siirtyy toiseen astiaan, kunnes paineet tasapainottuvat.
Jos yhden tiheyden nestettä kaadetaan yhteen kommunikoivista astioista ja toisen tiheyden kaadetaan toiseen, niin tasapainotilassa näiden nesteiden tasot eivät ole samat. Ja tämä on ymmärrettävää. Tiedämme, että nesteen paine astian pohjalla on suoraan verrannollinen kolonnin korkeuteen ja nesteen tiheyteen. Ja tässä tapauksessa nesteiden tiheydet ovat erilaisia.
Samanlaisilla paineilla suuremman tiheyden omaavan nestepatsaan korkeus on pienempi kuin tiheydeltään pienemmän nestepatsaan korkeus (kuva).
Kokea. Kuinka määrittää ilman massa.
Ilman paino. Ilmakehän paine.
ilmanpaineen olemassaolo.
Ilmakehän paine on suurempi kuin harvennetun ilman paine astiassa.
Painovoima vaikuttaa ilmaan, samoin kuin mihin tahansa maan päällä sijaitsevaan kappaleeseen, ja siksi ilmalla on painoa. Ilman paino on helppo laskea, kun tietää sen massan.
Näytämme kokemuksella, kuinka ilmamassa lasketaan. Ota tätä varten vahva lasipallo korkilla ja kumiputki, jossa on puristin. Pumpaamme siitä ilmaa pumpulla, puristamme putken puristimella ja tasapainotamme sen vaa'alla. Avaa sitten kumiputken puristin ja anna ilmaa sen sisään. Tässä tapauksessa vaakojen tasapaino häiriintyy. Sen palauttamiseksi sinun on asetettava painot toiselle vaaka-astialle, jonka massa on yhtä suuri kuin pallon tilavuudessa olevan ilman massa.
Kokeet ovat osoittaneet, että lämpötilassa 0 ° C ja normaalissa ilmanpaineessa ilmamassa, jonka tilavuus on 1 m 3, on 1,29 kg. Tämän ilman paino on helppo laskea:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Maata ympäröivää ilmavaippaa kutsutaan tunnelmaa (kreikasta. tunnelmaa höyryä, ilmaa ja pallo- pallo).
Keinotekoisten maasatelliittien lennon havainnot osoittavat, että ilmakehä ulottuu useiden tuhansien kilometrien korkeuteen.
Painovoiman vaikutuksesta ilmakehän ylemmät kerrokset, kuten valtamerivesi, puristavat alempia kerroksia. Suoraan Maan vieressä oleva ilmakerros puristuu eniten ja siirtää Pascalin lain mukaan siihen muodostuvan paineen kaikkiin suuntiin.
Tämän seurauksena maan pinta ja sillä sijaitsevat kappaleet kokevat ilman koko paksuuden paineen tai, kuten sellaisissa tapauksissa yleensä sanotaan, kokevat Ilmakehän paine .
Ilmanpaineen olemassaolo voidaan selittää monilla ilmiöillä, joita kohtaamme elämässä. Tarkastellaanpa joitain niistä.
Kuvassa on lasiputki, jonka sisällä on mäntä, joka sopii tiukasti putken seiniä vasten. Putken pää upotetaan veteen. Jos nostat mäntää, vesi nousee sen takaa.
Tätä ilmiötä käytetään vesipumpuissa ja joissakin muissa laitteissa.
Kuvassa on sylinterimäinen astia. Se on suljettu korkilla, johon työnnetään hanallinen putki. Ilma pumpataan ulos astiasta pumpun avulla. Putken pää laitetaan sitten veteen. Jos nyt avaat hanan, vesi roiskuu suihkulähteessä astian sisäpuolelle. Vesi pääsee astiaan, koska ilmanpaine on suurempi kuin säiliössä olevan ilman paine.
Miksi maan ilmakuori on olemassa.
Kuten kaikki kappaleet, maapallon ilmavaipan muodostavat kaasumolekyylit houkuttelevat Maata.
Mutta miksi ne eivät sitten kaikki putoa maan pinnalle? Miten maan ilmakuori ja sen ilmakehä säilyvät? Tämän ymmärtämiseksi meidän on otettava huomioon, että kaasujen molekyylit ovat jatkuvassa ja satunnaisessa liikkeessä. Mutta sitten herää toinen kysymys: miksi nämä molekyylit eivät lennä pois maailmanavaruuteen, eli avaruuteen.
Poistuakseen kokonaan maasta molekyylin, kuten avaruusaluksen tai raketin, on oltava erittäin suuri (vähintään 11,2 km/s). Tämä ns toinen pakonopeus. Useimpien molekyylien nopeus Maan ilmaverhossa on paljon pienempi kuin tämä kosminen nopeus. Siksi suurin osa niistä on sidottu Maahan painovoiman vaikutuksesta, vain vähäinen määrä molekyylejä lentää Maan yli avaruuteen.
Molekyylien satunnainen liike ja painovoiman vaikutus niihin johtaa siihen, että kaasumolekyylit "kelluvat" avaruudessa lähellä Maata muodostaen ilmakuoren tai meille tunteman ilmakehän.
Mittaukset osoittavat, että ilman tiheys pienenee nopeasti korkeuden myötä. Joten 5,5 km:n korkeudella Maan yläpuolella ilman tiheys on 2 kertaa pienempi kuin sen tiheys maan pinnalla, 11 km:n korkeudessa - 4 kertaa vähemmän jne. Mitä korkeampi, sitä harvinaisempi ilma. Ja lopuksi, ylimmissä kerroksissa (satoja ja tuhansia kilometrejä Maan yläpuolella) ilmakehä muuttuu vähitellen ilmattomaksi avaruuteen. Maan ilmakuorella ei ole selkeää rajaa.
Tarkkaan ottaen painovoiman vaikutuksesta kaasun tiheys missään suljetussa astiassa ei ole sama koko astian tilavuudessa. Astian pohjassa kaasun tiheys on suurempi kuin sen yläosissa, ja siksi paine astiassa ei ole sama. Se on suurempi aluksen pohjassa kuin yläosassa. Astiassa olevan kaasun osalta tämä tiheys- ja paineero on kuitenkin niin pieni, että se voidaan monissa tapauksissa jättää kokonaan huomioimatta, vain huomioi se. Mutta useiden tuhansien kilometrien yli ulottuvalla ilmakehällä ero on merkittävä.
Ilmanpaineen mittaus. Torricellin kokemus.
Ilmakehän painetta on mahdotonta laskea nestepatsaan paineen laskentakaavalla (§ 38). Tällaista laskelmaa varten sinun on tiedettävä ilmakehän korkeus ja ilman tiheys. Mutta ilmakehällä ei ole tarkkaa rajaa, ja ilman tiheys eri korkeuksilla on erilainen. Ilmanpaine voidaan kuitenkin mitata italialaisen tiedemiehen 1600-luvulla ehdottaman kokeen avulla. Evangelista Torricelli Galileon opiskelija.
Torricellin koe on seuraava: noin 1 m pitkä lasiputki, joka on sinetöity toisesta päästä, täytetään elohopealla. Sitten putken toinen pää tiukasti suljetaan, se käännetään ympäri ja lasketaan elohopeakuppiin, jossa tämä putken pää avataan elohopean tason alle. Kuten kaikissa nestekokeissa, osa elohopeasta kaadetaan kuppiin ja osa siitä jää putkeen. Putkeen jäävän elohopeapylvään korkeus on noin 760 mm. Putken sisällä ei ole ilmaa elohopean yläpuolella, on ilmaton tila, joten mikään kaasu ei kohdista ylhäältä painetta tämän putken sisällä olevaan elohopeapylvääseen eikä vaikuta mittauksiin.
Torricelli, joka ehdotti yllä kuvattua kokemusta, antoi myös selityksensä. Ilmakehä painaa kupissa olevan elohopean pintaa. Merkurius on tasapainossa. Tämä tarkoittaa, että paine putkessa on aa 1 (katso kuva) on yhtä suuri kuin ilmanpaine. Kun ilmanpaine muuttuu, myös elohopeapatsaan korkeus putkessa muuttuu. Paineen kasvaessa kolonni pitenee. Kun paine laskee, elohopeapatsaan korkeus laskee.
Putken paine tasolla aa1 syntyy putkessa olevan elohopeapatsaan painosta, koska putken yläosassa ei ole ilmaa elohopean yläpuolella. Tästä seuraa siis ilmakehän paine on yhtä suuri kuin putkessa olevan elohopeapatsaan paine , eli
p atm = p elohopeaa.
Mitä suurempi ilmakehän paine, sitä korkeampi elohopeapatsas Torricellin kokeessa. Siksi käytännössä ilmanpainetta voidaan mitata elohopeapatsaan korkeudella (millimetreinä tai senttimetreinä). Jos esimerkiksi ilmanpaine on 780 mm Hg. Taide. (he sanovat "elohopeamillimetrejä"), tämä tarkoittaa, että ilma tuottaa saman paineen kuin pystysuora elohopeapylväs, jonka korkeus on 780 mm.
Siksi tässä tapauksessa 1 millimetri elohopeaa (1 mm Hg) otetaan ilmakehän paineen yksikkönä. Etsitään tämän yksikön ja meille tuntemamme yksikön välinen suhde - pascal(Pa).
Elohopeapatsaan ρ, jonka korkeus on 1 mm, paine on:
p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13 600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Eli 1 mm Hg. Taide. = 133,3 Pa.
