Jaký je tlak plynu, kapaliny a pevné látky

Jaký je tlak plynu, kapaliny a pevné látky
Jaký je tlak plynu, kapaliny a pevné látky
Anonim

Už ve starověkém světě lidé tušili, jaký je ve skutečnosti tlak vzduchu a kapalin. Některé z myšlenek o atomové struktuře hmoty se k nám dostaly v básni „O povaze věcí“od Lucretia Cara, a to je období starověku, zatímco vlastnosti tlaku byly účinně využívány již ve starověkém Egyptě. Kněží použili zahřátý a expandovaný plyn k „magickému“otevření dveří chrámů a stavitelé použili hydraulický výtah ke zvednutí těžkých kamenných bloků.

co je tlak
co je tlak

Na otázku, co je tlak jako fyzikální veličina, dnes odpovídají: rovná se poměru síly k jednotce plochy. Proto jsou tlak vzduchu, tlak tekutiny v nádobě a tlak pevného tělesa na podložce podobné jevy. Vzhledem k tomu, že zahrnují sílu, lze k práci vyvíjet tlak (což používali podnikaví staroegyptští kněží).

S tlakem pevného tělesa na podpěru je v zásadě vše jasné. Hmotnost těla je síla a je dělena plochou kontaktu těla s podpěrou. Ale v kapalině a plynu částice nejsou v klidu. Neustále se pohybují, ať už chaoticky Brownově, nebo řízeným přenosem vlivem vnějších sil nebo vnitřních podmínek systému. Tlak vzniká dopadem částic na stěnyplavidlo.

statický tlak
statický tlak

Síla, která se podílí na vytváření tlaku, je v tomto případě hybnost, kterou každá částice vydá za jednotku času. Odkud se bere hybnost a síla, pochopíme, když si vzpomeneme na vzorce kinematiky, které popisují pružnou srážku těles. Molekula nebo atom kapaliny a plynu se považuje za elastickou kouli. Uvnitř kapalné a plynné látky na sebe částice neustále narážejí, vyměňují si energii a hybnost. Proto také existuje tlak nejen ve vztahu ke stěně nádoby, ale také uvnitř jakékoli látky.

I uvnitř vakua je vždy určité množství částic, které v něm vytvářejí malý tlak. Pravda, nějakou dobu trvalo zjistit, že takový tlak existuje ve vakuu. Zpočátku se věřilo, že vakuum je absolutní prázdnota a vytváří nulový tlak. Fyzika školního kurzu používá tento předpoklad i nyní.

fyzika tlaku
fyzika tlaku

Vraťme se k pohybu částic. Pomůže nám to pochopit, co je tlak kinetický a statický. Když jsou částice v chaotickém tepelném pohybu, který je konstantní, vzniká statický tlak. Když je na systém aplikován jakýkoli vnější vliv a v pohybu částic se objeví převažující směry, tytéž částice začnou vyvíjet kinetický tlak.

Statický tlak lze pozorovat například na dně vany naplněné vodou. Pokud otevřete kohoutek, padající proud vody vytvoří další kinetický tlak. Zjednodušeně lze vypočítat na základě stejnéhoúvahy, které byly popsány výše ohledně elastických srážek částic. Proud má měřitelnou rychlost a při dopadu si vyměňuje hybnost se dnem vany. Celkový tlak systému (vodní lázeň) se bude rovnat součtu statického a kinetického tlaku.

Doporučuje: