درس نهم(فشار)
فشار :
اگر با کفش روی برف بایستیم مقداری در آن فرو می رویم ولی اگر چوب اسکی به پا داشته باشیم کمتر در برف فرو می رویم علت چیست؟
در این مثال وزن تغییر نکرده است.بلکه سطح تماس ما با برف افزایش یافته است در حالتی که چوب اسکی به پا داریم, نیروی وارد بر سطح در مقایسه با حالتی که با کفش در برف ایستاده ایم در سطح بیشتری توزیع شده است ودر نتیجه کمتر در برف فرو می رویم.
کمیتی که ما در اینجا با آن سروکار داریم اندازه ی نیروی عمودی وارد بر واحدسطح است که فشار نامیده می شود.
واحد فشار در SI, نیوتن بر متر مربع (N/m^2) است که پاسکال (Pa) نامیده می شود.
فشارنیرویی است که بر یک سانتی متر مربع (واحد سطح)اثر می کندواز تقسیم نیرو بر اندازه ی سطح بدست می آید.
فشار=نیرو_
سطح
درواقع ,دراثر برخوردهایی که با جسم داریم یانیرویی که دریک زمان برجسم وارد می کنیم فشار ایجاد می شود. هر چه این نیرو یا برخورد بیشتر باشد فشار بیشتر است.
ما فشار هوا را احساس نمی کنیم چون از همه طرف هوا به ما نیرو وارد می کند .
فشار از دیدگاه مدل گوی وفنر:
در حالت کلی٬ هرچه فشار محفظه ای بیشتر می شود (با استفاده از مدل گوی وفنر)شکل فنرها جمع تر شده و مولکولها به هم نزدیکتر می شوند در نتیجه چگالی و جنبش مولکول های آن افزایش می یابد.
وقتی دو عدد سرنگ را بایک لوله ی پلاستیکی نازکی به یکدیگرارتباط دهید اگر به هر دو طرف آنها نیرو وارد کنید احساس خواهید کرد که آب سخت ومحکم بوده وفشرده نمی شود .وفشار از یک پیستون به آب منتقل می شود وبر پیستون سرنگ دیگر اثر می کند.پس مایعات متراکم نمی شوند وتنها فشار را منتقل می کنند.
فشار گازها:
اگر گاز درداخل محفظه ای محبوس باشد فشار ناشی از وزن گاز را می توان محاسبه نمود.ولی چون چگالی گاز خیلی کم است ,هنگامی که ارتفاع گاز داخل محفظه کم است اختلاف فشار در نقاط مختلف داخل محفظه ناچیز است ودر نتیجه فشار را در این موارد می توان در تمام نقاط گاز یکسان در نظر گرفت.
فشار گاز وتئوری جنبشی :
1-در حجم کمی از یک گازمیلیونها میلیون مولکول موجود است وهر مولکول با سرعت زیاد درحرکت است
بنابراین در هر ثانیه تعداد بسیار زیادی برخورد بین مولکولها وبین آنها با جدار ظرف وجود دارد .این برخوردهای همیشگی با جدار ظرف است که فشار برجدار ظرف را به وجود می آورد. .
2- وقتی گازی متراکم شود مولکولها حجم کمتری برای حرکت دارند ودر نتیجه برخورد آنها با جدار ظرف بیشتر می شود وفشار گاز بالا می رود.
3- هرگاه گازی را حرارت دهیم ,مولکولها سریعتر حرکت می کنند ودر این حالت نیز برخورد با جدار بیشتر واثر آن زیادتر است وفشار گاز افزایش می یابد
هوا گازی است که اطراف کره ی زمین را اشغال کرده است .چون ارتفاع هوادر جو زمین زیاد است وفشار ناشی از آن قابل ملاحظه است این فشار ,فشار هوا نامیده می شود. فشار هوا را فشار جو می نامیم.
یک قوطی فلزی مستعمل را بردارید ودر آن را با یک چوب پنبه ویک لوله ,کاملاببندید.لوله را به یک تلمبه تخلیه هوا متصل کنید وهوای درون قوطی را خارج کنیدملاحظه خواهید کرد که قوطی تحت فشار زیاد هوای بیرون ,درهم پیچیده می شود.در حالت عادی فشار داخل قوطی با فشار هوای بیرون متعادل است ولی در اثر خارج کردن هوا از داخل آن, فشار هوای بیرون سبب درهم پیچیده شدن قوطی می شود .
تلمبه ها دارای واشر قوی وقابل انعطاف هستند که مهمترین کار آنها فشردن هواست.در تلمبه ,هوا حالت فنری دارد.با افزایش فشار,حجم هوا کمتر می شود.وقتی حجم هوا کمتر می شود فشردن هوا مشکل ومشکلتر می شود.