Ao comprar um pássaro, mesmo sendo um agricultor inexperiente, vale a pena ter um cuidado e cautela especial. Ao escolher um galo, vale a pena observar primeiro a condição do pássaro e sua aparência, porque esse é o primeiro indicador de que o pássaro está saudável ou não. O galo deve ser vigoroso, ficar de pé com confiança e se movimentar sem problemas visíveis. Como já deve estar claro, ao escolher um galo, antes de tudo, você deve prestar atenção à aparência dele. Veja como escolher um galo você mesmo.
Além disso, ao examinar um galo, vale a pena verificar bem sua cabeça. É muito importante ouvir a respiração da ave, se ela tiver alguma dificuldade durante esse processo, se tiver alguma lesão nas narinas, e o ar emitido pelo galo não deve estar com cheiro algum. Depois que a respiração é verificada, vale a pena examinar a crista do pássaro. Um galo saudável deve ter um pente vermelho brilhante. Se o pássaro é saudável, não é assustador cozinhar nenhum prato, portanto, você pode aprender a cozinhar um galo nos livros.
Ao escolher um galo, os agricultores atribuem grande importância à sua plumagem, porque as penas de um galo saudável devem ser lisas e brilhantes, sem falhas. As patas do galo devem ser as mesmas lisas, deve haver o número correto de dedos nas patas e cada uma delas deve ter uma garra. Ao examinar as patas de um galo, você precisa examinar bem as esporas. Nos jovens, as esporas são quase invisíveis, nos adultos, pelo contrário, são grandes. Durante a preparação do galo, suas patas são removidas. Antes de cozinhar, você deve perguntar como cozinhar um galo corretamente.
Além disso, ao comprar um galo, é aconselhável prestar atenção à presença de uma língua na ave e que seu bico esteja saudável, sem falhas e feche corretamente, sem sobreposição. Ao escolher e comprar um pássaro, você precisa entender como distinguir um galo velho de um jovem. É lógico que galos jovens e adultos diferem em seu físico. Um galo jovem é menor e mais franzino, enquanto um adulto, ao contrário, tem um corpo mais maciço.
É muito importante lembrar que, se houver galos com cinco dedos na pata, e não quatro, isso não é um desvio, é apenas uma raça completamente diferente. A plumagem dos galos difere pela idade. Nos galos adultos, é mais denso e tem um brilho brilhante; nos galos jovens, a plumagem é mais opaca. Uma galinha pode ser distinguida de um galo pela crista em sua cabeça. Veja como determinar se um determinado pássaro é uma galinha ou um galo.
Ao comprar um galo, você deve prestar atenção às suas costas e postura. A crista do galo deve ser uniforme, sem corcovas visíveis. A cauda e a plumagem próxima a ela também devem estar livres de falhas e em boas condições. Vale a pena escolher um galo saudável e bem cuidado, que posteriormente será comido. Aqueles que não cozinharam carne de aves antes podem perguntar a donas de casa experientes como cozinhar um galo caseiro. Na verdade, não é difícil.
Homem em esquis, e sem eles.
Na neve solta, uma pessoa caminha com grande dificuldade, afundando profundamente a cada passo. Mas, tendo colocado os esquis, ele pode andar, quase sem cair nele. Por quê? Em esquis ou sem esquis, uma pessoa age na neve com a mesma força igual ao seu próprio peso. No entanto, o efeito dessa força é diferente em ambos os casos, porque a área de superfície em que a pessoa pressiona é diferente, com e sem esquis. A área de superfície do esqui é quase 20 vezes a área da sola. Portanto, de pé sobre os esquis, uma pessoa atua em cada centímetro quadrado da superfície da neve com uma força 20 vezes menor do que em pé na neve sem esquis.
O aluno, prendendo um jornal no quadro com botões, atua em cada botão com a mesma força. No entanto, um botão com uma ponta mais afiada é mais fácil de entrar na árvore.
Isso significa que o resultado da ação de uma força depende não apenas de seu módulo, direção e ponto de aplicação, mas também da área da superfície na qual é aplicada (perpendicular à qual atua).
Esta conclusão é confirmada por experimentos físicos.
Experiência. O resultado dessa força depende de qual força atua por unidade de área da superfície.
Os pregos devem ser colocados nos cantos de uma pequena tábua. Primeiro, colocamos os pregos na prancha na areia com as pontas para cima e colocamos um peso na prancha. Neste caso, as cabeças dos pregos são apenas ligeiramente pressionadas na areia. Em seguida, vire a tábua e coloque os pregos na ponta. Nesse caso, a área de apoio é menor e, sob a ação da mesma força, os pregos penetram fundo na areia.
Experiência. Segunda ilustração.
O resultado da ação dessa força depende de qual força atua em cada unidade de área de superfície.
Nos exemplos considerados, as forças atuaram perpendicularmente à superfície do corpo. O peso da pessoa era perpendicular à superfície da neve; a força que atua no botão é perpendicular à superfície da placa.
O valor igual à razão entre a força que atua perpendicularmente à superfície e a área dessa superfície é chamada de pressão.
Para determinar a pressão, é necessário dividir a força que atua perpendicularmente à superfície pela área da superfície:
pressão = força/área.
Vamos denotar as grandezas incluídas nesta expressão: pressão - p, a força que atua na superfície, - F e a área de superfície S.
Então obtemos a fórmula:
p = F/S
É claro que uma força maior atuando na mesma área produzirá mais pressão.
A unidade de pressão é tomada como a pressão que produz uma força de 1 N atuando sobre uma superfície de 1 m 2 perpendicular a essa superfície..
Unidade de pressão - newton por metro quadrado(1N/m2). Em homenagem ao cientista francês Blaise Pascal chama-se pascal Pai). Por isso,
1 Pa = 1 N/m2.
Outras unidades de pressão também são usadas: hectopascal (hPa) e quilopascal (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Vamos anotar a condição do problema e resolvê-lo.
Dado : m = 45 kg, S = 300 cm2; p = ?
Em unidades SI: S = 0,03 m 2
Decisão:
p = F/S,
F = P,
P = gm,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15.000 Pa \u003d 15 kPa
"Resposta": p = 15.000 Pa = 15 kPa
Maneiras de reduzir e aumentar a pressão.
Um trator de lagarta pesado produz uma pressão igual a 40-50 kPa no solo, ou seja, apenas 2-3 vezes mais que a pressão de um menino pesando 45 kg. Isso ocorre porque o peso do trator é distribuído em uma área maior devido ao acionamento da lagarta. E nós estabelecemos que quanto maior a área do suporte, menor a pressão produzida pela mesma força neste suporte .
Dependendo se você precisa obter uma pressão pequena ou grande, a área de suporte aumenta ou diminui. Por exemplo, para que o solo suporte a pressão de um edifício sendo erguido, a área da parte inferior da fundação é aumentada.
Pneus de caminhões e chassis de aeronaves são muito mais largos do que os carros de passeio. Pneus particularmente largos são feitos para carros projetados para viajar em desertos.
Máquinas pesadas, como um trator, um tanque ou um pântano, com grande área de rolamento dos trilhos, passam por terrenos pantanosos pelos quais uma pessoa não pode passar.
Por outro lado, com uma pequena área de superfície, uma grande pressão pode ser gerada com uma pequena força. Por exemplo, pressionando um botão em uma placa, agimos sobre ele com uma força de cerca de 50 N. Como a área da ponta do botão é de aproximadamente 1 mm 2, a pressão produzida por ele é igual a:
p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.
Para efeito de comparação, essa pressão é 1000 vezes maior que a pressão exercida por um trator de lagarta no solo. Muitos outros exemplos podem ser encontrados.
A lâmina das ferramentas de corte e perfuração (facas, tesouras, cortadores, serras, agulhas, etc.) é especialmente afiada. A borda afiada de uma lâmina afiada tem uma área pequena, então mesmo uma pequena força cria muita pressão e é fácil trabalhar com essa ferramenta.
Dispositivos de corte e perfuração também são encontrados na vida selvagem: são dentes, garras, bicos, espinhos, etc. - são todos feitos de material duro, liso e muito afiado.
Pressão
Sabe-se que as moléculas de gás se movem aleatoriamente.
Já sabemos que os gases, ao contrário dos sólidos e líquidos, enchem todo o recipiente em que estão localizados. Por exemplo, um cilindro de aço para armazenar gases, uma câmara de pneu de carro ou uma bola de vôlei. Neste caso, o gás exerce pressão nas paredes, fundo e tampa do cilindro, câmara ou qualquer outro corpo em que esteja localizado. A pressão do gás se deve a outras razões que não a pressão de um corpo sólido em um suporte.
Sabe-se que as moléculas de gás se movem aleatoriamente. Durante seu movimento, eles colidem entre si, bem como com as paredes do recipiente em que o gás está localizado. Existem muitas moléculas no gás e, portanto, o número de seus impactos é muito grande. Por exemplo, o número de golpes de moléculas de ar em uma sala em uma superfície de 1 cm 2 em 1 s é expresso como um número de vinte e três dígitos. Embora a força de impacto de uma molécula individual seja pequena, a ação de todas as moléculas nas paredes do recipiente é significativa - cria pressão de gás.
Então, pressão do gás nas paredes do vaso (e no corpo colocado no gás) é causada por impactos de moléculas de gás .
Considere a seguinte experiência. Coloque uma bola de borracha sob o sino da bomba de ar. Contém uma pequena quantidade de ar e tem uma forma irregular. Em seguida, bombeamos o ar de baixo do sino com uma bomba. A concha da bola, em torno da qual o ar se torna cada vez mais rarefeito, incha gradualmente e assume a forma de uma bola regular.
Como explicar esta experiência?
Cilindros de aço duráveis especiais são usados para armazenamento e transporte de gás comprimido.
Em nosso experimento, moléculas de gás em movimento atingem continuamente as paredes da bola por dentro e por fora. Quando o ar é bombeado para fora, o número de moléculas no sino ao redor da casca da bola diminui. Mas dentro da bola seu número não muda. Portanto, o número de impactos das moléculas nas paredes externas da casca torna-se menor que o número de impactos nas paredes internas. O balão é inflado até que a força de elasticidade de seu invólucro de borracha se torne igual à força de pressão do gás. A casca da bola tem a forma de uma bola. Isto mostra que o gás pressiona suas paredes igualmente em todas as direções. Em outras palavras, o número de impactos moleculares por centímetro quadrado de área de superfície é o mesmo em todas as direções. A mesma pressão em todas as direções é característica de um gás e é consequência do movimento aleatório de um grande número de moléculas.
Vamos tentar reduzir o volume de gás, mas para que sua massa permaneça inalterada. Isso significa que em cada centímetro cúbico de gás haverá mais moléculas, a densidade do gás aumentará. Então o número de impactos das moléculas nas paredes aumentará, ou seja, a pressão do gás aumentará. Isso pode ser confirmado pela experiência.
Na imagem uma Um tubo de vidro é mostrado, uma extremidade do qual é coberta com uma fina película de borracha. Um pistão é inserido no tubo. Quando o pistão é empurrado, o volume de ar no tubo diminui, ou seja, o gás é comprimido. O filme de borracha se projeta para fora, indicando que a pressão do ar no tubo aumentou.
Pelo contrário, com o aumento do volume da mesma massa de gás, o número de moléculas em cada centímetro cúbico diminui. Isso reduzirá o número de impactos nas paredes do vaso - a pressão do gás se tornará menor. De fato, quando o pistão é puxado para fora do tubo, o volume de ar aumenta, o filme se dobra dentro do vaso. Isso indica uma diminuição na pressão do ar no tubo. Os mesmos fenômenos seriam observados se em vez de ar no tubo houvesse qualquer outro gás.
Então, quando o volume de um gás diminui, sua pressão aumenta e quando o volume aumenta, a pressão diminui, desde que a massa e a temperatura do gás permaneçam inalteradas.
Como a pressão de um gás varia quando ele é aquecido a volume constante? Sabe-se que a velocidade de movimento das moléculas de gás aumenta quando aquecidas. Movendo-se mais rápido, as moléculas atingirão as paredes do vaso com mais frequência. Além disso, cada impacto da molécula na parede será mais forte. Como resultado, as paredes do vaso sofrerão mais pressão.
Conseqüentemente, A pressão de um gás em um recipiente fechado é maior quanto maior a temperatura do gás, desde que a massa do gás e o volume não variem.
A partir desses experimentos, pode-se concluir que a pressão do gás é maior, mais frequentemente e mais fortes as moléculas atingem as paredes do vaso .
Para armazenamento e transporte de gases, eles são altamente comprimidos. Ao mesmo tempo, sua pressão aumenta, os gases devem ser colocados em cilindros especiais e muito duráveis. Esses cilindros, por exemplo, contêm ar comprimido em submarinos, oxigênio usado na soldagem de metais. Claro, devemos sempre lembrar que os cilindros de gás não podem ser aquecidos, especialmente quando estão cheios de gás. Porque, como já entendemos, uma explosão pode ocorrer com consequências muito desagradáveis.
Lei de Pascal.
A pressão é transmitida para cada ponto do líquido ou gás.
A pressão do pistão é transmitida a cada ponto do líquido que enche a esfera.
Agora gás.
Ao contrário dos sólidos, camadas individuais e pequenas partículas de líquido e gás podem se mover livremente uma em relação à outra em todas as direções. Basta, por exemplo, soprar levemente na superfície da água de um copo para fazer com que a água se mova. Ondulações aparecem em um rio ou lago com a menor brisa.
A mobilidade das partículas gasosas e líquidas explica que a pressão produzida sobre eles é transmitida não apenas na direção da força, mas em todos os pontos. Vamos considerar esse fenômeno com mais detalhes.
Na imagem, uma um recipiente contendo um gás (ou líquido) é representado. As partículas são distribuídas uniformemente por todo o recipiente. O vaso é fechado por um pistão que pode se mover para cima e para baixo.
Aplicando alguma força, vamos fazer o pistão se mover um pouco para dentro e comprimir o gás (líquido) diretamente abaixo dele. Então as partículas (moléculas) estarão localizadas neste local mais densamente do que antes (Fig., b). Devido à mobilidade das partículas de gás se moverão em todas as direções. Como resultado, seu arranjo se tornará novamente uniforme, mas mais denso do que antes (Fig. c). Portanto, a pressão do gás aumentará em todos os lugares. Isso significa que a pressão adicional é transferida para todas as partículas de um gás ou líquido. Então, se a pressão no gás (líquido) perto do próprio pistão aumenta em 1 Pa, então em todos os pontos dentro a pressão do gás ou do líquido será maior do que antes na mesma quantidade. A pressão nas paredes do vaso, no fundo e no pistão aumentará em 1 Pa.
A pressão exercida sobre um líquido ou gás é transmitida para qualquer ponto igualmente em todas as direções .
Essa afirmação é chamada lei de Pascal.
Com base na lei de Pascal, é fácil explicar os seguintes experimentos.
A figura mostra uma esfera oca com pequenos orifícios em vários lugares. Um tubo é preso à esfera, na qual um pistão é inserido. Se você puxar água para a bola e empurrar o pistão para dentro do tubo, a água fluirá de todos os orifícios da bola. Neste experimento, o pistão pressiona a superfície da água no tubo. As partículas de água sob o pistão, condensando, transferem sua pressão para outras camadas mais profundas. Assim, a pressão do pistão é transmitida a cada ponto do líquido que enche a esfera. Como resultado, parte da água é empurrada para fora da bola na forma de correntes idênticas que fluem de todos os buracos.
Se a bola estiver cheia de fumaça, quando o pistão for empurrado para dentro do tubo, fluxos idênticos de fumaça começarão a sair de todos os orifícios da bola. Isso confirma que e gases transmitem a pressão produzida sobre eles igualmente em todas as direções.
Pressão no líquido e no gás.
Sob o peso do líquido, o fundo de borracha do tubo cederá.
Os líquidos, como todos os corpos da Terra, são afetados pela força da gravidade. Portanto, cada camada de líquido despejado em um recipiente cria pressão com seu peso, que, de acordo com a lei de Pascal, é transmitido em todas as direções. Portanto, há pressão dentro do líquido. Isso pode ser comprovado pela experiência.
Despeje a água em um tubo de vidro, cujo orifício inferior é fechado com uma fina película de borracha. Sob o peso do líquido, o fundo do tubo dobrará.
A experiência mostra que quanto mais alta a coluna de água acima do filme de borracha, mais ele cede. Mas toda vez que o fundo de borracha cede, a água no tubo entra em equilíbrio (para), porque, além da gravidade, a força elástica do filme de borracha esticado atua sobre a água.
Forças que atuam no filme de borracha |
são iguais em ambos os lados. |
Ilustração.
O fundo se afasta do cilindro devido à pressão sobre ele devido à gravidade.
Vamos baixar um tubo com fundo de borracha, no qual a água é despejada, em outro recipiente mais largo com água. Veremos que, à medida que o tubo é abaixado, o filme de borracha gradualmente se endireita. O endireitamento total do filme mostra que as forças que atuam sobre ele de cima e de baixo são iguais. O endireitamento total do filme ocorre quando os níveis de água no tubo e no recipiente coincidem.
O mesmo experimento pode ser realizado com um tubo no qual um filme de borracha fecha a abertura lateral, conforme mostra a figura a. Mergulhe este tubo de água em outro recipiente de água, conforme mostrado na figura, b. Notaremos que o filme se endireita novamente assim que os níveis de água no tubo e no recipiente forem iguais. Isso significa que as forças que atuam no filme de borracha são as mesmas de todos os lados.
Pegue um recipiente cujo fundo possa cair. Vamos colocá-lo em uma jarra de água. Nesse caso, o fundo será pressionado firmemente na borda do recipiente e não cairá. Ele é pressionado pela força da pressão da água, direcionada de baixo para cima.
Despejaremos cuidadosamente água no vaso e observaremos seu fundo. Assim que o nível de água no recipiente coincidir com o nível de água no jarro, ele cairá do recipiente.
No momento da separação, uma coluna de líquido no recipiente pressiona o fundo e a pressão é transmitida de baixo para cima até o fundo da mesma coluna de líquido em altura, mas localizada no jarro. Ambas as pressões são as mesmas, mas o fundo se afasta do cilindro devido à ação de sua própria gravidade sobre ele.
Os experimentos com água foram descritos acima, mas se tomarmos qualquer outro líquido em vez de água, os resultados do experimento serão os mesmos.
Então, experimentos mostram que dentro do líquido há pressão, e no mesmo nível é a mesma em todas as direções. A pressão aumenta com a profundidade.
Os gases não diferem a esse respeito dos líquidos, porque também têm peso. Mas devemos lembrar que a densidade de um gás é centenas de vezes menor que a densidade de um líquido. O peso do gás no recipiente é pequeno e, em muitos casos, sua pressão de "peso" pode ser ignorada.
Cálculo da pressão do líquido no fundo e nas paredes do vaso.
Cálculo da pressão do líquido no fundo e nas paredes do vaso.
Considere como você pode calcular a pressão de um líquido no fundo e nas paredes de um recipiente. Vamos primeiro resolver o problema de um vaso com a forma de um paralelepípedo retangular.
Força F, com o qual o líquido derramado neste recipiente pressiona seu fundo, é igual ao peso P o líquido no recipiente. O peso de um líquido pode ser determinado conhecendo sua massa. m. A massa, como você sabe, pode ser calculada pela fórmula: m = ρV. O volume de líquido derramado no recipiente que escolhemos é fácil de calcular. Se a altura da coluna de líquido no recipiente for indicada pela letra h, e a área do fundo da embarcação S, então V = S h.
Massa líquida m = ρV, ou m = ρ S h .
O peso deste fluido P = g, ou P = g ρ S h.
Como o peso da coluna de líquido é igual à força com que o líquido pressiona o fundo do vaso, então, dividindo o peso P Para a praça S, obtemos a pressão do fluido p:
p = P/S, ou p = g ρ S h/S,
Obtivemos uma fórmula para calcular a pressão de um líquido no fundo de um vaso. A partir desta fórmula pode-se ver que a pressão de um líquido no fundo de um vaso depende apenas da densidade e da altura da coluna de líquido.
Portanto, de acordo com a fórmula derivada, é possível calcular a pressão do líquido derramado no vaso alguma forma(A rigor, nosso cálculo só é adequado para vasos com a forma de um prisma reto e um cilindro. Nos cursos de física do instituto, provou-se que a fórmula também vale para um vaso de forma arbitrária). Além disso, pode ser usado para calcular a pressão nas paredes do vaso. A pressão dentro do fluido, incluindo a pressão de baixo para cima, também é calculada usando esta fórmula, pois a pressão na mesma profundidade é a mesma em todas as direções.
Ao calcular a pressão usando a fórmula p = gph precisa de densidade ρ expressa em quilogramas por metro cúbico (kg/m 3), e a altura da coluna de líquido h- em metros (m), g\u003d 9,8 N / kg, então a pressão será expressa em pascal (Pa).
Exemplo. Determine a pressão do óleo no fundo do tanque se a altura da coluna de óleo for 10 m e sua densidade for 800 kg/m 3 .
Vamos anotar a condição do problema e anotá-la.
Dado :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Decisão :
p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80.000 Pa ≈ 80 kPa.
Responda : p ≈ 80 kPa.
Vasos comunicantes.
Vasos comunicantes.