Tällä hetkellä ilmanpaine mitataan yleensä hehtopascaleina (1 hPa = 100 Pa). Esimerkiksi säätiedotteet voivat ilmoittaa, että paine on 1013 hPa, mikä on sama kuin 760 mmHg. Taide.
Tarkkailemalla päivittäin elohopeapylvään korkeutta putkessa Torricelli havaitsi, että tämä korkeus muuttuu, eli ilmakehän paine ei ole vakio, se voi nousta ja laskea. Torricelli huomasi myös, että ilmanpaine liittyy sään muutoksiin.
Jos kiinnität pystysuoran asteikon Torricellin kokeessa käytettyyn elohopeaputkeen, saat yksinkertaisimman laitteen - elohopeabarometri (kreikasta. baros- raskaus, metroo- mittaa). Sitä käytetään ilmanpaineen mittaamiseen.
Barometri - aneroidi.
Käytännössä ilmanpaineen mittaamiseen käytetään metallibarometriä, ns aneroidi (käännetty kreikasta - aneroidi). Barometria kutsutaan niin, koska se ei sisällä elohopeaa.
Aneroidin ulkonäkö on esitetty kuvassa. Sen pääosa on metallilaatikko 1, jossa on aaltomainen (aaltomainen) pinta (katso toinen kuva). Tästä laatikosta pumpataan ilmaa, ja jotta ilmanpaine ei murskaa laatikkoa, sen kansi 2 vedetään ylös jousella. Ilmanpaineen noustessa kansi taipuu alaspäin ja kiristää jousta. Kun paine laskee, jousi suoristaa kannen. Jouseen on kiinnitetty nuoli-osoitin 4 voimansiirtomekanismin 3 avulla, joka liikkuu paineen muuttuessa oikealle tai vasemmalle. Nuolen alle on kiinnitetty asteikko, jonka jaot on merkitty elohopeabarometrin osoitteiden mukaan. Joten luku 750, jota vasten aneroidinen neula seisoo (katso kuva), osoittaa, että elohopeabarometrin elohopeapylvään korkeus on tällä hetkellä 750 mm.
Siksi ilmanpaine on 750 mm Hg. Taide. tai ≈ 1000 hPa.
Ilmanpaineen arvo on erittäin tärkeä tulevien päivien sään ennustamisessa, koska ilmanpaineen muutokset liittyvät sään muutoksiin. Ilmapuntari on välttämätön väline meteorologisiin havaintoihin.
Ilmanpaine eri korkeuksissa.
Nesteessä paine, kuten tiedämme, riippuu nesteen tiheydestä ja sen kolonnin korkeudesta. Alhaisen kokoonpuristuvuuden vuoksi nesteen tiheys eri syvyyksissä on lähes sama. Siksi painetta laskettaessa pidämme sen tiheyttä vakiona ja otamme huomioon vain korkeuden muutoksen.
Kaasuilla tilanne on monimutkaisempi. Kaasut ovat erittäin puristuvia. Ja mitä enemmän kaasua puristetaan, sitä suurempi on sen tiheys ja sitä suurempi paine se tuottaa. Loppujen lopuksi kaasun paine syntyy sen molekyylien vaikutuksesta kehon pintaan.
Maan pinnan lähellä olevat ilmakerrokset puristuvat kaikkien niiden yläpuolella olevien ilmakerrosten toimesta. Mutta mitä korkeampi ilmakerros pinnasta, sitä heikommin se puristuu, sitä pienempi on sen tiheys. Siksi sitä vähemmän painetta se tuottaa. Jos esimerkiksi ilmapallo kohoaa maan pinnan yläpuolelle, ilmapalloon kohdistuva ilmanpaine pienenee. Tämä ei tapahdu vain siksi, että ilmapylvään korkeus sen yläpuolella pienenee, vaan myös siksi, että ilman tiheys pienenee. Se on pienempi ylhäältä kuin alhaalta. Siksi ilmanpaineen riippuvuus korkeudesta on monimutkaisempi kuin nesteiden.
Havainnot osoittavat, että ilmanpaine merenpinnan tasolla sijaitsevilla alueilla on keskimäärin 760 mm Hg. Taide.
Ilmakehän painetta, joka vastaa 760 mm korkean elohopeapylvään painetta 0 °C:n lämpötilassa, kutsutaan normaaliksi ilmanpaineeksi..
normaali ilmanpaine vastaa 101 300 Pa = 1013 hPa.
Mitä korkeampi korkeus, sitä pienempi paine.
Pienillä nousuilla, keskimäärin jokaista 12 m nousua kohden paine laskee 1 mm Hg. Taide. (tai 1,33 hPa).
Kun tiedetään paineen riippuvuus korkeudesta, on mahdollista määrittää korkeus merenpinnan yläpuolella muuttamalla barometrin lukemia. Aneroideja, joiden asteikko voi mitata suoraan korkeuden merenpinnasta, kutsutaan nimellä korkeusmittarit . Niitä käytetään ilmailussa ja vuoristokiipeilyssä.
Painemittarit.
Tiedämme jo, että barometreja käytetään ilmanpaineen mittaamiseen. Ilmakehän painetta suurempien tai pienempien paineiden mittaamiseksi painemittarit (kreikasta. manos- harvinainen, huomaamaton metroo- mittaa). Painemittarit ovat nestettä ja metalli-.
|
|
Harkitse ensin laitetta ja toimintaa avoin nestemanometri. Se koostuu kaksijalkaisesta lasiputkesta, johon kaadetaan nestettä. Neste asennetaan molempiin polviin samalle tasolle, koska vain ilmakehän paine vaikuttaa sen pintaan astian polvissa.
Ymmärtääksesi, kuinka tällainen painemittari toimii, se voidaan yhdistää kumiputkella pyöreään litteään laatikkoon, jonka toinen puoli on peitetty kumikalvolla. Jos painat sormella kalvoa, nestetaso laatikkoon liitetyssä painemittarin polvessa laskee ja toisessa polvessa nousee. Mikä selittää tämän?
Kalvon painaminen lisää ilmanpainetta laatikossa. Pascalin lain mukaan tämä paineen nousu siirtyy nesteeseen painemittarin polvessa, joka on kiinnitetty laatikkoon. Siksi nesteen paine tässä polvessa on suurempi kuin toisessa, jossa vain ilmakehän paine vaikuttaa nesteeseen. Tämän ylipaineen voimalla neste alkaa liikkua. Polvessa, jossa on paineilma, neste putoaa, toisessa se nousee. Neste tulee tasapainoon (pysähtymään), kun paineilman ylipaine tasapainotetaan paineella, jonka ylimääräinen nestepatsas tuottaa painemittarin toisessa haarassa.
Mitä voimakkaampi paine kalvoon kohdistuu, sitä suurempi on ylimääräinen nestepatsas, sitä suurempi on sen paine. Siten, paineen muutos voidaan arvioida tämän ylimääräisen kolonnin korkeuden perusteella.
Kuvassa näkyy, kuinka tällainen painemittari voi mitata paineen nesteen sisällä. Mitä syvemmälle putki upotetaan nesteeseen, sitä suuremmaksi nestepylväiden korkeusero manometrin polvissa tulee., joten, siis ja neste tuottaa enemmän painetta.
Jos asennat laitekotelon johonkin syvyyteen nesteen sisään ja käännät sitä kalvolla ylös, sivuttain ja alas, painemittarin lukemat eivät muutu. Näin sen pitäisi olla, koska samalla tasolla nesteen sisällä paine on sama kaikkiin suuntiin.
Kuvassa näkyy metallinen manometri . Tällaisen painemittarin pääosa on putkeen taivutettu metalliputki 1 , jonka toinen pää on suljettu. Putken toinen pää hanalla 4 on yhteydessä astiaan, jossa paine mitataan. Kun paine kasvaa, putki taipuu. Sen suljetun pään liike vivulla 5 ja vaihteet 3 siirtyi ampujalle 2 liikkuvat instrumentin asteikolla. Kun paine laskee, putki joustavuuden vuoksi palaa edelliseen asentoonsa ja nuoli palaa asteikon nollajakoon.
Mäntä nestepumppu.
Aiemmin tarkastelemassamme kokeessa (§ 40) havaittiin, että vesi lasiputkessa nousi ilmakehän paineen vaikutuksesta männän taakse. Tämä toiminta perustuu mäntä pumput.
Pumppu on esitetty kaavamaisesti kuvassa. Se koostuu sylinteristä, jonka sisällä menee ylös ja alas kiinnittyen tiukasti aluksen seiniin, mäntään 1 . Venttiilit on asennettu sylinterin alaosaan ja itse mäntään. 2 avautuu vain ylöspäin. Kun mäntä liikkuu ylöspäin, vesi pääsee putkeen ilmanpaineen vaikutuksesta, nostaa pohjaventtiiliä ja siirtyy männän taakse.
Kun mäntä liikkuu alas, männän alla oleva vesi painaa pohjaventtiiliä ja se sulkeutuu. Samanaikaisesti veden paineen alaisena männän sisällä oleva venttiili aukeaa ja vesi virtaa männän yläpuolella olevaan tilaan. Männän seuraavalla liikkeellä ylöspäin nousee myös sen yläpuolella oleva vesi sen mukana olevalle paikalle, joka valuu poistoputkeen. Samanaikaisesti männän taakse nousee uusi osa vettä, joka, kun mäntä myöhemmin lasketaan alas, on sen yläpuolella, ja tämä koko toimenpide toistetaan uudestaan ja uudestaan pumpun käydessä.
Hydraulinen puristin.
