Фізика. 7 клас. Максимович

§ 22. Тиск рідин і газів. Закон Паскаля

Чому звичайна повітряна кулька має форму кулі? Що з нею станеться, якщо її занурити глибоко під воду? А якщо її внести в тепле приміщення? Пошукаємо відповіді на ці та інші запитання.

Дізнаймося про...

• тиск газів;
• закон Паскаля;
• гідростатичний тиск.

1. Тиск газу

Якщо газом наповнити посудину, то він рівномірно розподілиться по всьому її об’єму завдяки безперервному і хаотичному руху його молекул. Під час такого руху молекули стикаються зі стінками посудини і чинять на них певний тиск. Сила тиску однієї молекули мізерно мала, але молекул газу навіть в невеликому об’ємі дуже багато, тому тиск є відчутним (мал. 22.1).

Отже, тиск газу спричиняється ударами його молекул об стінки посудини.

Мал. 22.1. Тиск газу

Від чого залежить тиск газу? Що потрібно зробити, щоб збільшити його тиск? Очевидно, збільшити кількість молекул у тому ж об’ємі за незмінної температури, тобто збільшити густину газу. Чим більша кількість молекул стикається з поверхнею стінки протягом 1 с, тим більша сила тиску діє на стінку.

Ще можна збільшити тиск газу, якщо його нагріти за сталого об’єму. У такому разі швидкість руху молекул газу збільшиться, молекули частіше будуть вдарятися об стінку посудини і сила їхнього удару буде більшою.

Якщо не змінювати масу і температуру газу, а зменшити об’єм газу, то тиск збільшиться, і навпаки.

Поміркуйте і дайте відповідь

Якщо трохи надуту зав’язану повітряну кульку помістити під скляний ковпак, який щільно прилягає до поверхні (мал. 22.2, а), і відкачувати з-під ковпака повітря, то об’єм кульки буде збільшуватись (мал. 22.2, б). Поясніть суть досліду.

Мал. 22.2. Повітряна кулька під ковпаком до (а) і після (б) відкачування повітря

2. Особливості передавання тиску рідинами і газами

А чи задумувалися ви, чому м’яч, повітряна кулька, мильна бульбашка набувають форми кулі? Дослідив це й описав Блез Паскаль.

Закон Паскаля: тиск, який діє на рідину чи газ, передається однаково у кожну точку рідини чи газу.

Наочно підтверджує це куля Паскаля: сфера з великою кількістю отворів, прикріплена до трубки з поршнем. Якщо її заповнити димом і тиснути на поршень, то дим буде під однаковим тиском у всіх напрямках виходити з кулі (мал. 22.3).

Мал. 22.3. Куля Паскаля

3. Гідростатичний тиск

Тиск нерухомої рідини на дно посудини називають гідростатичним тиском. З’ясуємо, від чого він залежить.

Рідина, яка є в посудині (мал. 22.4), має вагу Р, а тому чинить певний тиск р на дно площею S:

Мал. 22.4. Тиск рідини на дно посудини

Вага рідини Р = mg, оскільки m = ρV, а

V = Sh, то P = ρShg.

Отже, тиск рідини на дно посудини визначають за формулою:

p = ρgh.

Звідси видно, що гідростатичний тиск залежить тільки від густини рідини і висоти її стовпа.

Якщо потрібно знайти густину рідини чи висоту її стовпа, скористаємося такими формулами:

Поміркуйте і дайте відповідь

У якій посудині (мал. 22.5) гідростатичний тиск олії найбільший? Чому?

Мал. 22.5. Тиск олії на дно посудин

Запам’ятайте

Тиск газу спричиняється ударами його молекул об стінки посудини.

Закон Паскаля: тиск, який діє на рідину чи газ, передається однаково в кожну точку рідини чи газу.

Гідростатичний тиск — тиск нерухомої рідини на дно посудини.

Перевірте себе

1. Бензин перелили з каністри в бак автомобіля. Чи змінився при цьому гідростатичний тиск бензину?

2. Використовуючи лінійку та півторалітрову пляшку з водою, розрахуйте тиск, який чинить вода на дно пляшки.

3. Стінки батискафа (глибоководного апарата) витримують тиск 40 МПа. На якій глибині він може працювати?

4. На глибині 20 м гідростатичний тиск 226,6 кПа. Де це можливо — у річці чи морі?

Обдумайте, змоделюйте, зробіть...

Складіть алгоритм дій та дослідіть залежність тиску повітря від його маси, температури та об’єму, використовуючи повітряну кульку, холодильник.

Дотримуйтеся правил безпеки під час роботи!

Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)

Гідростатичний тиск

Hydrostatic pressure