A figura mostra dois vasos conectados entre si por um tubo de borracha. Tais vasos são chamados comunicando. Um regador, um bule, uma cafeteira são exemplos de vasos comunicantes. Sabemos por experiência que a água derramada, por exemplo, em um regador, fica sempre no mesmo nível no bico e no interior.
Os vasos comunicantes são comuns a nós. Por exemplo, pode ser um bule, um regador ou uma cafeteira. |
As superfícies de um líquido homogêneo são instaladas no mesmo nível em vasos comunicantes de qualquer forma. |
Líquidos de várias densidades. |
Com vasos comunicantes, o seguinte experimento simples pode ser feito. No início do experimento, prendemos o tubo de borracha no meio e despejamos água em um dos tubos. Em seguida, abrimos o grampo e a água flui instantaneamente para o outro tubo até que as superfícies da água em ambos os tubos estejam no mesmo nível. Você pode fixar um dos tubos em um tripé e levantar, abaixar ou inclinar o outro em direções diferentes. E neste caso, assim que o líquido se acalmar, seus níveis em ambos os tubos se equalizarão.
Em vasos comunicantes de qualquer forma e seção, as superfícies de um líquido homogêneo são colocadas no mesmo nível(desde que a pressão do ar sobre o líquido seja a mesma) (Fig. 109).
Isso pode ser justificado da seguinte forma. O líquido está em repouso sem se mover de um recipiente para outro. Isso significa que as pressões em ambos os vasos são as mesmas em qualquer nível. O líquido nos dois vasos é o mesmo, ou seja, tem a mesma densidade. Portanto, suas alturas também devem ser as mesmas. Quando levantamos um recipiente ou adicionamos líquido a ele, a pressão nele aumenta e o líquido se move para outro recipiente até que as pressões sejam equilibradas.
Se um líquido de uma densidade é despejado em um dos vasos comunicantes e outra densidade é despejada no segundo, então no equilíbrio os níveis desses líquidos não serão os mesmos. E isso é compreensível. Sabemos que a pressão de um líquido no fundo de um vaso é diretamente proporcional à altura da coluna e à densidade do líquido. E neste caso, as densidades dos líquidos serão diferentes.
Com pressões iguais, a altura de uma coluna de líquido com densidade mais alta será menor que a altura de uma coluna de líquido com densidade mais baixa (Fig.).
Experiência. Como determinar a massa de ar.
Peso do ar. Pressão atmosférica.
existência de pressão atmosférica.
A pressão atmosférica é maior que a pressão do ar rarefeito em um vaso.
A força da gravidade atua no ar, assim como em qualquer corpo localizado na Terra e, portanto, o ar tem peso. O peso do ar é fácil de calcular, conhecendo sua massa.
Mostraremos por experiência como calcular a massa de ar. Para fazer isso, pegue uma bola de vidro forte com uma rolha e um tubo de borracha com um grampo. Bombeamos o ar com uma bomba, prendemos o tubo com um grampo e o equilibramos na balança. Em seguida, abrindo o grampo no tubo de borracha, deixe entrar ar. Neste caso, o equilíbrio da balança será perturbado. Para restaurá-lo, você terá que colocar pesos no outro prato da balança, cuja massa será igual à massa de ar no volume da bola.
Experimentos estabeleceram que a uma temperatura de 0 ° C e pressão atmosférica normal, a massa de ar com um volume de 1 m 3 é de 1,29 kg. O peso deste ar é fácil de calcular:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
O envelope de ar que envolve a Terra é chamado atmosfera (do grego. atmosfera vapor, ar e esfera- bola).
A atmosfera, como mostram as observações do voo de satélites artificiais da Terra, se estende a uma altura de vários milhares de quilômetros.
Devido à ação da gravidade, as camadas superiores da atmosfera, como a água do oceano, comprimem as camadas inferiores. A camada de ar adjacente diretamente à Terra é a mais comprimida e, de acordo com a lei de Pascal, transfere a pressão produzida sobre ela em todas as direções.
Como resultado disso, a superfície da Terra e os corpos localizados nela sofrem a pressão de toda a espessura do ar, ou, como se costuma dizer nesses casos, a experiência Pressão atmosférica .
A existência da pressão atmosférica pode ser explicada por muitos fenômenos que encontramos na vida. Vamos considerar alguns deles.
A figura mostra um tubo de vidro, dentro do qual há um pistão que se encaixa perfeitamente nas paredes do tubo. A extremidade do tubo é mergulhada em água. Se você levantar o pistão, a água subirá atrás dele.
Este fenômeno é usado em bombas de água e alguns outros dispositivos.
A figura mostra um vaso cilíndrico. É fechado com uma rolha na qual é inserido um tubo com uma torneira. O ar é bombeado para fora do vaso por uma bomba. A extremidade do tubo é então colocada em água. Se você agora abrir a torneira, a água vai espirrar no interior do vaso em uma fonte. A água entra no vaso porque a pressão atmosférica é maior que a pressão do ar rarefeito no vaso.
Por que a concha de ar da Terra existe.
Como todos os corpos, as moléculas de gases que compõem o envelope de ar da Terra são atraídas pela Terra.
Mas por que, então, não caem todos na superfície da Terra? Como a camada de ar da Terra, sua atmosfera, é preservada? Para entender isso, devemos levar em conta que as moléculas dos gases estão em movimento contínuo e aleatório. Mas então surge outra pergunta: por que essas moléculas não voam para o espaço do mundo, isto é, para o espaço.
Para deixar completamente a Terra, uma molécula, como uma nave espacial ou um foguete, deve ter uma velocidade muito alta (pelo menos 11,2 km/s). Este chamado segunda velocidade de escape. A velocidade da maioria das moléculas no envelope de ar da Terra é muito menor do que essa velocidade cósmica. Portanto, a maioria deles está ligada à Terra pela gravidade, apenas um número insignificante de moléculas voam além da Terra para o espaço.
O movimento aleatório das moléculas e o efeito da gravidade sobre elas resultam no fato de que as moléculas de gás "flutuam" no espaço próximo à Terra, formando uma concha de ar, ou a atmosfera que conhecemos.
As medições mostram que a densidade do ar diminui rapidamente com a altura. Assim, a uma altura de 5,5 km acima da Terra, a densidade do ar é 2 vezes menor que sua densidade na superfície da Terra, a uma altura de 11 km - 4 vezes menor, etc. Quanto mais alto, mais raro o ar. E, finalmente, nas camadas superiores (centenas e milhares de quilômetros acima da Terra), a atmosfera gradualmente se transforma em espaço sem ar. A camada de ar da Terra não tem um limite claro.
A rigor, devido à ação da gravidade, a densidade do gás em qualquer recipiente fechado não é a mesma em todo o volume do recipiente. No fundo do vaso, a densidade do gás é maior do que nas partes superiores e, portanto, a pressão no vaso não é a mesma. É maior no fundo do vaso do que no topo. No entanto, para o gás contido no vaso, essa diferença de densidade e pressão é tão pequena que em muitos casos pode ser completamente ignorada, basta estar ciente disso. Mas para uma atmosfera que se estende por vários milhares de quilômetros, a diferença é significativa.
Medição da pressão atmosférica. A experiência de Torricelli.
É impossível calcular a pressão atmosférica usando a fórmula para calcular a pressão de uma coluna de líquido (§ 38). Para tal cálculo, você precisa conhecer a altura da atmosfera e a densidade do ar. Mas a atmosfera não tem um limite definido, e a densidade do ar em diferentes alturas é diferente. No entanto, a pressão atmosférica pode ser medida usando um experimento proposto no século XVII por um cientista italiano. Evangelista Torricelli aluno de Galileu.
A experiência de Torricelli é a seguinte: um tubo de vidro de cerca de 1 m de comprimento, selado em uma extremidade, é preenchido com mercúrio. Então, fechando firmemente a segunda extremidade do tubo, ele é virado e abaixado em um copo com mercúrio, onde essa extremidade do tubo é aberta sob o nível de mercúrio. Como em qualquer experimento líquido, parte do mercúrio é despejada no copo e parte dele permanece no tubo. A altura da coluna de mercúrio que permanece no tubo é de aproximadamente 760 mm. Não há ar acima do mercúrio dentro do tubo, há um espaço sem ar, então nenhum gás exerce pressão de cima sobre a coluna de mercúrio dentro deste tubo e não afeta as medições.
Torricelli, que propôs a experiência descrita acima, também deu sua explicação. A atmosfera pressiona a superfície do mercúrio no copo. Mercúrio está em equilíbrio. Isso significa que a pressão no tubo é aa 1 (ver figura) é igual à pressão atmosférica. Quando a pressão atmosférica muda, a altura da coluna de mercúrio no tubo também muda. À medida que a pressão aumenta, a coluna se alonga. À medida que a pressão diminui, a coluna de mercúrio diminui em altura.
A pressão no tubo no nível aa1 é criada pelo peso da coluna de mercúrio no tubo, pois não há ar acima do mercúrio na parte superior do tubo. Daí segue que pressão atmosférica é igual à pressão da coluna de mercúrio no tubo , ou seja
p atm = p mercúrio.
Quanto maior a pressão atmosférica, maior a coluna de mercúrio no experimento de Torricelli. Portanto, na prática, a pressão atmosférica pode ser medida pela altura da coluna de mercúrio (em milímetros ou centímetros). Se, por exemplo, a pressão atmosférica for 780 mm Hg. Arte. (dizem "milímetros de mercúrio"), isso significa que o ar produz a mesma pressão que uma coluna vertical de mercúrio de 780 mm de altura produz.
Portanto, neste caso, 1 milímetro de mercúrio (1 mm Hg) é tomado como a unidade de pressão atmosférica. Vamos encontrar a relação entre esta unidade e a unidade conhecida por nós - pascal(Pa).
A pressão de uma coluna de mercúrio ρ de mercúrio com uma altura de 1 mm é:
p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13.600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Então, 1 mm Hg. Arte. = 133,3 Pa.
Atualmente, a pressão atmosférica é geralmente medida em hectopascais (1 hPa = 100 Pa). Por exemplo, boletins meteorológicos podem anunciar que a pressão é de 1013 hPa, que é o mesmo que 760 mmHg. Arte.
Observando diariamente a altura da coluna de mercúrio no tubo, Torricelli descobriu que essa altura muda, ou seja, a pressão atmosférica não é constante, pode aumentar e diminuir. Torricelli também notou que a pressão atmosférica está relacionada a mudanças no clima.
Se você anexar uma escala vertical ao tubo de mercúrio usado no experimento de Torricelli, obterá o dispositivo mais simples - barômetro de mercúrio (do grego. baros- peso, metro- medir). É usado para medir a pressão atmosférica.
Barômetro - aneróide.
Na prática, um barômetro de metal é usado para medir a pressão atmosférica, chamado aneróide (traduzido do grego - aneróide). O barômetro é chamado assim porque não contém mercúrio.
A aparência do aneróide é mostrada na figura. A sua parte principal é uma caixa metálica 1 com superfície ondulada (ondulada) (ver outra fig.). O ar é bombeado para fora desta caixa e, para que a pressão atmosférica não esmague a caixa, sua tampa 2 é puxada para cima por uma mola. À medida que a pressão atmosférica aumenta, a tampa flexiona para baixo e tensiona a mola. Quando a pressão diminui, a mola endireita a tampa. Um ponteiro de seta 4 é fixado à mola por meio de um mecanismo de transmissão 3, que se move para a direita ou para a esquerda quando a pressão muda. Uma escala é fixada sob a seta, cujas divisões são marcadas de acordo com as indicações de um barômetro de mercúrio. Assim, o número 750, contra o qual a agulha aneróide está (veja a Fig.), mostra que no momento dado no barômetro de mercúrio a altura da coluna de mercúrio é de 750 mm.
Portanto, a pressão atmosférica é 750 mm Hg. Arte. ou ≈ 1000 hPa.
O valor da pressão atmosférica é muito importante para a previsão do tempo para os próximos dias, uma vez que mudanças na pressão atmosférica estão associadas a mudanças no clima. Um barômetro é um instrumento necessário para observações meteorológicas.
Pressão atmosférica em várias altitudes.
Em um líquido, a pressão, como sabemos, depende da densidade do líquido e da altura de sua coluna. Devido à baixa compressibilidade, a densidade do líquido em diferentes profundidades é quase a mesma. Portanto, ao calcular a pressão, consideramos sua densidade constante e levamos em consideração apenas a mudança na altura.
A situação é mais complicada com os gases. Os gases são altamente compressíveis. E quanto mais o gás é comprimido, maior sua densidade e maior a pressão que ele produz. Afinal, a pressão de um gás é criada pelo impacto de suas moléculas na superfície do corpo.
As camadas de ar próximas à superfície da Terra são comprimidas por todas as camadas de ar sobrejacentes acima delas. Mas quanto mais alta a camada de ar da superfície, mais fraca ela é comprimida, menor sua densidade. Assim, menos pressão produz. Se, por exemplo, um balão sobe acima da superfície da Terra, a pressão do ar no balão se torna menor. Isso acontece não apenas porque a altura da coluna de ar acima dela diminui, mas também porque a densidade do ar diminui. É menor na parte superior do que na parte inferior. Portanto, a dependência da pressão do ar com a altitude é mais complicada do que a dos líquidos.
As observações mostram que a pressão atmosférica em áreas situadas ao nível do mar é em média 760 mm Hg. Arte.
A pressão atmosférica igual à pressão de uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura a uma temperatura de 0 ° C é chamada de pressão atmosférica normal..
pressão atmosférica normalé igual a 101 300 Pa = 1013 hPa.
Quanto maior a altitude, menor a pressão.
Com pequenas elevações, em média, para cada 12 m de subida, a pressão diminui em 1 mm Hg. Arte. (ou 1,33 hPa).
Conhecendo a dependência da pressão com a altitude, é possível determinar a altura acima do nível do mar alterando as leituras do barômetro. Aneróides com uma escala na qual você pode medir diretamente a altura acima do nível do mar são chamados altímetros . Eles são usados na aviação e ao escalar montanhas.
Medidores de pressão.
Já sabemos que os barômetros são usados para medir a pressão atmosférica. Para medir pressões maiores ou menores que a pressão atmosférica, o medidores de pressão (do grego. manos- raro, imperceptível metro- medir). Os manômetros são líquido e metal.
|
|
Considere primeiro o dispositivo e a ação manômetro líquido aberto. Consiste em um tubo de vidro de duas pernas no qual um pouco de líquido é derramado. O líquido é instalado em ambos os joelhos no mesmo nível, pois apenas a pressão atmosférica atua em sua superfície nos joelhos da embarcação.
Para entender como esse medidor de pressão funciona, ele pode ser conectado com um tubo de borracha a uma caixa plana redonda, com um lado coberto com um filme de borracha. Se você pressionar o dedo no filme, o nível do líquido no joelho do manômetro conectado na caixa diminuirá e no outro joelho aumentará. O que explica isso?
Pressionar o filme aumenta a pressão do ar na caixa. Pela lei de Pascal, esse aumento de pressão é transferido para o líquido naquele joelho do manômetro, que está preso à caixa. Portanto, a pressão sobre o líquido neste joelho será maior do que no outro, onde apenas a pressão atmosférica atua sobre o líquido. Sob a força desse excesso de pressão, o líquido começará a se mover. No joelho com ar comprimido, o líquido cairá, no outro subirá. O líquido chegará ao equilíbrio (parar) quando o excesso de pressão do ar comprimido for equilibrado pela pressão que a coluna de excesso de líquido produz na outra perna do manômetro.
Quanto mais forte a pressão no filme, quanto maior o excesso de coluna de líquido, maior sua pressão. Conseqüentemente, a mudança na pressão pode ser julgada pela altura dessa coluna em excesso.
A figura mostra como esse manômetro pode medir a pressão dentro de um líquido. Quanto mais fundo o tubo estiver imerso no líquido, maior será a diferença nas alturas das colunas de líquido nos joelhos do manômetro., então, portanto, e fluido produz mais pressão.
Se você instalar a caixa do dispositivo em alguma profundidade dentro do líquido e girá-la com um filme para cima, para os lados e para baixo, as leituras do manômetro não serão alteradas. É assim que deve ser, porque ao mesmo nível dentro de um líquido, a pressão é a mesma em todas as direções.
A imagem mostra manômetro de metal . A parte principal de tal manômetro é um tubo de metal dobrado em um tubo 1 , com uma extremidade fechada. A outra extremidade do tubo com uma torneira 4 comunica com o recipiente no qual a pressão é medida. À medida que a pressão aumenta, o tubo se flexiona. Movimento de sua extremidade fechada com uma alavanca 5 e engrenagens 3 passou para o atirador 2 movendo-se ao redor da escala do instrumento. Quando a pressão diminui, o tubo, devido à sua elasticidade, volta à sua posição anterior, e a seta volta à divisão zero da escala.
Bomba de líquido de pistão.
No experimento que consideramos anteriormente (§ 40), descobriu-se que a água em um tubo de vidro, sob a ação da pressão atmosférica, subia atrás do pistão. Esta ação é baseada pistão bombas.
A bomba é mostrada esquematicamente na figura. Consiste em um cilindro, dentro do qual sobe e desce, aderindo firmemente às paredes do vaso, o pistão 1 . As válvulas são instaladas na parte inferior do cilindro e no próprio pistão. 2 abrindo apenas para cima. Quando o pistão se move para cima, a água entra no tubo sob a ação da pressão atmosférica, levanta a válvula inferior e se move atrás do pistão.
Quando o pistão se move para baixo, a água sob o pistão pressiona a válvula inferior e ela fecha. Ao mesmo tempo, sob pressão da água, uma válvula dentro do pistão se abre e a água flui para o espaço acima do pistão. Com o próximo movimento do pistão para cima, a água acima dele também sobe no local, que despeja no tubo de saída. Ao mesmo tempo, uma nova porção de água sobe atrás do pistão, que, quando o pistão for abaixado posteriormente, estará acima dele, e todo esse procedimento é repetido várias vezes enquanto a bomba está funcionando.
Pressão hidráulica.
A lei de Pascal permite explicar a ação máquina hidráulica (do grego. hidráulico- agua). São máquinas cuja ação se baseia nas leis do movimento e equilíbrio dos líquidos.
A parte principal da máquina hidráulica são dois cilindros de diâmetros diferentes, equipados com pistões e um tubo de conexão. O espaço sob os pistões e o tubo são preenchidos com líquido (geralmente óleo mineral). As alturas das colunas de líquido em ambos os cilindros são as mesmas desde que não haja forças atuando nos pistões.
Suponhamos agora que as forças F 1 e F 2 - forças que atuam nos pistões, S 1 e S 2 - áreas de pistões. A pressão sob o primeiro (pequeno) pistão é p 1 = F 1 / S 1 , e sob o segundo (grande) p 2 = F 2 / S 2. De acordo com a lei de Pascal, a pressão de um fluido em repouso é transmitida igualmente em todas as direções, ou seja, p 1 = p 2 ou F 1 / S 1 = F 2 / S 2, de onde:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Portanto, a força F 2 muito mais poder F 1 , Quantas vezes maior é a área do pistão grande do que a área do pistão pequeno?. Por exemplo, se a área do pistão grande é de 500 cm 2 e o pequeno é de 5 cm 2, e uma força de 100 N atua no pistão pequeno, então uma força 100 vezes maior atuará no pistão. pistão maior, ou seja, 10.000 N.
Assim, com a ajuda de uma máquina hidráulica, é possível equilibrar uma grande força com uma pequena força.
Atitude F 1 / F 2 mostra o ganho de força. Por exemplo, no exemplo acima, o ganho em vigor é 10.000 N / 100 N = 100.
A máquina hidráulica usada para prensar (espremer) é chamada pressão hidráulica .
As prensas hidráulicas são usadas onde é necessária muita potência. Por exemplo, para espremer óleo de sementes em moinhos de óleo, para prensar madeira compensada, papelão, feno. As siderúrgicas usam prensas hidráulicas para fazer eixos de máquinas de aço, rodas ferroviárias e muitos outros produtos. As prensas hidráulicas modernas podem desenvolver uma força de dezenas e centenas de milhões de newtons.
O dispositivo da prensa hidráulica é mostrado esquematicamente na figura. O corpo a ser prensado 1 (A) é colocado em uma plataforma conectada a um pistão grande 2 (B). O pequeno pistão 3 (D) cria uma grande pressão no líquido. Essa pressão é transmitida a todos os pontos do fluido que enche os cilindros. Portanto, a mesma pressão atua no segundo pistão grande. Mas como a área do 2º pistão (grande) é maior que a área do pequeno, então a força que atua sobre ele será maior que a força que atua no pistão 3 (D). Sob esta força, o pistão 2 (B) subirá. Quando o pistão 2 (B) sobe, o corpo (A) repousa contra a plataforma superior fixa e é comprimido. O manômetro 4 (M) mede a pressão do fluido. A válvula de segurança 5 (P) abre automaticamente quando a pressão do fluido excede o valor permitido.
De um pequeno cilindro para um grande líquido é bombeado por movimentos repetidos do pequeno pistão 3 (D). Isso é feito da seguinte maneira. Quando o pistão pequeno (D) é levantado, a válvula 6 (K) abre e o líquido é sugado para o espaço sob o pistão. Quando o pistão pequeno é abaixado sob a ação da pressão do líquido, a válvula 6 (K) fecha e a válvula 7 (K") abre, e o líquido passa para um grande recipiente.
A ação da água e do gás sobre um corpo imerso neles.
Sob a água, podemos levantar facilmente uma pedra que dificilmente pode ser levantada no ar. Se você mergulhar a rolha na água e soltá-la de suas mãos, ela flutuará. Como explicar esses fenômenos?
Sabemos (§ 38) que o líquido pressiona o fundo e as paredes do vaso. E se algum corpo sólido for colocado dentro do líquido, ele também estará sujeito a pressão, como as paredes do vaso.
Considere as forças que atuam do lado do líquido sobre o corpo imerso nele. Para facilitar o raciocínio, escolhemos um corpo que tem a forma de um paralelepípedo com bases paralelas à superfície do líquido (Fig.). As forças que atuam nas faces laterais do corpo são iguais em pares e se equilibram. Sob a influência dessas forças, o corpo é comprimido. Mas as forças que atuam nas faces superior e inferior do corpo não são as mesmas. Na face superior pressiona de cima com força F 1 coluna de líquido de altura h 1 . Ao nível da face inferior, a pressão produz uma coluna de líquido com uma altura h 2. Essa pressão, como sabemos (§ 37), é transmitida dentro do líquido em todas as direções. Portanto, na face inferior do corpo de baixo para cima com uma força F 2 pressiona uma coluna de líquido alta h 2. Mas h mais 2 h 1 , daí o módulo de força F mais 2 módulos de potência F 1 . Portanto, o corpo é empurrado para fora do líquido com uma força F vyt, igual à diferença de forças F 2 - F 1, ou seja
|
|
Mas S·h = V, onde V é o volume do paralelepípedo e ρ W ·V = m W é a massa de fluido no volume do paralelepípedo. Conseqüentemente, F vyt \u003d g m bem \u003d P bem, ou seja força de empuxo é igual ao peso do líquido no volume do corpo imerso nele(O empuxo é igual ao peso de um líquido de mesmo volume que o volume do corpo imerso nele). A existência de uma força que empurra um corpo para fora de um líquido é fácil de descobrir experimentalmente. Na imagem uma mostra um corpo suspenso por uma mola com uma seta na ponta. A seta marca a tensão da mola no tripé. Quando o corpo é lançado na água, a mola se contrai (Fig. b). A mesma contração da mola será obtida se você agir sobre o corpo de baixo para cima com alguma força, por exemplo, pressione-a com a mão (levante-a). Portanto, a experiência confirma que uma força agindo sobre um corpo em um fluido empurra o corpo para fora do fluido. Para gases, como sabemos, a lei de Pascal também se aplica. então corpos no gás são submetidos a uma força que os empurra para fora do gás. Sob a influência dessa força, os balões sobem. A existência de uma força empurrando um corpo para fora de um gás também pode ser observada experimentalmente. Penduramos uma bola de vidro ou um frasco grande fechado com uma rolha em uma panela de escala encurtada. A balança está equilibrada. Em seguida, um recipiente largo é colocado sob o frasco (ou bola) de modo que envolva todo o frasco. O recipiente é preenchido com dióxido de carbono, cuja densidade é maior que a densidade do ar (portanto, o dióxido de carbono afunda e enche o recipiente, deslocando o ar). Neste caso, o equilíbrio da balança é perturbado. Um copo com um frasco suspenso sobe (Fig.). Um frasco imerso em dióxido de carbono experimenta uma força de empuxo maior do que aquela que atua sobre ele no ar. A força que empurra um corpo para fora de um líquido ou gás é direcionada oposta à força da gravidade aplicada a esse corpo. Portanto, prolcosmos). Isso explica por que na água às vezes levantamos facilmente corpos que mal conseguimos manter no ar. Um pequeno balde e um corpo cilíndrico estão suspensos na mola (Fig., a). A seta no tripé marca a extensão da mola. Mostra o peso do corpo no ar. Tendo levantado o corpo, um vaso de drenagem é colocado sob ele, cheio de líquido até o nível do tubo de drenagem. Depois disso, o corpo é completamente imerso no líquido (Fig., b). Em que parte do líquido, cujo volume é igual ao volume do corpo, é derramado de um recipiente para um copo. A mola se contrai e o ponteiro da mola sobe para indicar a diminuição do peso do corpo no líquido. Nesse caso, além da força da gravidade, outra força atua sobre o corpo, empurrando-o para fora do fluido. Se o líquido do copo for derramado no balde superior (ou seja, aquele que foi deslocado pelo corpo), o ponteiro da mola retornará à sua posição inicial (Fig., c).
Com base nessa experiência, pode-se concluir que a força que empurra um corpo completamente imerso em um líquido é igual ao peso do líquido no volume desse corpo . Chegamos à mesma conclusão no § 48. Se um experimento semelhante fosse feito com um corpo imerso em algum gás, isso mostraria que a força que empurra o corpo para fora do gás também é igual ao peso do gás tomado no volume do corpo . A força que empurra um corpo para fora de um líquido ou gás é chamada força arquimediana, em homenagem ao cientista Arquimedes quem primeiro apontou para sua existência e calculou seu significado. Assim, a experiência confirmou que a força de Arquimedes (ou de empuxo) é igual ao peso do fluido no volume do corpo, ou seja, F A = P f = gm Nós vamos. A massa do líquido m f , deslocada pelo corpo, pode ser expressa em termos de sua densidade ρ w e do volume do corpo V t imerso no líquido (já que V l - o volume do líquido deslocado pelo corpo é igual a V t - o volume do corpo imerso no líquido), ou seja, m W = ρ W V t. Então temos: F A= g ρ f · V t Portanto, a força de Arquimedes depende da densidade do líquido no qual o corpo está imerso e do volume desse corpo. Mas não depende, por exemplo, da densidade da substância de um corpo imerso em um líquido, pois essa quantidade não está incluída na fórmula resultante. Vamos agora determinar o peso de um corpo imerso em um líquido (ou gás). Como as duas forças que atuam sobre o corpo neste caso são direcionadas em direções opostas (a gravidade está para baixo e a força de Arquimedes está para cima), então o peso do corpo no fluido P 1 será menor que o peso do corpo no vácuo P = g para a força de Arquimedes F A = gm w (onde m w é a massa de líquido ou gás deslocada pelo corpo). Por isso, se um corpo está imerso em um líquido ou gás, então ele perde em seu peso tanto quanto o líquido ou gás deslocado por ele pesa. Exemplo. Determine o empuxo que age sobre uma pedra com volume de 1,6 m 3 na água do mar. Vamos anotar a condição do problema e resolvê-lo. Quando o corpo flutuante atinge a superfície do líquido, com seu movimento ascendente, a força de Arquimedes diminuirá. Por quê? Mas porque o volume da parte do corpo imersa no líquido diminuirá, e a força de Arquimedes é igual ao peso do líquido no volume da parte do corpo imersa nele. Quando a força de Arquimedes se torna igual à força da gravidade, o corpo para e flutua na superfície do líquido, parcialmente imerso nele. A conclusão resultante é fácil de verificar experimentalmente. Despeje a água no recipiente de drenagem até o nível do tubo de drenagem. Depois disso, vamos mergulhar o corpo flutuante na embarcação, pesando-o anteriormente no ar. Tendo descido na água, o corpo desloca um volume de água igual ao volume da parte do corpo imersa nele. Tendo pesado esta água, descobrimos que seu peso (força de Arquimedes) é igual à força da gravidade que age sobre um corpo flutuante, ou o peso desse corpo no ar. Tendo feito os mesmos experimentos com quaisquer outros corpos flutuando em diferentes líquidos - em água, álcool, solução salina, você pode ter certeza de que se um corpo flutua em um líquido, então o peso do líquido deslocado por ele é igual ao peso desse corpo no ar. É fácil provar que se a densidade de um sólido sólido for maior que a densidade de um líquido, então o corpo afunda em tal líquido. Um corpo de menor densidade flutua neste líquido. Um pedaço de ferro, por exemplo, afunda na água, mas flutua no mercúrio. O corpo, por outro lado, cuja densidade é igual à densidade do líquido, permanece em equilíbrio dentro do líquido. O gelo flutua na superfície da água porque sua densidade é menor que a da água. Quanto menor a densidade do corpo em comparação com a densidade do líquido, a menor parte do corpo está imersa no líquido . Com densidades iguais do corpo e do líquido, o corpo flutua dentro do líquido a qualquer profundidade. Dois líquidos imiscíveis, por exemplo água e querosene, estão localizados em um recipiente de acordo com suas densidades: na parte inferior do recipiente - água mais densa (ρ = 1000 kg / m 3), na parte superior - querosene mais leve (ρ = 800 kg/m3). A densidade média dos organismos vivos que habitam o ambiente aquático difere pouco da densidade da água, de modo que seu peso é quase completamente equilibrado pela força de Arquimedes. Graças a isso, os animais aquáticos não precisam de esqueletos tão fortes e maciços quanto os terrestres. Pela mesma razão, os troncos das plantas aquáticas são elásticos. A bexiga natatória de um peixe muda facilmente de volume. Quando o peixe, com a ajuda dos músculos, desce a uma grande profundidade e a pressão da água aumenta, a bolha se contrai, o volume do corpo do peixe diminui e ele não empurra para cima, mas nada nas profundezas. Assim, o peixe pode, dentro de certos limites, regular a profundidade do seu mergulho. As baleias regulam sua profundidade de mergulho contraindo e expandindo sua capacidade pulmonar. Barcos à vela.Navios que flutuam em rios, lagos, mares e oceanos são construídos de diferentes materiais com diferentes densidades. O casco dos navios geralmente é feito de chapas de aço. Todos os fixadores internos que dão força aos navios também são feitos de metais. Para a construção de navios, são utilizados vários materiais que, em comparação com a água, possuem densidades maiores e menores. Como os navios flutuam, embarcam e transportam grandes cargas? Um experimento com um corpo flutuante (§ 50) mostrou que o corpo desloca tanta água com sua parte submersa que essa água é igual em peso ao peso do corpo no ar. Isso também vale para qualquer navio. O peso da água deslocada pela parte submersa do navio é igual ao peso do navio com carga no ar ou a força da gravidade agindo sobre o navio com carga. A profundidade em que um navio está submerso na água é chamada de esboço, projeto . O calado mais profundo permitido é marcado no casco do navio com uma linha vermelha chamada linha d'água (do holandês. agua- agua). O peso de água deslocado pelo navio quando submerso até a linha d'água, igual à força da gravidade que atua sobre o navio com carga, é chamado de deslocamento do navio. Atualmente, navios com deslocamento de 5.000.000 kN (5 10 6 kN) e mais estão sendo construídos para o transporte de petróleo, ou seja, com massa de 500.000 toneladas (5 10 5 t) e mais junto com a carga. Se subtrairmos o peso do próprio navio do deslocamento, obtemos a capacidade de carga desse navio. A capacidade de carga mostra o peso da carga transportada pelo navio. A construção naval existia no Egito Antigo, na Fenícia (acredita-se que os fenícios foram um dos melhores construtores navais), na China Antiga. Na Rússia, a construção naval se originou na virada dos séculos XVII e XVIII. Principalmente navios de guerra foram construídos, mas foi na Rússia que o primeiro quebra-gelo, navios com motor de combustão interna e o quebra-gelo nuclear Arktika foram construídos. Aeronáutica.
Desenho descrevendo o balão dos irmãos Montgolfier em 1783: "Vista e dimensões exatas do Balão Globo, que foi o primeiro." 1786 Desde os tempos antigos, as pessoas sonhavam em poder voar acima das nuvens, nadar no oceano de ar, enquanto navegavam no mar. Para aeronáutica No início, eram usados balões, que eram preenchidos com ar aquecido, hidrogênio ou hélio. Para que um balão suba no ar, é necessário que a força de Arquimedes (flutuabilidade) F A, agindo sobre a bola, era mais do que gravidade F pesado, ou seja F A > F pesado À medida que a bola sobe, a força de Arquimedes que atua sobre ela diminui ( F A = gρV), uma vez que a densidade da atmosfera superior é menor que a da superfície da Terra. Para subir mais alto, um lastro especial (peso) é retirado da bola e isso torna a bola mais leve. Eventualmente, a bola atinge sua altura máxima de levantamento. Para abaixar a bola, parte do gás é liberado de sua concha por meio de uma válvula especial. Na direção horizontal, o balão se move apenas sob a influência do vento, por isso é chamado de balão (do grego ar- ar, estado- de pé). Não muito tempo atrás, enormes balões eram usados para estudar as camadas superiores da atmosfera, a estratosfera - estratostatos . Antes de aprenderem a construir grandes aeronaves para o transporte aéreo de passageiros e cargas, usavam-se balões controlados - dirigíveis. Eles têm uma forma alongada, uma gôndola com um motor é suspensa sob o corpo, que aciona a hélice. O balão não só sobe sozinho, mas também pode levantar alguma carga: uma cabine, pessoas, instrumentos. Portanto, para descobrir que tipo de carga um balão pode levantar, é necessário determiná-la. força de elevação. Seja, por exemplo, um balão com um volume de 40 m 3 cheio de hélio ser lançado no ar. A massa de hélio que enche a casca da bola será igual a: Isto significa que esta bola pode levantar uma carga pesando 520 N - 71 N = 449 N. Esta é a sua força de levantamento. Um balão de mesmo volume, mas cheio de hidrogênio, pode levantar uma carga de 479 N. Isso significa que sua força de levantamento é maior que a de um balão cheio de hélio. Mas ainda assim, o hélio é usado com mais frequência, pois não queima e, portanto, é mais seguro. O hidrogênio é um gás combustível. É muito mais fácil levantar e abaixar um balão cheio de ar quente. Para isso, um queimador está localizado sob o orifício localizado na parte inferior da bola. Usando um queimador de gás, você pode controlar a temperatura do ar dentro da bola, o que significa sua densidade e flutuabilidade. Para que a bola suba mais alto, basta aquecer o ar com mais força, aumentando a chama do queimador. Quando a chama do queimador diminui, a temperatura do ar na bola diminui e a bola desce. É possível escolher uma temperatura da bola na qual o peso da bola e da cabine seja igual à força de empuxo. Então a bola ficará suspensa no ar e será fácil fazer observações a partir dela. À medida que a ciência se desenvolveu, houve também mudanças significativas na tecnologia aeronáutica. Tornou-se possível usar novas conchas para balões, que se tornaram duráveis, resistentes ao gelo e leves. Conquistas no campo da engenharia de rádio, eletrônica e automação tornaram possível projetar balões não tripulados. Esses balões são usados para estudar correntes de ar, para pesquisas geográficas e biomédicas nas camadas mais baixas da atmosfera. Questão 1 As principais disposições das TIC e sua fundamentação experimental.? 1. Todas as substâncias são compostas por moléculas, ou seja, têm uma estrutura discreta, as moléculas são separadas por lacunas. 2. As moléculas estão em movimento aleatório (caótico) contínuo. 3. Entre as moléculas do corpo existem forças de interação. Movimento browniano?. O movimento browniano é o movimento aleatório contínuo de partículas suspensas em um gás. Forças de interação molecular?. Tanto a atração quanto a repulsão atuam simultaneamente entre as moléculas. A natureza da interação das moléculas é eletromagnética. Energia cinética e potencial das moléculas?. Átomos e moléculas interagem e, portanto, têm uma energia potencial E p. A energia potencial é considerada positiva quando as moléculas são repelidas, negativa quando são atraídas. Questão 2 Dimensões e massas de moléculas e átomos Qualquer substância consiste em partículas, portanto, a quantidade de substância v (nu) é considerada proporcional ao número de partículas, ou seja, elementos estruturais contidos no corpo. A unidade de quantidade de uma substância é o mol. Um mol é a quantidade de uma substância que contém tantos elementos estruturais de qualquer substância quantos átomos existem em 12 g de carbono C12. A razão entre o número de moléculas de uma substância e a quantidade de uma substância é chamada de constante de Avogadro: NA =N/v(nu); NA \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 A constante de Avogadro mostra quantos átomos e moléculas estão contidos em um mol de uma substância. Massa molar - a massa de um mol de uma substância, igual à razão entre a massa da substância e a quantidade da substância: A massa molar é expressa em kg/mol. Conhecendo a massa molar, você pode calcular a massa de uma molécula: m 0 \u003d m / N \u003d m / v (nu) N A \u003d M / N A A massa média das moléculas é geralmente determinada por métodos químicos, a constante de Avogadro foi determinada com alta precisão por vários métodos físicos. As massas de moléculas e átomos são determinadas com um grau considerável de precisão usando um espectrógrafo de massa. As massas das moléculas são muito pequenas. Por exemplo, a massa de uma molécula de água: m = 29,9 * 10 -27 A massa molar está relacionada com a massa molecular relativa Mg. O peso molecular relativo é um valor igual à razão entre a massa de uma molécula de uma dada substância e 1/12 da massa de um átomo de carbono C12. Se a fórmula química de uma substância é conhecida, sua massa relativa pode ser determinada usando a tabela periódica, que, quando expressa em quilogramas, mostra a magnitude da massa molar dessa substância. Número de Avogadro O número de Avogadro, a constante de Avogadro é uma constante física numericamente igual ao número de unidades estruturais especificadas (átomos, moléculas, íons, elétrons ou quaisquer outras partículas) em 1 mol de uma substância. Definido como o número de átomos em 12 gramas (exatamente) do isótopo de carbono-12 puro. Geralmente é designado como NA, menos frequentemente como L N A = 6,022 140 78(18)×1023 mol-1. Número de moles Mole (símbolo: mol, internacional: mol) é uma unidade de medida para a quantidade de uma substância. Corresponde à quantidade de uma substância que contém partículas N A (moléculas, átomos, íons ou quaisquer outras partículas estruturais idênticas). NA é a constante de Avogadro, igual ao número de átomos em 12 gramas do nuclídeo de carbono 12C. Assim, o número de partículas em um mol de qualquer substância é constante e igual ao número de Avogadro NA. Velocidade da molécula Estado da matéria Estado agregado - um estado da matéria caracterizado por certas propriedades qualitativas: a capacidade ou incapacidade de manter o volume e a forma, a presença ou ausência de ordem de longo e curto alcance e outras. Uma mudança no estado de agregação pode ser acompanhada por uma mudança semelhante a um salto na energia livre, entropia, densidade e outras propriedades físicas básicas. Existem três estados principais de agregação: sólido, líquido e gasoso. Às vezes, não é totalmente correto classificar o plasma como um estado de agregação. Existem outros estados de agregação, por exemplo, cristais líquidos ou condensado de Bose-Einstein. Questão 3 Gás ideal, pressão do gás Um gás ideal é um gás no qual não há força de interação entre as moléculas. A pressão de um gás é devido aos impactos das moléculas. A força de pressão por 1 segundo em uma superfície unitária é chamada de pressão do gás. P – pressão do gás [pa] 1 mmHg Arte. =133 Pa P 0 (ro) \u003d 101325 Pa P= 1/3*m 0 *n*V 2- a equação básica do MKT n - concentração de moléculas [m -3] n=N/V- concentração de moléculas V 2 - raiz quadrada média da velocidade P= 2/3*n*EK equações básicas P = n*k*T MKT E K - energia cinética EK = 3/2kT(kT-kote) A escolha de um sistema de distribuição de uma substância gasosa, de acordo com um critério que avalia a pressão, o nível de redução e os princípios para sistemas construtivos que distribuem gasodutos (pode ser um gasoduto em anel, sem saída e misto), baseia-se em critérios econômicos erros de cálculo e características técnicas. Considerando o volume, nuances estruturais e propriedades de densidade do nível de gás consumidor, a confiabilidade e o modo seguro do sistema de abastecimento de gás, além das construções locais e características operacionais. Tipos de gasodutosOs sistemas de gasodutos estão associados aos níveis de pressão de uma substância gasosa que se move através deles, são divididos nos seguintes tipos: 1. Estrutura de gasoduto com presença de alta pressão de primeiro grau nas condições de pressão de trabalho da substância gasosa dentro de 0,71,3 MPa para substância natural e mistura gás-ar e até 1,7 MPa para GLP; 2. Gasoduto com nível de alta pressão da segunda categoria em condições de pressão dentro de 0,40,7 MPa; 3. Uma estrutura de gasoduto com indicadores de pressão média tem pressão de operação dentro de 0,0060,4 MPa; 4. Nível de pressão do canal de gás de baixa pressão até 0,006Mpa.  Tipos de sistemas de fornecimento de gásO sistema de fornecimento de gás pode ser dos seguintes tipos: 1. Nível único, onde o gás é fornecido aos consumidores apenas através de um produto gasoduto dos mesmos indicadores de pressão (seja com indicadores baixos ou com indicadores médios); 2. Dois níveis, onde o gás é fornecido ao círculo de consumidores através de uma estrutura de gasodutos com dois tipos diferentes de pressão (indicadores de nível médio-baixo ou médio-alto 1 ou 2, ou indicadores altos de categoria 2 baixo); 3. Três níveis, onde a passagem de uma substância gasosa é realizada através de um gasoduto com três pressões (alto primeiro ou segundo nível, médio e baixo); 4. Multinível, em que o gás se move ao longo das linhas de gás com quatro tipos de pressão: níveis altos 1 e 2, médios e baixos. Os sistemas de gasodutos com diferentes pressões, que estão incluídos no sistema de abastecimento de gás, devem ser conectados através de fraturamento hidráulico, KDD.  