Pascalin lain avulla voit selittää toiminnan hydraulinen kone (kreikasta. hydrauliikka- vesi). Nämä ovat koneita, joiden toiminta perustuu nesteiden liikkeen ja tasapainon lakeihin.
Hydraulikoneen pääosa on kaksi halkaisijaltaan erilaista sylinteriä, jotka on varustettu männillä ja liitäntäputkella. Mäntien ja putken alla oleva tila on täytetty nesteellä (yleensä mineraaliöljyllä). Nestepatsaiden korkeudet molemmissa sylintereissä ovat samat niin kauan kuin mäntiin ei vaikuta voimia.
Oletetaan nyt, että voimat F 1 ja F 2 - mäntiin vaikuttavat voimat, S 1 ja S 2 - mäntien alueet. Ensimmäisen (pienen) männän alla oleva paine on p 1 = F 1 / S 1 ja toisen alla (iso) p 2 = F 2 / S 2. Pascalin lain mukaan levossa olevan nesteen paine välittyy tasaisesti kaikkiin suuntiin, ts. p 1 = p 2 tai F 1 / S 1 = F 2 / S 2, mistä:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Siksi voimaa F 2 niin paljon enemmän tehoa F 1 , Kuinka monta kertaa suurempi on suuren männän pinta-ala kuin pienen männän pinta-ala?. Esimerkiksi jos suuren männän pinta-ala on 500 cm 2 ja pienen männän 5 cm 2 ja pieneen mäntään vaikuttaa 100 N:n voima, niin 100 kertaa suurempi voima vaikuttaa mäntään. suurempi mäntä, eli 10 000 N.
Siten hydraulikoneen avulla on mahdollista tasapainottaa suuri voima pienellä voimalla.
Asenne F 1 / F 2 näyttää voimakkuuden lisääntymisen. Esimerkiksi yllä olevassa esimerkissä voimassa oleva vahvistus on 10 000 N / 100 N = 100.
Puristamiseen (puristamiseen) käytetty hydraulikone on ns hydraulinen puristin .
Hydraulisia puristimia käytetään paikoissa, joissa tarvitaan paljon tehoa. Esimerkiksi öljyn puristamiseen siemenistä öljymyllyillä, vanerin, pahvin, heinän puristamiseen. Rauta- ja terästehtaalla hydraulipuristimista valmistetaan teräskoneen akseleita, ratapyöriä ja monia muita tuotteita. Nykyaikaiset hydraulipuristimet voivat kehittää kymmenien ja satojen miljoonien newtonien voiman.
Hydraulisen puristimen laite on esitetty kaavamaisesti kuvassa. Puristettava runko 1 (A) asetetaan alustalle, joka on yhdistetty suureen mäntään 2 (B). Pieni mäntä 3 (D) luo suuren paineen nesteeseen. Tämä paine välittyy jokaiseen sylinterit täyttävän nesteen pisteeseen. Siksi sama paine vaikuttaa toiseen, suureen mäntään. Mutta koska toisen (suuren) männän pinta-ala on suurempi kuin pienen, siihen vaikuttava voima on suurempi kuin mäntään 3 (D) vaikuttava voima. Tämän voiman vaikutuksesta mäntä 2 (B) nousee ylös. Kun mäntä 2 (B) nousee, runko (A) lepää kiinteää ylätasoa vasten ja puristuu kokoon. Painemittari 4 (M) mittaa nesteen paineen. Varoventtiili 5 (P) avautuu automaattisesti, kun nestepaine ylittää sallitun arvon.
Pienestä sylinteristä suureen nesteeseen pumpataan pienen männän 3 (D) toistuvilla liikkeillä. Tämä tehdään seuraavalla tavalla. Kun pientä mäntää (D) nostetaan, venttiili 6 (K) avautuu ja neste imetään männän alla olevaan tilaan. Kun pieni mäntä lasketaan alas nestepaineen vaikutuksesta, venttiili 6 (K) sulkeutuu ja venttiili 7 (K") avautuu ja neste kulkee suureen astiaan.
Veden ja kaasun vaikutus niihin upotettuun kehoon.
Veden alla voimme helposti nostaa kiven, jota tuskin voi nostaa ilmaan. Jos upotat korkin veteen ja irrotat sen käsistäsi, se kelluu. Miten nämä ilmiöt voidaan selittää?
Tiedämme (§ 38), että neste painaa astian pohjaa ja seinämiä. Ja jos jokin kiinteä kappale asetetaan nesteen sisään, se joutuu myös paineen alaisiksi, kuten astian seinämät.
Harkitse voimia, jotka vaikuttavat nesteen puolelta siihen upotettuun kehoon. Päättelyn helpottamiseksi valitsemme kappaleen, joka on suuntaissärmiön muotoinen ja jonka kantat ovat samansuuntaiset nesteen pinnan kanssa (kuva). Kehon sivupintoihin vaikuttavat voimat ovat pareittain yhtä suuret ja tasapainottavat toisiaan. Näiden voimien vaikutuksesta keho puristuu. Mutta kehon ylä- ja alapuolelle vaikuttavat voimat eivät ole samat. Yläpinta painaa ylhäältä voimalla F 1 pylväs nestemäistä tallia h yksi . Alemman pinnan tasolla paine tuottaa nestepatsaan, jonka korkeus on h 2. Tämä paine, kuten tiedämme (§ 37), välittyy nesteen sisällä kaikkiin suuntiin. Siksi vartalon alapinnalla alhaalta ylöspäin voimalla F 2 painaa nestepatsaan korkealle h 2. Mutta h 2 lisää h 1, siis voimamoduuli F 2 muuta tehomoduulia F yksi . Siksi keho työnnetään ulos nesteestä voimalla F vyt, yhtä suuri kuin voimien ero F 2 - F 1, eli
|
|
Mutta S·h = V, jossa V on suuntaissärmiön tilavuus ja ρ W ·V = m W on nesteen massa suuntaissärmiön tilavuudessa. Siten, F vyt \u003d g m well \u003d P well, eli nostevoima on yhtä suuri kuin nesteen paino siihen upotetun kehon tilavuudessa(Kellukevoima on yhtä suuri kuin nesteen paino, jonka tilavuus on sama kuin siihen upotetun kehon tilavuus). Kehon nesteestä työntävän voiman olemassaolo on helppo havaita kokeellisesti. Kuvan päällä a esittää jouseen ripustettua runkoa, jonka päässä on nuoliosoitin. Nuoli osoittaa jalustan jousen kireyden. Kun ruumis päästetään veteen, jousi supistuu (kuva. b). Sama jousen supistuminen saadaan, jos vaikutat vartaloon alhaalta ylöspäin jollain voimalla, esimerkiksi painat sitä kädelläsi (nostat sitä). Siksi kokemus vahvistaa tämän nesteessä olevaan kehoon vaikuttava voima työntää kehon ulos nesteestä. Kaasuille, kuten tiedämme, Pascalin laki pätee myös. Niin kaasussa oleviin kappaleisiin kohdistuu voima, joka työntää ne ulos kaasusta. Tämän voiman vaikutuksesta ilmapallot nousevat ylös. Kappaleen kaasusta ulos työntävän voiman olemassaolo voidaan havaita myös kokeellisesti. Ripustamme lasipallon tai suuren korkilla suljetun pullon lyhennetylle astialle. Vaa'at ovat tasapainossa. Sitten pullon (tai pallon) alle asetetaan leveä astia niin, että se ympäröi koko pullon. Astia täytetään hiilidioksidilla, jonka tiheys on suurempi kuin ilman tiheys (siis hiilidioksidi painuu alas ja täyttää astian syrjäyttäen siitä ilmaa). Tässä tapauksessa vaakojen tasapaino häiriintyy. Kuppi, jossa on ripustettu pullo, nousee ylös (kuva). Hiilidioksidiin upotettu pullo kokee suuremman kelluntavoiman kuin se, joka vaikuttaa siihen ilmassa. Voima, joka työntää kappaleen ulos nesteestä tai kaasusta, on suunnattu vastakkain tähän kappaleeseen kohdistuvan painovoiman kanssa. Siksi prolkosmos). Tämä selittää, miksi vedessä nostamme joskus helposti ruumiita, joita tuskin pystymme pitämään ilmassa. Pieni kauha ja sylinterimäinen runko on ripustettu jouseen (kuva, a). Jalustassa oleva nuoli osoittaa jousen jatkeen. Se näyttää kehon painon ilmassa. Kun runko on nostettu, sen alle asetetaan tyhjennysastia, joka on täytetty nesteellä tyhjennysputken tasolle. Sen jälkeen vartalo upotetaan kokonaan nesteeseen (kuva, b). Jossa osa nesteestä, jonka tilavuus on yhtä suuri kuin kehon tilavuus, kaadetaan kaatoastiasta lasiin. Jousi supistuu ja jousen osoitin nousee osoittamaan kehon painon vähenemistä nesteessä. Tässä tapauksessa painovoiman lisäksi kehoon vaikuttaa toinen voima, joka työntää sen ulos nesteestä. Jos lasista tuleva neste kaadetaan ylempään ämpäriin (eli siihen, jonka runko syrjäytti), jousiosoitin palaa alkuasentoonsa (kuva, c).
Tämän kokemuksen perusteella voidaan päätellä, että voima, joka työntää kokonaan nesteeseen upotettua kappaletta, on yhtä suuri kuin nesteen paino tämän kappaleen tilavuudessa . Päädyimme samaan johtopäätökseen § 48:ssa. Jos samanlainen koe tehtäisiin kaasuun upotetulla keholla, se osoittaisi sen voima, joka työntää kehon ulos kaasusta, on myös yhtä suuri kuin kaasun paino, joka on otettu kehon tilavuuteen . Voimaa, joka työntää kappaleen nesteestä tai kaasusta, kutsutaan Archimedean voima, tiedemiehen kunniaksi Archimedes joka ensin viittasi sen olemassaoloon ja laski sen merkityksen. Kokemus on siis vahvistanut, että arkimedelainen (tai kelluva) voima on yhtä suuri kuin nesteen paino kehon tilavuudessa, ts. F A = P f = g m hyvin. Kehon syrjäyttämän nesteen massa m f voidaan ilmaista sen tiheydellä ρ w ja nesteeseen upotetun kappaleen tilavuudella V t (koska V l - kehon syrjäyttämän nesteen tilavuus on yhtä suuri kuin V t - nesteeseen upotetun kappaleen tilavuus), eli m W = ρ W V t. Sitten saadaan: F A= g ρ f · V t Siksi Archimedean voima riippuu nesteen tiheydestä, johon keho on upotettu, ja tämän kappaleen tilavuudesta. Mutta se ei riipu esimerkiksi nesteeseen upotetun kehon aineen tiheydestä, koska tämä määrä ei sisälly tuloksena olevaan kaavaan. Määritetään nyt nesteeseen (tai kaasuun) upotetun kappaleen paino. Koska kaksi kehoon vaikuttavaa voimaa on tässä tapauksessa suunnattu vastakkaisiin suuntiin (painovoima on alaspäin ja Arkhimedeen voima on ylöspäin), niin kehon paino nesteessä P 1 on pienempi kuin kehon paino tyhjiössä P = gm Arkhimedeen voimille F A = g m w (missä m w on kehon syrjäyttämän nesteen tai kaasun massa). Täten, jos ruumis upotetaan nesteeseen tai kaasuun, se menettää painoaan yhtä paljon kuin sen syrjäyttämä neste tai kaasu painaa. Esimerkki. Määritä kelluva voima, joka vaikuttaa kiveen, jonka tilavuus on 1,6 m 3 merivedessä. Kirjataan ylös ongelman tila ja ratkaistaan se. Kun kelluva kappale saavuttaa nesteen pinnan, sen edelleen ylöspäin suuntautuvan liikkeen myötä Arkhimedeen voima pienenee. Miksi? Mutta koska nesteeseen upotetun kehon osan tilavuus pienenee ja Arkhimedeen voima on yhtä suuri kuin nesteen paino siihen upotetun kehon osan tilavuudessa. Kun Arkhimedeen voima tulee yhtä suureksi kuin painovoima, kappale pysähtyy ja kelluu nesteen pinnalla, osittain upotettuna siihen. Tuloksena oleva johtopäätös on helppo varmistaa kokeellisesti. Kaada vettä tyhjennysastiaan tyhjennysputken tasolle asti. Sen jälkeen upotetaan kelluva kappale astiaan, ennen kuin se on punnittu ilmassa. Laskeutuessaan veteen keho syrjäyttää vettä, joka vastaa siihen upotetun kehon osan tilavuutta. Punnittuamme tämän veden huomaamme, että sen paino (Arkimedean voima) on yhtä suuri kuin kelluvaan kappaleeseen vaikuttava painovoima tai tämän kappaleen paino ilmassa. Kun olet tehnyt samat kokeet muiden kappaleiden kanssa, jotka kelluvat eri nesteissä - vedessä, alkoholissa, suolaliuoksessa, voit varmistaa, että jos ruumis kelluu nesteessä, niin sen syrjäyttämän nesteen paino on yhtä suuri kuin tämän kappaleen paino ilmassa. Se on helppo todistaa jos kiinteän kiinteän aineen tiheys on suurempi kuin nesteen tiheys, niin keho uppoaa sellaiseen nesteeseen. Tässä nesteessä kelluu kappale, jonka tiheys on pienempi. Esimerkiksi raudanpala uppoaa veteen, mutta kelluu elohopeassa. Kappale, jonka tiheys on yhtä suuri kuin nesteen tiheys, sen sijaan pysyy tasapainossa nesteen sisällä. Jää kelluu veden pinnalla, koska sen tiheys on pienempi kuin veden. Mitä pienempi kehon tiheys on nesteen tiheyteen verrattuna, sitä pienempi osa kehosta on upotettuna nesteeseen . Kun kehon ja nesteen tiheys on sama, keho kelluu nesteen sisällä missä tahansa syvyydessä. Astiassa on kaksi sekoittumatonta nestettä, esimerkiksi vesi ja kerosiini, tiheyksiensä mukaisesti: astian alaosassa - tiheämpi vesi (ρ = 1000 kg / m 3), päällä - kevyempi kerosiini (ρ = 800). kg/m3). Vesiympäristössä asuvien elävien organismien keskimääräinen tiheys eroaa vain vähän veden tiheydestä, joten niiden paino on lähes täysin tasapainotettu Arkhimedeen voiman avulla. Tämän ansiosta vesieläimet eivät tarvitse niin vahvoja ja massiivisia luurankoja kuin maanpäälliset. Samasta syystä vesikasvien rungot ovat joustavia. Kalan uimarakko muuttaa helposti tilavuuttaan. Kun kala laskeutuu lihasten avulla suureen syvyyteen ja siihen kohdistuva vedenpaine kasvaa, kupla supistuu, kalan kehon tilavuus pienenee, eikä se työnnä ylöspäin, vaan ui syvyyksissä. Siten kala voi tietyissä rajoissa säädellä sukelluksensa syvyyttä. Valaat säätelevät sukellussyvyyttään supistamalla ja laajentamalla keuhkokapasiteettiaan. Purjelaivoja.Joissa, järvissä, merissä ja valtamerissä kelluvat laivat on rakennettu erilaisista materiaaleista, joiden tiheys vaihtelee. Laivojen runko on yleensä valmistettu teräslevystä. Myös kaikki laivoille lujuutta antavat sisäiset kiinnikkeet on valmistettu metalleista. Laivojen rakentamiseen käytetään erilaisia materiaaleja, joilla on sekä korkeampi että pienempi tiheys verrattuna veteen. Mikä pitää laivat vedessä, ottaa kyytiin ja kuljettaa suuria kuormia? Kokeilu kelluvalla kappaleella (§ 50) osoitti, että ruumis syrjäyttää vedenalaisella osallaan niin paljon vettä, että tämä vesi on painoltaan yhtä suuri kuin ruumiin paino ilmassa. Tämä pätee myös kaikkiin laivoihin. Aluksen vedenalaisen osan syrjäyttämän veden paino on yhtä suuri kuin aluksen paino ilmassa lastin kanssa tai painovoima, joka vaikuttaa alukseen lastineen. Syvyys, johon alus on upotettu veteen, kutsutaan luonnos . Suurin sallittu syväys on merkitty aluksen runkoon punaisella viivalla nimeltä vesiviiva (Hollannin kielestä. vettä- vesi). Laivan upotettuna vesiviivaan syrjäyttämän veden painoa, joka on yhtä suuri kuin lastin kanssa alukseen vaikuttava painovoima, kutsutaan aluksen siirtymäksi.. Tällä hetkellä öljyn kuljetukseen rakennetaan aluksia, joiden uppouma on 5 10 6 kN ja enemmän, eli joiden massa on 500 000 tonnia (5 10 5 t) ja enemmän yhdessä lastin kanssa. Jos vähennämme uppoumasta itse laivan painon, saamme tämän aluksen kantokyvyn. Kantavuus osoittaa aluksen kuljettaman lastin painon. Laivanrakennus oli olemassa muinaisessa Egyptissä, Foinikiassa (foinikialaisten uskotaan olleen yksi parhaista laivanrakentajista), muinaisessa Kiinassa. Venäjällä laivanrakennus syntyi 1600- ja 1700-luvun vaihteessa. Pääasiassa rakennettiin sotalaivoja, mutta Venäjällä rakennettiin ensimmäinen jäänmurtaja, polttomoottorilla varustetut alukset ja ydinjäänmurtaja Arktika. Ilmailu.