Para instalações industriais de aquecimento e equipamentos de caldeiras separados de gasodutos, é aceitável o uso de uma substância gasosa com pressão disponível dentro de 1,3 MPa, desde que tais indicadores de pressão sejam necessários para as especificidades do processo técnico. É impossível instalar um sistema de gasoduto com um índice de pressão superior a 1,2 MPa para um edifício residencial de vários andares em uma área povoada, em áreas onde estão localizados edifícios públicos, em locais com grande número de pessoas, por exemplo por exemplo, um mercado, um estádio, um shopping center, um prédio de teatro. Os atuais sistemas de distribuição da linha de abastecimento de gás consistem em uma complexa composição complexa de estruturas, que, por sua vez, assumem a forma de elementos básicos como anel de gás, redes sem saída e mistas com indicadores de baixa, média e alta pressão. Eles são colocados em áreas urbanas, outros assentamentos, no coração de bairros ou edifícios. Além disso, eles podem ser colocados nas rotas de um posto de distribuição de gás, ponto de controle e instalação de gás, um sistema de comunicação, um sistema de instalações automáticas e equipamentos telemecânicos. Toda a estrutura deve garantir o fornecimento de gás de consumo sem problemas. O projeto deve ter um dispositivo de desconexão, que é direcionado para seus elementos individuais e seções do gasoduto para reparo e eliminação de emergências. Entre outras coisas, garante o transporte sem problemas de substâncias gasosas para consumidores de gás, possui um mecanismo simples, operação segura, confiável e conveniente. É necessário projetar o fornecimento de gás de toda a região, cidade ou vila com base em desenhos esquemáticos e no layout da área, no plano geral da cidade, levando em consideração o desenvolvimento a longo prazo. Todos os elementos, dispositivos, mecanismos e peças-chave no sistema de fornecimento de gás devem ser usados da mesma forma. Vale a pena escolher um sistema de distribuição e princípios para a construção de um gasoduto (anel, beco sem saída, misto) baseado em operações de liquidação técnica e econômica, levando em consideração o volume, estrutura e densidade do consumo de gás. O sistema selecionado deve ser da mais alta eficiência, do ponto de vista econômico, e deve incluir processos construtivos e ser capaz de colocar o sistema de abastecimento de gás parcialmente em operação.  Classificação de gasodutosAs principais partes do sistema de abastecimento de gás são estruturas de gasodutos, que possuem tipos dependendo da pressão e finalidade do gás. Dependendo dos indicadores de pressão de gás mais altos que são transportados, as estruturas de gasodutos são divididos nos seguintes: 1. Estrutura de gasoduto com altas pressões de primeiro nível em condições de pressões de substâncias gasosas superiores a 0,7 MPa, até 1,7 MPa para SGU; 2. Produto de gasoduto com marcas de alta pressão do segundo nível em regime superior a 0,4 MPa e até 0,7 MPa; 3. Fios com indicadores de nível médio de pressão acima de 0,005 MPa e com variação de até 0,4 MPa; 4. Design de baixo desempenho, ou seja, até 0,004MPa. Um sistema de gasoduto com marcas de baixa pressão é usado para mover o gás para edifícios residenciais e edifícios públicos, para estabelecimentos de restauração, bem como para caldeiras e empresas domésticas. É permitido conectar pequenas instalações de consumo e salas de caldeiras ao sistema de gasodutos de baixa pressão. Mas grandes concessionárias não devem ser conectadas a linhas com indicadores de baixa pressão, pois não faz sentido movimentar uma grande quantidade de gás por ela, não tem benefício econômico.
A linha de gás de alta pressão da cidade é considerada a principal linha que alimenta a grande cidade. É feito como um enorme, semi-anel ou tem uma aparência radial. Por meio dele, a substância gasosa é fornecida por fraturamento hidráulico à rede com níveis médios e altos, além de grandes empreendimentos industriais, cujo processo tecnológico pressupõe a presença de gás com modo de operação superior a 0,8 MPa. Sistema de abastecimento de gás da cidadeIndicadores de pressão de gás na tubulação até 0,003 MPa O sistema de abastecimento de gás da cidade é um mecanismo sério, incluindo instalações, dispositivos técnicos e dutos que garantem a passagem do gás até o destino e o distribuem entre empresas, concessionárias, consumidores, com base na demanda. Inclui as seguintes facilidades: 2. Estação de controle de gás; 3. Ponto de controle de gás; 4. Equipamentos de controle de gás; 5. Dispositivo de controle e sistema de controle automático; 6. Dispositivos de expedição; O fornecimento de uma substância gasosa se dá através de um gasoduto através de estações de controle de gás diretamente para o gasoduto da cidade. No posto de distribuição de gás, as leituras de pressão caem com a ajuda de válvulas automáticas no regulador e permanecem inalteradas no nível necessário para o consumo urbano durante todo o tempo. Os especialistas técnicos incluem no esquema GDS um sistema que fornece proteção automaticamente. Além disso, garante a manutenção dos indicadores de pressão na linha da cidade, além de garantir que não ultrapassem o nível permitido. A partir dos postos de controle de gás, a substância gasosa através da linha de gás chega aos consumidores. Uma vez que o principal elemento dos sistemas de abastecimento de gás urbano são as linhas de gás, constituídas por diferenças de pressão de gasodutos, podem ser apresentados nos seguintes tipos: 1. Linha com marcas de baixa pressão até 4 kPa; 2. Linha com valores médios de pressão até 0,4 MPa; 3. Rede com regime de alta pressão do segundo nível até 0,7 MPa; 4. Redes com altas leituras do primeiro nível até 1,3 MPa. Através de estruturas de gasodutos com indicadores de baixa pressão, o gás circula e é distribuído para um edifício residencial e público e várias instalações, bem como para as oficinas das empresas domésticas. Em um gasoduto localizado em uma área residencial, são permitidos indicadores de pressão de até 3 kPa e nas instalações de uma empresa doméstica e edifícios públicos de até 5 kPa. Como regra, as baixas pressões são mantidas na linha (até 3 kPa) e tentam conectar todas as estruturas a uma linha de gás que não possui regulador de pressão de gás. Em gasodutos de média e alta pressão (0,6 MPa), o produto gasoso é fornecido por fraturamento hidráulico para linhas de baixa e média pressão. Há um dispositivo de segurança dentro da unidade de fraturamento hidráulico que opera automaticamente. Elimina as chances de quedas de pressão de um nível baixo acima de um valor aceitável. Através de comunicações semelhantes através do GRU, a substância gasosa também é fornecida às instalações de empresas industriais e instituições municipais. De acordo com os regulamentos atuais, a pressão mais alta para empresas industriais, municipais e agrícolas, bem como para instalações de sistemas de aquecimento, é permitida dentro de 0,6 MPa e para empresas domésticas e edifícios adjacentes dentro de 0,3 MPa. O fornecimento de gás com índice de pressão não superior a 0,3 MPa é permitido para instalações localizadas nas fachadas de um edifício residencial ou público. As estruturas de gasodutos de médio e alto regime são as redes de distribuição da cidade. Uma estrutura de gasoduto com marcas de alta pressão é utilizada exclusivamente em cidades metropolitanas. As instalações industriais podem ser conectadas a uma rede de média e alta pressão sem usar reguladores, é claro, se isso for baseado em cálculos técnicos e econômicos. Os sistemas da cidade são construídos de acordo com uma hierarquia, que, por sua vez, é dividida em função da pressão do gasoduto. A hierarquia tem vários níveis: 1. As linhas de alta e média pressão são a base dos gasodutos urbanos. A reserva ocorre com a ajuda de toques e duplicação de lugares individuais. Uma rede sem saída só pode estar em cidades pequenas. A substância gasosa se move gradualmente através de níveis de baixa pressão, é produzida por vibrações na válvula reguladora de fraturamento hidráulico e está em um nível constante. Se houver vários consumidores de gás diferentes em uma seção, é permitido colocar gasodutos com diferentes pressões em paralelo. Mas o projeto com alta e média pressão cria uma rede na cidade, que tem nuances hidráulicas. 2. Rede de baixa pressão. Fornece gás a uma variedade de consumidores. O projeto da rede é criado com recursos mistos, enquanto apenas os gasodutos principais são em loop, em outros casos são criados becos sem saída. Um gasoduto de baixa pressão não pode separar um rio, lago ou barranco, assim como uma ferrovia, uma rodovia. Não pode ser colocado ao longo de zonas industriais, portanto, não pode fazer parte de uma única rede hidráulica. Um projeto de rede de baixo desempenho é criado como uma linha local que possui várias fontes de energia através das quais o gás é fornecido. 3. Construção a gás de edifício residencial ou edifício público, oficina industrial ou empresa. Eles não são reservados. A pressão depende da finalidade da rede e do nível necessário para a instalação. Dependendo do número de graus, os sistemas da cidade são divididos : 1. Uma rede de dois níveis consiste em linhas de baixa e média pressão ou linhas de baixa e alta pressão. 2. A linha de três níveis inclui sistema de baixa, média e alta pressão. 3. A rede escalonada consiste em estruturas de gasodutos de todos os níveis. O gasoduto da cidade com alta e média pressão é criado como uma única linha que fornece gás para o empreendimento, caldeira, utilidades e o próprio fraturamento hidráulico. É muito mais lucrativo criar uma linha única, em contraste com uma linha de separação para instalações industriais e, em geral, para uma seção de gás doméstico. Escolha um sistema de cidade baseado em tais nuances: 1. Qual é o tamanho da cidade. 2. Plano da área urbana. 3. Edifícios nele. 4. Qual é a população da cidade. 5. Características de todos os empreendimentos da cidade. 