Piirustus, joka kuvaa Montgolfier-veljesten ilmapalloa vuonna 1783: "Katso ja tarkat mitat Balloon Globesta, joka oli ensimmäinen." 1786 Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat haaveilleet voivansa lentää pilvien yläpuolella, uida ilmameressä purjehtiessaan merellä. Ilmailulle Aluksi käytettiin ilmapalloja, jotka täytettiin joko lämmitetyllä ilmalla tai vedyllä tai heliumilla. Ilmapallon nousemiseksi ilmaan on välttämätöntä, että Arkhimedeen voima (noste) F A, joka vaikutti palloon, oli enemmän kuin painovoima F raskas, ts. F A > F raskas Pallon noustessa siihen vaikuttava Archimedean voima pienenee ( F A = gρV), koska yläilmakehän tiheys on pienempi kuin maan pinnan tiheys. Korkeammalle nousemiseksi pallosta pudotetaan erityinen painolasti (paino), joka keventää palloa. Lopulta pallo saavuttaa suurimman nostokorkeutensa. Pallon laskemiseksi osa kaasusta vapautetaan sen kuoresta erityisellä venttiilillä. Vaakasuunnassa ilmapallo liikkuu vain tuulen vaikutuksesta, joten sitä kutsutaan ilmapallo (kreikasta ilmaa- ilmaa, stato-seisten). Ei niin kauan sitten valtavia ilmapalloja käytettiin tutkimaan ilmakehän ylempiä kerroksia, stratosfääriä - stratostaatit . Ennen kuin he oppivat rakentamaan suuria lentokoneita matkustajien ja rahdin kuljettamiseen ilmateitse, käytettiin ohjattuja ilmapalloja - ilmalaivoja. Niillä on pitkänomainen muoto, rungon alle on ripustettu gondoli moottorilla, joka käyttää potkuria. Ilmapallo ei vain nouse itsestään, vaan se voi myös nostaa jonkin verran lastia: hyttiä, ihmisiä, instrumentteja. Siksi, jotta voit selvittää, millaista kuormaa ilmapallo voi nostaa, on se määritettävä. nostovoima. Lennättäköön esimerkiksi heliumilla täytetty ilmapallo, jonka tilavuus on 40 m 3. Pallon kuoren täyttävän heliumin massa on yhtä suuri: Tämä tarkoittaa, että tämä pallo pystyy nostamaan 520 N - 71 N = 449 N painavan kuorman. Tämä on sen nostovoima. Saman tilavuuden, mutta vedyllä täytetty ilmapallo pystyy nostamaan 479 N:n kuorman. Tämä tarkoittaa, että sen nostovoima on suurempi kuin heliumilla täytetyn ilmapallon. Mutta silti heliumia käytetään useammin, koska se ei pala ja on siksi turvallisempaa. Vety on palava kaasu. Kuumalla ilmalla täytettyä ilmapalloa on paljon helpompi nostaa ja laskea. Tätä varten poltin sijaitsee pallon alaosassa olevan reiän alla. Kaasupolttimella voit säätää pallon sisällä olevan ilman lämpötilaa, mikä tarkoittaa sen tiheyttä ja kelluvuutta. Jotta pallo nousisi korkeammalle, riittää lämmittää siinä oleva ilma voimakkaammin, mikä lisää polttimen liekkiä. Kun polttimen liekki laskee, pallon ilman lämpötila laskee ja pallo laskeutuu. On mahdollista valita sellainen pallon lämpötila, jossa pallon ja ohjaamon paino on yhtä suuri kuin kelluvuus. Sitten pallo roikkuu ilmassa, ja siitä on helppo tehdä havaintoja. Tieteen kehittyessä myös ilmailutekniikassa tapahtui merkittäviä muutoksia. Ilmapalloille tuli mahdolliseksi käyttää uusia kuoria, joista tuli kestäviä, pakkasenkestäviä ja kevyitä. Saavutukset radiotekniikan, elektroniikan ja automaation alalla mahdollistivat miehittämättömien ilmapallojen suunnittelun. Näitä ilmapalloja käytetään ilmavirtojen tutkimiseen, maantieteelliseen ja biolääketieteelliseen tutkimukseen ilmakehän alemmissa kerroksissa. Kysymys 1 Tieto- ja viestintätekniikan keskeiset säännökset ja niiden kokeellinen perustelu. 1. Kaikki aineet koostuvat molekyyleistä, ts. niillä on erillinen rakenne, molekyylit erotetaan toisistaan rakoilla. 2. Molekyylit ovat jatkuvassa satunnaisessa (kaaoottisessa) liikkeessä. 3. Kehon molekyylien välillä on vuorovaikutusvoimia. Brownin liike?. Brownin liike on kaasussa suspendoituneiden hiukkasten jatkuvaa satunnaista liikettä. Molekyylien vuorovaikutuksen voimat?. Sekä vetovoima että hylkiminen vaikuttavat samanaikaisesti molekyylien välillä. Molekyylien vuorovaikutuksen luonne on sähkömagneettinen. Molekyylien kineettinen ja potentiaalinen energia?. Atomit ja molekyylit ovat vuorovaikutuksessa ja siksi niillä on potentiaalienergia E p. Potentiaalista energiaa pidetään positiivisena, kun molekyylit hylkivät, ja negatiivisena, kun ne vetäytyvät. Kysymys 2 Molekyylien ja atomien mitat ja massat Mikä tahansa aine koostuu hiukkasista, joten aineen määrän v (nu) katsotaan olevan verrannollinen kehon sisältämien hiukkasten eli rakenneosien lukumäärään. Aineen määrän yksikkö on mooli. Mooli on aineen määrä, joka sisältää yhtä monta minkä tahansa aineen rakenneelementtiä kuin on atomeja 12 grammassa C12-hiiltä. Aineen molekyylien lukumäärän suhdetta aineen määrään kutsutaan Avogadron vakioksi: NA =N/v(nu); N A = 6,02 * 10 23 mol -1 Avogadro-vakio osoittaa, kuinka monta atomia ja molekyyliä sisältää yksi mooli ainetta. Moolimassa - aineen yhden moolin massa, joka on yhtä suuri kuin aineen massan suhde aineen määrään: Moolimassa ilmaistaan kg/mol. Kun tiedät moolimassan, voit laskea yhden molekyylin massan: m 0 \u003d m / N \u003d m / v (nu) N A \u003d M / N A Molekyylien keskimassa määritetään yleensä kemiallisin menetelmin, Avogadro-vakio on määritetty suurella tarkkuudella useilla fysikaalisilla menetelmillä. Molekyylien ja atomien massat määritetään huomattavalla tarkkuudella massaspektrografin avulla. Molekyylien massat ovat hyvin pieniä. Esimerkiksi vesimolekyylin massa: m = 29,9 * 10 -27 Molekyylimassa on suhteessa suhteelliseen molekyylimassaan Mg. Suhteellinen molekyylipaino on arvo, joka on yhtä suuri kuin tietyn aineen molekyylin massan suhde 1/12 C12-hiiliatomin massasta. Jos aineen kemiallinen kaava tunnetaan, sen suhteellinen massa voidaan määrittää jaksollisella taulukolla, joka kilogrammoina ilmaistuna näyttää tämän aineen moolimassan suuruuden. Avogadron numero Avogadron luku, Avogadron vakio on fysikaalinen vakio, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin määrättyjen rakenneyksiköiden (atomit, molekyylit, ionit, elektronit tai muut hiukkaset) lukumäärä 1 moolissa ainetta. Määritelty atomien lukumääräksi 12 grammassa (täsmälleen) puhdasta hiili-12-isotooppia. Sitä kutsutaan yleensä nimellä N A, harvemmin L N A = 6,022 140 78(18)×1023 mol-1. Myyrien lukumäärä Mooli (symboli: mol, kansainvälinen: mol) on aineen määrän mittayksikkö. Vastaa aineen määrää, joka sisältää N A -hiukkasia (molekyylejä, atomeja, ioneja tai mitä tahansa muita identtisiä rakenteellisia hiukkasia). N A on Avogadron vakio, joka on yhtä suuri kuin atomien lukumäärä 12 grammassa hiilinuklidia 12C. Siten hiukkasten lukumäärä minkä tahansa aineen yhdessä moolissa on vakio ja yhtä suuri kuin Avogadron luku N A . Molekyylin nopeus aineen tila Aggregaattitila - aineen tila, jolle ovat ominaisia tietyt laadulliset ominaisuudet: kyky tai kyvyttömyys ylläpitää tilavuutta ja muotoa, pitkän ja lyhyen kantaman järjestyksen olemassaolo tai puuttuminen ja muut. Aggregaatiotilan muutokseen voi liittyä hyppymäinen muutos vapaassa energiassa, entropiassa, tiheydessä ja muissa fysikaalisissa perusominaisuuksissa. Aggregaatiossa on kolme päätilaa: kiinteä, nestemäinen ja kaasu. Joskus ei ole täysin oikein luokitella plasmaa aggregaatiotilaksi. On muitakin aggregaatiotiloja, esimerkiksi nestekiteet tai Bose-Einstein-kondensaatti. Kysymys 3 Ihanteellinen kaasu, kaasunpaine Ihanteellinen kaasu on kaasu, jossa molekyylien välillä ei ole vuorovaikutusvoimaa. Kaasun paine johtuu molekyylien vaikutuksista. Painevoimaa 1 sekunnin ajan yksikköpinnalla kutsutaan kaasunpaineeksi. P – kaasun paine [pa] 1 mmHg Taide. =133 Pa P 0 (ro) \u003d 101325 Pa P = 1/3*m 0 *n*V 2- MKT:n perusyhtälö n - molekyylien pitoisuus [m -3] n = N/V- molekyylien pitoisuus V 2 - neliönopeuden keskiarvo P= 2/3*n*E K perusyhtälöt P = n*k*T MKT E K - liike-energia E K = 3/2kT(kT-kote) Kaasumaista ainetta jakavan järjestelmän valinta kriteerin mukaan, joka arvioi paineen, vähennystason ja kaasuputkien (voi olla rengas-, umpikuja- ja sekakaasuputkia) jakavien järjestelmien rakentamisen periaatteet, perustuu taloudelliseen virheitä ja teknisiä ominaisuuksia. Ottaen huomioon kuluttavan kaasun tason tilavuuden, rakenteelliset vivahteet ja tiheysominaisuudet, kaasunsyöttöjärjestelmän luotettavuus ja turvallinen toimintatapa, lisäksi paikalliset rakennukset ja käyttöominaisuudet. Kaasuputkien tyypitKaasuputkijärjestelmät, jotka liittyvät niiden läpi liikkuvan kaasumaisen aineen painetasoihin, jaetaan seuraaviin tyyppeihin: 1. Kaasuputken rakenne, jossa on ensimmäisen luokan korkea paine kaasuaineen käyttöpaineen ollessa 0,71,3 MPa luonnonaineelle ja kaasu-ilmaseokselle ja enintään 1,7 MPa nestekaasulle; 2. Kaasuputki, jossa on toisen luokan korkea painetaso paineolosuhteissa 0,40,7 MPa:n sisällä; 3. Kaasuputkirakenteen, jossa on keskipainemittarit, käyttöpaine on 0,0060,4 MPa; 4. Matalan paineen kaasukanavan painetaso jopa 0,006 Mpa.  Kaasunsyöttöjärjestelmien tyypitKaasunsyöttöjärjestelmä voi olla seuraavan tyyppinen: 1. Yksitasoinen, jossa kaasu toimitetaan kuluttajille vain kaasuputkituotteen kautta, jolla on samat paineindikaattorit (joko alhaisilla tai keskitasoisilla indikaattoreilla); 2. Kaksitasoinen, jossa kaasua syötetään kuluttajapiirille kaasuputkirakenteen kautta kahdella eri paineella (keski-matala tai keskikorkea 1 tai 2 tason indikaattorit tai luokan 2 matalat korkeat indikaattorit); 3. Kolmitasoinen, jossa kaasumaisen aineen kulku suoritetaan kaasuputken läpi kolmella paineella (korkea ensimmäinen tai toinen taso, keskitaso ja matala); 4. Monitasoinen, jossa kaasu liikkuu kaasulinjoja pitkin neljällä paineella: korkea 1 ja 2 taso, keski ja matala. Kaasunsyöttöjärjestelmään sisältyvät eripaineiset kaasuputkistojärjestelmät on kytkettävä hydraulisella murtolla, KDD.  Kaasuputkista erillään olevissa teollisissa lämpölaitteistoissa ja kattilalaitteistoissa on hyväksyttävää käyttää kaasuainetta, jonka paine on enintään 1,3 MPa, edellyttäen, että tällaiset paineilmaisimet ovat välttämättömiä teknisen prosessin erityispiirteiden vuoksi. Kaasuputkijärjestelmää, jonka paineindeksi on yli 1,2 MPa, on mahdotonta asentaa monikerroksiseen asuinrakennukseen asutulla alueella, alueilla, joilla on julkisia rakennuksia, paikkoihin, joissa on paljon ihmisiä, esimerkiksi tori, stadion, ostoskeskus, teatterirakennus. Kaasunsyöttölinjan nykyiset jakelujärjestelmät koostuvat monimutkaisesta monimutkaisesta rakenteiden koostumuksesta, jotka puolestaan ovat muodoltaan peruselementtejä, kuten kaasurengas, umpikuja ja sekaverkot, joissa on matala-, keski- ja korkeapaineindikaattorit. Ne asetetaan kaupunkialueille, muihin asutuskohteisiin, kaupunginosien tai rakennusten sydämeen. Lisäksi ne voidaan sijoittaa kaasunjakeluaseman, kaasun ohjauspisteen ja asennuksen, viestintäjärjestelmän, automaattisten asennusten ja telemekaanisten laitteiden reiteille. Koko rakenteen on varmistettava kuluttajakaasun toimitus ilman ongelmia. Suunnittelussa tulee olla irrotuslaite, joka on suunnattu sen yksittäisiin osiin ja kaasuputken osiin korjausta ja hätätilanteiden poistamista varten. Se muun muassa varmistaa kaasumaisten aineiden häiriöttömän kuljetuksen kaasua kuluttaville henkilöille, sillä on yksinkertainen mekanismi, turvallinen, luotettava ja kätevä toiminta. Koko alueen, kaupungin tai kylän kaasuhuolto on tarpeen suunnitella kaavioiden ja alueen layoutin, kaupungin yleiskaavan perusteella ottaen huomioon pitkän aikavälin kehitys. Kaikkia kaasunsyöttöjärjestelmän elementtejä, laitteita, mekanismeja ja keskeisiä osia tulee käyttää samoin. Kaasuputken (rengas, umpikuja, seka) rakentamisen jakelujärjestelmä ja periaatteet kannattaa valita teknisen ja taloudellisen selvitystoiminnan perusteella ottaen huomioon kaasun kulutuksen määrä, rakenne ja tiheys. Valitun järjestelmän tulee olla taloudellisesti tehokkain ja sisältää rakennusprosesseja ja kyettävä ottamaan kaasunsyöttöjärjestelmän osittain käyttöön.  Kaasuputkien luokitusKaasunsyöttöjärjestelmän pääosat ovat kaasuputkirakenteet, joiden tyypit ovat kaasunpaineen ja käyttötarkoituksen mukaan. Riippuen korkeimmista kuljetettavista kaasunpaineindikaattoreista, kaasuputkien rakenteet jaetaan seuraaviin: 1. Kaasuputken rakenne, jossa on korkea ensimmäisen tason paine yli 0,7 MPa:n kaasumaisten aineiden paineissa, SGU:lle enintään 1,7 MPa; 2. Kaasuputkituote, jossa on toisen tason korkeat painemerkit yli 0,4 MPa:n ja enintään 0,7 MPa:n alueella; 3. Johdin, jonka paineilmaisimien keskimääräinen taso on yli 0,005 MPa ja vaihtelee 0,4 MPa asti; 4. Alhainen suorituskyky, nimittäin jopa 0,004 MPa. Matalapainemerkeillä varustettua kaasuputkijärjestelmää käytetään kaasun siirtämiseen asuinrakennuksiin ja julkisiin rakennuksiin, ravintoloihin sekä kattilahuoneisiin ja kotitalousyrityksiin. Pienten kuluttajalaitteistojen ja kattilahuoneiden liittäminen matalapaineiseen kaasuputkijärjestelmään on sallittua. Mutta suuria laitoksia ei pidä liittää linjoihin, joissa on matalapaineilmaisimet, koska ei ole järkevää siirtää suurta määrää kaasua sen läpi, sillä ei ole taloudellista hyötyä.
Kaupungin korkeapainekaasulinjaa pidetään päälinjana, joka ruokkii valtavaa kaupunkia. Se on tehty valtavaksi, puolirenkaaksi tai sillä on säteittäinen ulkonäkö. Sen kautta kaasuaine toimitetaan hydraulisella murtamisella verkkoon keskisuurilla ja korkeilla tasoilla, lisäksi suurille teollisuusyrityksille, joiden teknologinen prosessi olettaa kaasun läsnäolon, jonka toimintatila on yli 0,8 MPa. Kaupungin kaasunjakelujärjestelmäKaasunpaineen indikaattorit putkilinjassa 0,003 MPa asti Kaupungin kaasunjakelujärjestelmä on vakava mekanismi, joka sisältää tilat, tekniset laitteet ja putket, jotka varmistavat kaasun kulkemisen määränpäähän ja jakavat sen yritysten, laitosten, kuluttajien kesken kysynnän perusteella. Se sisältää seuraavat mukavuudet: 2. Kaasun valvonta-asema; 3. Kaasun valvontapiste; 4. Kaasunohjauslaitteet; 5. Ohjauslaite ja automaattinen ohjausjärjestelmä; 6. Lähetyslaitteet; Kaasumaisen aineen syöttö tulee kaasuputken kautta kaasunvalvontaasemien kautta suoraan kaupungin kaasulinjaan. Kaasunjakeluasemalla painelukemat laskevat säätimen automaattisten venttiilien avulla ja pysyvät ennallaan kaupunkikulutukselle vaaditulla tasolla koko ajan. Tekniset asiantuntijat sisällyttävät GDS-järjestelmään järjestelmän, joka tarjoaa automaattisesti suojan. Lisäksi se takaa paineilmaisimien ylläpidon kaupunkiradalla ja varmistaa myös, että ne eivät ylitä sallittua tasoa. Kaasunvalvonta-asemilta kaasuaine saapuu kaasuputken kautta kuluttajille. Koska kaupunkien kaasunsyöttöjärjestelmien pääelementti ovat kaasulinjat, jotka koostuvat kaasuputkien paine-eroista, ne voidaan esittää seuraavilla tyypeillä: 1. Linja, jossa on matalapainemerkit 4 kPa asti; 2. Linja, jonka keskipainearvot ovat enintään 0,4 MPa; 3. Verkko toisen tason korkeapainejärjestelmällä 0,7 MPa asti; 4. Verkot, joilla on korkeat ensimmäisen tason lukemat 1,3 MPa asti. Matalapaineilmaisimilla varustettujen kaasuputkirakenteiden kautta kaasu liikkuu ja jaetaan asuin- ja julkiseen rakennukseen ja erilaisiin tiloihin sekä kotitalousyritysten työpajoihin. Asuinalueella sijaitsevassa kaasuputkessa painemittarit ovat sallittuja enintään 3 kPa ja kotitalousyrityksen tiloissa ja julkisissa rakennuksissa enintään 5 kPa. Pääsääntöisesti linjassa ylläpidetään alhaisia paineita (3 kPa asti), ja ne yrittävät yhdistää kaikki rakenteet kaasulinjaan, jossa ei ole