6. Perspectivas para o desenvolvimento da metrópole. Tendo escolhido o sistema necessário, deve-se levar em consideração que ele deve atender aos requisitos de economia, segurança e confiabilidade no uso. Expressa simplicidade e facilidade de uso, sugerindo o desligamento de suas seções individuais para reparos. Além disso, todas as peças, dispositivos e acessórios no sistema selecionado devem ter o mesmo tipo de peças. O gás é fornecido à cidade através de uma linha multinível através de duas redes através da estação, o que, por sua vez, aumenta o nível de confiabilidade. A estação está conectada a uma área de alta pressão, localizada na periferia das linhas da cidade. A partir desta seção, o gás é fornecido aos anéis com alta ou média pressão. Se não for viável e inaceitável criar uma rede de gasodutos de alta pressão no centro de uma metrópole, então eles devem ser divididos em duas partes: uma rede de média pressão no centro e uma rede de alta pressão na periferia. Para poder desligar partes do gasoduto com alta e média pressão, seções individuais com baixa pressão, estruturas em edifícios residenciais, oficinas industriais e instalações montam dispositivos que desligam ou, simplesmente, torneiras especiais (consulte). A válvula deve ser instalada na entrada e saída, nos ramais do gasoduto de rua, no cruzamento de vários obstáculos, instalações ferroviárias e estradas. Nas linhas externas, uma válvula é instalada no poço, mostrando os valores de temperatura e tensão. Além disso, proporciona uma instalação e desmontagem confortável dos elementos de fechamento da válvula. O poço deve ser colocado, dado o desnível de dois metros de prédios ou cercas. O número de barreiras deve ser justificado e o mínimo possível. Ao entrar na sala, a válvula é instalada na parede, enquanto é necessário manter uma certa distância das portas e janelas. Se o reforço estiver localizado acima de 2 metros, é necessário fornecer um local com uma escada para poder atendê-lo. Nas casas de campo, na maioria dos casos, o gás é fornecido através de redes com média pressão, mas não com baixa pressão. Em primeiro lugar, prevê um dispositivo de controle adicional, pois os indicadores de pressão são mais altos. Em segundo lugar, as caldeiras a gás ganharam popularidade recentemente, então somente em pressão média o gás pode ser fornecido na quantidade necessária aos consumidores. Ao gaseificar sob condições de baixa pressão, o desempenho do dispositivo final cairá. Por exemplo, se uma pressão de cerca de 300 for considerada aceitável no inverno, se você se afastar do fraturamento hidráulico, os indicadores para os consumidores cairão para 120. Antes da geada, a pressão do gás é suficiente. Mas se vier uma geada severa e todos começarem a aquecer com caldeiras a gás, ligando a potência máxima, a pressão sobre os donos da casa na periferia cai significativamente. E quando a pressão está abaixo de 120, começam a aparecer problemas para os proprietários das caldeiras, por exemplo, a instalação da caldeira se apaga ou mostra que o fornecimento de gás foi interrompido. Sob condições de fornecimento de média pressão, o gás em estado comprimido se move pela tubulação. Além disso, através do regulador, a pressão cai para níveis baixos e a caldeira funciona sem problemas. Como você sabe, muitas substâncias na natureza podem estar em três estados de agregação: líquido sólido e gasoso. A doutrina das propriedades da matéria em vários estados de agregação é baseada em ideias sobre a estrutura atômica e molecular do mundo material. A teoria molecular-cinética da estrutura da matéria (MKT) é baseada em três disposições principais:
Isso significa que o estado de agregação de uma substância depende da posição relativa das moléculas, da distância entre elas, das forças de interação entre elas e da natureza de seu movimento. A interação de partículas de matéria no estado sólido é mais pronunciada. A distância entre as moléculas é aproximadamente igual aos seus próprios tamanhos. Isso leva a uma interação suficientemente forte, que praticamente priva as partículas da oportunidade de se mover: elas oscilam em torno de uma certa posição de equilíbrio. Eles mantêm sua forma e volume. As propriedades dos líquidos também são explicadas pela sua estrutura. Partículas de matéria em líquidos interagem com menos intensidade do que em sólidos e, portanto, podem mudar sua localização abruptamente - os líquidos não mantêm sua forma - são fluidos. Os líquidos retêm o volume. Um gás é uma coleção de moléculas que se movem aleatoriamente em todas as direções, independentemente umas das outras. Os gases não têm forma própria, ocupam todo o volume que lhes é fornecido e são facilmente comprimidos. Existe outro estado da matéria - plasma. O plasma é um gás parcial ou totalmente ionizado no qual as densidades de cargas positivas e negativas são quase as mesmas. Quando aquecida o suficiente, qualquer substância evapora, transformando-se em gás. Se a temperatura for aumentada ainda mais, o processo de ionização térmica aumentará acentuadamente, ou seja, as moléculas de gás começarão a se decompor em seus átomos constituintes, que então se transformarão em íons. Modelo de gás ideal. Relação entre pressão e energia cinética média. Para esclarecer os padrões que governam o comportamento de uma substância em estado gasoso, é considerado um modelo idealizado de gases reais, um gás ideal. Trata-se de um gás cujas moléculas são consideradas pontos materiais que não interagem entre si à distância, mas interagem entre si e com as paredes do vaso durante as colisões. Gás ideal – é um gás, cuja interação entre as moléculas é desprezível. (Ec>>Er) Um gás ideal é um modelo inventado por cientistas para entender os gases que observamos na natureza na realidade. Pode não descrever nenhum gás. Não aplicável quando o gás é altamente comprimido quando o gás se torna líquido. Os gases reais se comportam como gases ideais quando a distância média entre as moléculas é muitas vezes maior que seus tamanhos, ou seja, a pressões suficientemente altas. Propriedades do gás ideal:
O estado de uma certa massa de uma substância gasosa é caracterizado por quantidades físicas mutuamente dependentes chamadas parâmetros de estado. Esses incluem volumeV, pressãope temperaturaT. Volume de gás denotado V. Volume gás sempre coincide com o volume do recipiente que ocupa. unidade SI de volume m 3. Pressão– quantidade física igual à razão da forçaFagindo sobre um elemento de superfície perpendicular a ele, à áreaSeste elemento. p = F/ S Unidade de pressão no SI pascal[Pa] Até agora, foram usadas unidades de pressão fora do sistema: atmosfera técnica 1 em = 9,81-104 Pa; atmosfera física 1 atm = 1,013-105 Pa; milímetros de mercúrio 1 mmHg artigo = 133 Pa; 1 atm = = 760 mmHg Arte. = 1013 hPa. Como a pressão do gás é gerada? Cada molécula de gás, ao atingir a parede do recipiente em que está localizada, age na parede com certa força por um curto período de tempo. Como resultado de impactos aleatórios na parede, a força de todas as moléculas por unidade de área da parede muda rapidamente com o tempo em relação a algum valor (médio). Pressão do gássurge como resultado de impactos caóticos de moléculas nas paredes do recipiente em que o gás está localizado. Usando o modelo de gás ideal, pode-se calcular pressão do gás na parede do vaso. No processo de interação de uma molécula com a parede do vaso, surgem forças entre elas que obedecem à terceira lei de Newton. Como resultado, a projeção υ x A velocidade da molécula perpendicular à parede muda seu sinal para o oposto, e a projeção υ y velocidade paralela à parede permanece inalterada. Os instrumentos que medem a pressão são chamados de manômetros. Os medidores de pressão registram a força de pressão média no tempo por unidade de área de seu elemento sensível (membrana) ou outro receptor de pressão.
Manômetros líquidos:
Medidor de pressão de metal- para medir altas pressões. Sua parte principal é um tubo curvo A, cuja extremidade aberta é soldada ao tubo B, através do qual o gás flui, e a extremidade fechada é conectada à seta. O gás entra pela torneira e tubo B no tubo A e o desenrola. A extremidade livre do tubo, em movimento, aciona o mecanismo de transmissão e a seta. A escala é graduada em unidades de pressão.
A equação básica da teoria cinética molecular de um gás ideal. A equação básica do MKT: a pressão de um gás ideal é proporcional ao produto da massa da molécula, a concentração das moléculas e o quadrado médio da velocidade das moléculas p= 1/3m 0· n v 2 m 0 é a massa de uma molécula de gás; n = N/V é o número de moléculas por unidade de volume, ou a concentração de moléculas; v 2 - raiz quadrada média da velocidade das moléculas. Como a energia cinética média do movimento de translação das moléculas é E \u003d m 0 * v 2 /2, multiplicando a equação MKT básica por 2, obtemos p \u003d 2/3 n (m 0 v 2) / 2 \ u003d 2/3 E n p = 2/3 E n A pressão do gás é igual a 2/3 da energia cinética média do movimento de translação das moléculas contidas em uma unidade de volume de gás. Como m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, onde ρ é a densidade do gás, temos p= 1/3 ρv 2 Lei do gás unida. As quantidades macroscópicas que caracterizam exclusivamente o estado de um gás são chamadas deparâmetros termodinâmicos do gás. Os parâmetros termodinâmicos mais importantes de um gás são suavolumeV, pressão p e temperatura T. Qualquer mudança no estado de um gás é chamada deprocesso termodinâmico. Em qualquer processo termodinâmico, os parâmetros do gás que determinam seu estado mudam. A razão entre os valores de certos parâmetros no início e no final do processo é chamadalei dos gases. A lei dos gases que expressa a relação entre os três parâmetros dos gases é chamadalei unificada dos gases. p = nkT Razão p = nkT que relaciona a pressão de um gás à sua temperatura e concentração de moléculas, foi obtido para o modelo de um gás ideal, cujas moléculas interagem entre si e com as paredes do vaso apenas durante colisões elásticas. Essa relação pode ser escrita de outra forma, estabelecendo uma relação entre os parâmetros macroscópicos do gás - o volume V, pressão p, temperatura T e a quantidade de matéria ν. Para fazer isso, você precisa usar as igualdades onde n é a concentração de moléculas, N é o número total de moléculas, V é o volume de gás Então obtemos ou Como N permanece inalterado a uma massa constante de gás, Nk é um número constante, o que significa A uma massa de gás constante, o produto de volume e pressão, dividido pela temperatura absoluta do gás, é o mesmo valor para todos os estados dessa massa de gás. A equação que estabelece a relação entre pressão, volume e temperatura de um gás foi obtida em meados do século XIX pelo físico francês B. Clapeyron e é frequentemente chamada de Equação de Claiperon. A equação de Claiperon pode ser escrita de outra forma. p = nkt, dado que
Aqui Né o número de moléculas no recipiente, ν é a quantidade de substância, N A é a constante de Avogadro, mé a massa de gás no recipiente, Mé a massa molar do gás. Como resultado, obtemos:
O produto da constante de Avogadro NA porconstante de Boltzmannk é chamado constante de gás universal (molar) e está marcado com a letra R. Seu valor numérico no SI R= 8,31 J/mol K Razão
chamado equação de estado dos gases ideais. No formulário que recebemos, foi registrado pela primeira vez por D. I. Mendeleev. Portanto, a equação de estado do gás é chamada a equação de Clapeyron-Mendeleev.` Para um mol de qualquer gás, essa proporção assume a forma: pV=RT Vamos instalar significado físico da constante molar do gás. Suponha que em um certo cilindro sob o pistão a uma temperatura E haja 1 mol de gás, cujo volume é V. Se o gás for aquecido isobaricamente (a pressão constante) de 1 K, o pistão subirá a uma altura Δh , e o volume de gás aumentará em ΔV. Vamos escrever a equação pV=RT para gás aquecido: p (V + ΔV) = R (T + 1) e subtrair desta equação a equação pV=RT correspondente ao estado do gás antes do aquecimento. Obtemos pΔV = R ΔV = SΔh, onde S é a área da base do cilindro. Substituindo na equação resultante: pS = F é a força de pressão. Obtemos FΔh = R, e o produto da força pelo deslocamento do pistão FΔh = A é o trabalho de deslocamento do pistão, realizado por esta força contra forças externas durante a expansão do gás. Por isso, R = UMA. A constante de gás universal (molar) é numericamente igual ao trabalho que 1 mol de gás faz quando é aquecido isobaricamente de 1 K.  
|