kaasunpaineensäädintä. Kaasuputkissa, joissa on keski- ja korkeapaine (0,6 MPa), kaasumainen tuote syötetään hydraulisella murtamisella matala- ja keskipaineisiin linjoihin. Hydraulisen murtoyksikön sisällä on turvalaite, joka toimii automaattisesti. Se eliminoi paineen putoamisen mahdollisuudet alhaiselta tasolta yli hyväksyttävän arvon. GRU:n kautta tapahtuvan vastaavan viestinnän kautta kaasumaista ainetta toimitetaan myös teollisuusyritysten ja kunnallisten laitosten tiloihin. Nykyisten määräysten mukaan suurin paine teollisuus-, kunnallis- ja maatalousyrityksille sekä lämmitysjärjestelmäasennuksille on sallittu 0,6 MPa:n sisällä ja kotitalousyrityksille ja viereisille rakennuksille 0,3 MPa:n sisällä. Kaasunsyöttö, jonka paineindeksi on enintään 0,3 MPa, on sallittu asennuksissa, jotka sijaitsevat asuinrakennuksen tai julkisen rakennuksen julkisivuilla. Kaasuputkirakenteet keski- ja korkeatasoiset ovat kaupungin jakeluverkkoja. Kaasuputkirakennetta, jossa on korkeapainemerkit, käytetään yksinomaan suurkaupunkikaupungeissa. Teollisuustilat voidaan liittää keski- ja korkeapaineverkkoon ilman säätimiä, tietysti jos tämä perustuu teknisiin ja taloudellisiin laskelmiin. Kaupungin järjestelmät rakennetaan hierarkian mukaan, joka puolestaan jakautuu kaasuputken paineen mukaan. Hierarkialla on useita tasoja: 1. Korkean ja keskipaineisen paineen linjat ovat kaupunkien kaasuputkien perusta. Varaus tapahtuu soittoäänien ja yksittäisten paikkojen kopioinnin avulla. Umpikujaverkko voi olla vain pienillä paikkakunnilla. Kaasumainen aine liikkuu vähitellen alhaisten painetasojen läpi, se syntyy hydraulisen murtumisen säätimen venttiilin tärinöiden vaikutuksesta ja on vakiotasolla. Jos yhdessä osassa on useita eri kaasunkuluttajia, on sallittua asentaa rinnakkain eripaineisia kaasuputkia. Mutta suunnittelu korkealla ja keskipaineella luo kaupunkiin yhden verkon, jossa on hydraulisia vivahteita. 2. Matalapaineverkko. Se toimittaa kaasua useille kuluttajille. Verkkosuunnittelu luodaan sekaominaisuuksilla, kun taas vain pääkaasuputket silmukataan, muissa tapauksissa syntyy umpikujia. Matalapainekaasuputki ei voi erottaa jokea, järveä tai rotkoa, samoin kuin rautatietä, moottoritietä. Sitä ei voi asentaa teollisuusalueille, joten se ei voi olla osa yhtä hydraulista verkkoa. Heikkotehoinen verkkorakenne luodaan paikalliseksi linjaksi, jossa on useita virtalähteitä, joiden kautta kaasua syötetään. 3. Asuinrakennuksen tai julkisen rakennuksen, teollisuuspajan tai yrityksen kaasurakentaminen. Niitä ei ole varattu. Paine riippuu verkon tarkoituksesta ja asennuksessa vaaditusta tasosta. Kaupunkijärjestelmät jaetaan tutkintojen lukumäärän mukaan : 1. Kaksitasoinen verkko koostuu matala- ja keskipainelinjoista tai matala- ja korkeapainelinjoista. 2. Kolmitasoinen linja sisältää matala-, keski- ja korkeapainejärjestelmän. 3. Porrasverkko koostuu kaikentasoisista kaasuputkirakenteista. Kaupungin korkea- ja keskipaineinen kaasuputki luodaan yhdeksi linjaksi, joka toimittaa kaasua yritykselle, kattilatalolle, laitoksille ja itse hydrauliseen murtamiseen. On paljon kannattavampaa luoda yksi linja, toisin kuin erottava linja teollisuustiloihin ja yleensä kotitalouksien kaasuosaan. Valitse kaupunkijärjestelmä tällaisten vivahteiden perusteella: 1. Mikä on kaupungin koko. 2. Kaupunkialueen suunnitelma. 3. Rakennukset siinä. 4. Mikä on kaupungin väkiluku. 5. Kaikkien kaupungin yritysten ominaisuudet. 6. Metropolin kehitysnäkymät. Tarvittavan järjestelmän valinnan jälkeen on otettava huomioon, että sen tulee täyttää taloudellisuuden, turvallisuuden ja käyttövarmuuden vaatimukset. Se ilmaisee yksinkertaisuuden ja helppokäyttöisyyden, mikä viittaa yksittäisten osien sulkemiseen korjaustöitä varten. Lisäksi kaikissa valitun järjestelmän osissa, laitteissa ja kiinnikkeissä tulee olla samantyyppisiä osia. Kaasu toimitetaan kaupunkiin monitasoista linjaa pitkin kahden pääjohdon kautta aseman läpi, mikä puolestaan lisää luotettavuutta. Asema on yhdistetty korkeapainealueeseen, joka sijaitsee kaupungin linjojen laitamilla. Tästä osasta kaasua syötetään renkaisiin korkealla tai keskipaineella. Jos korkeapaineisen kaasuputkiverkoston luominen metropolin keskelle ei ole mahdollista ja mahdotonta hyväksyä, ne on jaettava kahteen osaan: keskipaineverkkoon keskustassa ja korkeapaineverkkoon laitamilla. Jotta kaasuputken osat voidaan sulkea korkealla ja keskipaineella, yksittäiset matalapaineiset osat, asuinrakennusten rakenteet, teollisuustyöpajat ja tilat asentavat laitteita, jotka sammuvat tai yksinkertaisesti sanottuna erikoishanat (katso). Venttiili on asennettava tuloon ja ulostuloon, katukaasuputken haaroihin, erilaisten esteiden, rautatieasennusten ja teiden risteykseen. Ulkoisissa linjoissa kaivoon asennetaan venttiili, joka näyttää lämpötilan ja jännitteen arvot. Lisäksi tarjoaa mukavan asennuksen ja venttiilin sulkuelementtien purkamisen. Kaivo on sijoitettava kahden metrin etäisyydellä rakennuksista tai aidoista. Esteiden määrän tulee olla perusteltu ja mahdollisimman pieni. Huoneeseen tullessa venttiili asennetaan seinään, kun taas on tarpeen säilyttää tietty rako ovista ja ikkunoista. Jos vahvistus sijaitsee yli 2 metrin korkeudella, on välttämätöntä järjestää paikka tikkailla, jotta niitä voidaan palvella. Mökeissä kaasu toimitetaan useimmissa tapauksissa verkkojen kautta keskipaineella, mutta ei matalapaineella. Ensinnäkin se tarjoaa ylimääräisen ohjauslaitteen, koska paineilmaisimet ovat korkeammat. Toiseksi kaasukattilat ovat viime aikoina yleistyneet, jolloin vain keskipaineella kaasua voidaan toimittaa tarvittava määrä kuluttajille. Kaasuttamalla matalapaineolosuhteissa loppulaitteen suorituskyky heikkenee. Esimerkiksi, jos noin 300 painetta pidetään talvella hyväksyttävänä, niin jos siirryt pois hydraulisesta murtamisesta, kuluttajien indikaattorit putoavat 120:een. Ennen pakkasia kaasunpaine riittää. Mutta jos tulee kova pakkanen ja kaikki alkavat lämmittää kaasukattiloilla, kytkemällä täyden tehon päälle, reuna-alueen mökin omistajien paine laskee merkittävästi. Ja kun paine on alle 120, kattiloiden omistajille alkaa ilmetä ongelmia, esimerkiksi kattilan asennus sammuu tai osoittaa, että kaasun syöttö on pysäytetty. Keskipaineen syöttöolosuhteissa puristettu kaasu liikkuu putkilinjan läpi. Lisäksi paine laskee säätimen kautta matalalle tasolle ja kattila toimii ilman ongelmia. Kuten tiedät, monet aineet luonnossa voivat olla kolmessa aggregaatiotilassa: kiinteä, nestemäinen ja kaasumaista. Oppi aineen ominaisuuksista eri aggregaatiotiloissa perustuu käsityksiin aineellisen maailman atomi- ja molekyylirakenteesta. Aineen rakenteen molekyylikineettinen teoria (MKT) perustuu kolmeen päämääräykseen:
Tämä tarkoittaa, että aineen aggregaatiotila riippuu molekyylien suhteellisesta sijainnista, niiden välisestä etäisyydestä, niiden välisistä vuorovaikutusvoimista ja niiden liikkeen luonteesta. Kiinteässä tilassa olevien aineen hiukkasten vuorovaikutus on selkein. Molekyylien välinen etäisyys on suunnilleen sama kuin niiden oma koko. Tämä johtaa riittävän vahvaan vuorovaikutukseen, joka käytännössä riistää hiukkasilta mahdollisuuden liikkua: ne värähtelevät tietyn tasapainoasennon ympärillä. Ne säilyttävät muotonsa ja tilavuutensa. Nesteiden ominaisuuksia selittää myös niiden rakenne. Nesteiden ainehiukkaset vuorovaikuttavat vähemmän intensiivisesti kuin kiinteissä aineissa, ja siksi ne voivat muuttaa sijaintiaan harppauksin - nesteet eivät säilytä muotoaan - ne ovat nestemäisiä. Nesteet säilyttävät tilavuuden. Kaasu on kokoelma molekyylejä, jotka liikkuvat satunnaisesti kaikkiin suuntiin toisistaan riippumatta. Kaasuilla ei ole omaa muotoaan, ne vievät koko niille tarjotun tilavuuden ja ovat helposti puristuvia. On olemassa toinenkin aineen tila - plasma. Plasma on osittain tai täysin ionisoitunut kaasu, jossa positiivisten ja negatiivisten varausten tiheydet ovat lähes samat. Riittävästi kuumennettaessa mikä tahansa aine haihtuu ja muuttuu kaasuksi. Jos lämpötilaa nostetaan edelleen, lämpöionisaatioprosessi kiihtyy jyrkästi, eli kaasumolekyylit alkavat hajota niiden muodostaviksi atomeiksi, jotka sitten muuttuvat ioneiksi. Ihanteellinen kaasumalli. Paineen ja keskimääräisen kineettisen energian suhde. Kaasumaisen aineen käyttäytymistä säätelevien mallien selventämiseksi tarkastellaan todellisten kaasujen idealisoitua mallia, ihanteellinen kaasu. Tämä on kaasu, jonka molekyylejä pidetään materiaalipisteinä, jotka eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa etäisyyden päässä, mutta ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja astian seinien kanssa törmäysten aikana. Ihanteellinen kaasu – se on kaasu, jonka molekyylien välinen vuorovaikutus on mitätön. (Ec>>Er) Ihanteellinen kaasu on tutkijoiden keksimä malli ymmärtääkseen kaasuja, joita havaitsemme luonnossa todellisuudessa. Se ei välttämättä kuvaa mitään kaasua. Ei sovellu, kun kaasu on erittäin puristettu, kun kaasu muuttuu nestemäiseksi. Todelliset kaasut käyttäytyvät kuin ideaaliset kaasut, kun molekyylien keskimääräinen etäisyys on monta kertaa suurempi kuin niiden koko, ts. riittävän korkeilla paineilla. Ihanteelliset kaasuominaisuudet:
Kaasumaisen aineen tietyn massan tilalle on ominaista toisistaan riippuvaiset fysikaaliset suureet, ns tilan parametrit. Nämä sisältävät äänenvoimakkuuttaV, paineitapja lämpötilaT. Kaasun tilavuus merkitty V. Äänenvoimakkuus kaasu on aina sama kuin sen tilavuus, jonka se vie. SI tilavuuden yksikkö m 3. Paine– fyysinen määrä, joka on yhtä suuri kuin voiman suhdeFvaikuttaa pintaelementtiin, joka on kohtisuorassa sitä vastaan, alueelleStämä elementti. p = F/ S Paineen yksikkö SI pascal[Pa] Tähän asti on käytetty järjestelmän ulkopuolisia paineyksiköitä: tekninen tunnelma 1 at = 9,81-104 Pa; fyysinen ilmapiiri 1 atm = 1,013-105 Pa; elohopeamillimetriä 1 mmHg artikkeli = 133 Pa; 1 atm = = 760 mmHg Taide. = 1013 hPa. Miten kaasun paine syntyy? Jokainen kaasumolekyyli, joka osuu sen astian seinämään, jossa se sijaitsee, vaikuttaa seinään tietyllä voimalla lyhyen ajan. Seinään kohdistuvien satunnaisten iskujen seurauksena kaikkien molekyylien voima seinän pinta-alayksikköä kohti muuttuu nopeasti ajan myötä suhteessa johonkin (keskimääräiseen) arvoon. Kaasun painesyntyy molekyylien kaoottisten vaikutusten seurauksena sen astian seinämiin, jossa kaasu sijaitsee. Ideaalikaasumallia käyttämällä voidaan laskea kaasun paine astian seinämään. Molekyylin vuorovaikutuksessa suonen seinämän kanssa niiden välille syntyy voimia, jotka noudattavat Newtonin kolmatta lakia. Tuloksena projektio υ x molekyylin nopeus kohtisuorassa seinään nähden muuttaa etumerkkinsä päinvastaiseksi ja projektio υ y Seinän suuntainen nopeus pysyy ennallaan. Painetta mittaavia laitteita kutsutaan painemittarit. Painemittarit tallentavat aikakeskiarvoisen painevoiman sen herkän elementin (kalvon) tai muun painevastaanottimen pinta-alayksikköä kohti.
Nestemanometrit:
Metallinen painemittari- mittaamaan korkeita paineita. Sen pääosa on kaareva putki A, jonka avoin pää on juotettu putkeen B, jonka läpi kaasu virtaa, ja suljettu pää on yhdistetty nuoleen. Kaasu tulee hanan ja putken B kautta putkeen A ja irrottaa sen. Putken vapaa pää, joka liikkuu, käyttää voimansiirtomekanismia ja nuolta. Asteikko on asteikoitu paineyksiköissä.
Ihanteellisen kaasun molekyylikineettisen teorian perusyhtälö. MKT:n perusyhtälö: ihanteellisen kaasun paine on verrannollinen molekyylin massan, molekyylien pitoisuuden ja molekyylien nopeuden keskineliön tuloon p= 1/3m 0· n v 2 m 0 on yhden kaasumolekyylin massa; n = N/V on molekyylien lukumäärä tilavuusyksikköä kohti tai molekyylien pitoisuus; v 2 - molekyylien neliönopeus. Koska molekyylien translaatioliikkeen keskimääräinen kineettinen energia on E \u003d m 0 * v 2 /2, niin MKT:n perusyhtälön kertomalla 2:lla saadaan p \u003d 2/3 n (m 0 v 2) / 2 \ u003d 2/3 E n p = 2/3 E n Kaasun paine on yhtä suuri kuin 2/3 kaasun tilavuusyksikköön sisältyvien molekyylien translaatioliikkeen keskimääräisestä kineettisestä energiasta. Koska m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, missä ρ on kaasun tiheys, meillä on p= 1/3 ρv 2 Yhdistynyt kaasulaki. Makroskooppisia suureita, jotka yksiselitteisesti karakterisoivat kaasun tilaa, kutsutaankaasun termodynaamiset parametrit. Kaasun tärkeimmät termodynaamiset parametrit ovat senäänenvoimakkuuttaV, paine p ja lämpötila T. Mitä tahansa kaasun tilan muutosta kutsutaantermodynaaminen prosessi. Missä tahansa termodynaamisessa prosessissa sen tilan määräävät kaasuparametrit muuttuvat. Tiettyjen parametrien arvojen suhdetta prosessin alussa ja lopussa kutsutaankaasulaki. Kutsutaan kaasulakia, joka ilmaisee kaikkien kolmen kaasuparametrin välisen suhteenyhtenäinen kaasulaki. p = nkT Suhde p = nkT joka suhteuttaa kaasun paineen sen lämpötilaan ja molekyylipitoisuuteen, saatiin ideaalikaasun mallille, jonka molekyylit ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja astian seinämien kanssa vain elastisten törmäysten aikana. Tämä suhde voidaan kirjoittaa toisessa muodossa, mikä muodostaa suhteen kaasun makroskooppisten parametrien - tilavuuden - välille V, paineita p, lämpötila T ja aineen määrä ν. Tätä varten sinun on käytettävä yhtäläisyyksiä missä n on molekyylien pitoisuus, N on molekyylien kokonaismäärä, V on kaasun tilavuus Sitten saamme jommankumman Koska N pysyy muuttumattomana kaasun vakiomassassa, Nk on vakioluku, mikä tarkoittaa Kaasun vakiomassalla tilavuuden ja paineen tulo jaettuna kaasun absoluuttisella lämpötilalla on sama arvo kaikille tämän kaasumassan tiloille. Kaasun paineen, tilavuuden ja lämpötilan välisen suhteen määrittävän yhtälön keksi 1800-luvun puolivälissä ranskalainen fyysikko B. Clapeyron, ja sitä kutsutaan usein ns. Claiperonin yhtälö. Claiperon-yhtälö voidaan kirjoittaa toisessa muodossa. p = nkt, olettaen että
Tässä N on molekyylien lukumäärä astiassa, ν on aineen määrä, N A on Avogadron vakio, m on kaasun massa astiassa, M on kaasun moolimassa. Tuloksena saamme:
Avogadro-vakion N A tulo xBoltzmannin vakiok kutsutaan yleinen (molaarinen) kaasuvakio ja se on merkitty kirjaimella R. Sen numeerinen arvo SI:nä R= 8,31 J/mol K Suhde
nimeltään ideaalikaasun tilayhtälö. Saamassamme muodossa sen nauhoitti ensimmäisenä D. I. Mendelejev. Siksi kaasun tilayhtälöä kutsutaan Clapeyron-Mendeleev yhtälö.` Yhdelle moolille mitä tahansa kaasua tämä suhde on muodossa: pV = RT Asennetaan molaarisen kaasuvakion fyysinen merkitys. Oletetaan, että tietyssä sylinterissä männän alla lämpötilassa E on 1 mooli kaasua, jonka tilavuus on V. Jos kaasua kuumennetaan isobaarisesti (vakiopaineessa) 1 K, mäntä nousee korkeuteen Δh , ja kaasun tilavuus kasvaa ΔV. Kirjoitetaan yhtälö pV=RT lämmitetty kaasu: p (V + ΔV) = R (T + 1) ja vähennä tästä yhtälöstä yhtälö pV=RT, joka vastaa kaasun tilaa ennen lämmitystä. Saamme pΔV = R ΔV = SΔh, missä S on sylinterin kantapinta-ala. Korvaa tuloksena oleva yhtälö: pS = F on painevoima. Saadaan FΔh = R, ja voiman ja männän siirtymän tulo FΔh = A on männän siirtymätyö, jonka tämä voima suorittaa ulkoisia voimia vastaan kaasun laajenemisen aikana. Täten, R = A. Universaali (molaarinen) kaasuvakio on numeerisesti yhtä suuri kuin työ, jonka 1 mooli kaasua tekee, kun sitä kuumennetaan isobarisesti 1 K:lla.  
|
