სითხის და აირის წნევა. პასკალის კანონი

სხეულის მიერ საყრდენზე წარმოქმნილ წნევას ჩვენ უკვე გავეცანით. საინტერესოა, სითხე ან აირი წარმოქმნის თუ არა წნევას? თუ – კი, რაზე, ან რა განსაზღვრავს  ამ წნევას? სანამ ამ კითხვებს ვუპასუხებთ, ისევ და ისევ სითხის ან აირის შემადგენლობა უნდა გავიხსენოთ. სითხიდან დავიწყოთ: სითხის ნაწილაკები ერთმანეთთან მჭიდროდ, თუმცა უწესრიგოდაა განლაგებული. მათ შორის არსებული მანძილი კი გარკვეულწილად ურთიერთქმედების ხარისხსაც განსაზღვრავს. როგორც გვახსოვს, სწორედ სითხის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება – მიზიდვა და განზიდვა განაპირობებს იმას, რომ თხევად სხეულებს (ჭიქაში ჩასხმული წყალი, ზეთის წვეთი და ა.შ) აქვს მოცულობა, მაგრამ არ აქვს საკუთარი ფორმა. იგი იმ ჭურჭლის ფორმას იღებს, რომელშიც ჩავასხამთ. ეს თვისება სითხის უმნიშვნელოვანესი თვისებაა და მას დენადობას უწოდებენ.

სხვადასხვა სითხეს დენადობა სხვადასხვაგვარი აქვს. მართლაც, თაფლის და წყლის დენადობა განსხვავებულია. რა განაპირობებს ამ განსხვავებულობას? აღმოჩნდა, რომ სითხის მოძრაობისას სითხის მეზობელი ფენები ერთმანეთს ეხახუნება. ამ მოვლენას შინაგანი ხახუნი ეწოდება. გასაგებია, რომ იმ ნივთიერებებს, რომლებსაც დიდი შინაგანი ხახუნი გააჩნია, დენადობა მცირე აქვს და მათ ბლანტ სითხეს უწოდებენ. ბლანტი სითხეებია თაფლი, გლიცერინი, საპოხი ზეთი და ა.შ.

ნახ.1

სურ.1-ზე წარმოდგენილი ნივთიერებების სიბლანტე მარცხნიდან მარჯვნივ იზრდება და როგორც ვხედავთ, რაც უფრო ბლანტია ნივთიერება, მით უფრო დიდი ბურცობი წარმოიქმნება  ჭიქაში სითხის ჩასხმისას. გარკვეული დროის გასვლის შემდეგ კი ეს სიმრუდე ქრება და სითხის თავისუფალი ზედაპირი ჰორიზონტალური ხდება.

დადგენილია, რომ სითხის თავისუფალი ზედაპირი ყოველთვის მასზე მოქმედი ძალების მართობულია. პატარა ლამბაქზე დასხმული წყლის ნაწილებზე მოქმედი სიმძიმის ძალები ერთმანეთის პარალელურია, ამიტომ წყლის თავისუფალი ზედაპირი ჰორიზონტალურია. ზღვის ან ოკეანის თავისუფალი ზედაპირი კი ვერ იქნება ჰორიზონტალური, რადგან დედამიწის სიმრუდის გამო წყლის სხვადასხვა ნაწილზე მოქმედი სიმძიმის ძალები ერთმანეთის პარალელური აღარ არის. ამდენად,  ზღვის ან ოკეანის  თავისუფალი ზედაპირი სფერულ ფორმას იღებს. სითხის ნაწილაკებს შორის მოქმედი მიზიდულობის ძალა ცდილობს, ეს ნაწილაკები რაც შეიძლება მჭიდროდ განალაგოს. სწორედ ამიტომ იღებს კოსმოსურ ხომალდში სითხე სფერულ ფორმას. იქ ხომ იგი უწონო მდგომარეობაშია (ნახ2).

ნახ.2

ამრიგად, სითხის ნაწილაკებს შორის არსებული ურთიერთქმედება საკმარისია იმისთვის, რომ სითხემ მოცულობა შეინარჩუნოს და წინააღმდეგობა გაუწიოს მის შეკუმშვას. სითხე პრაქტიკულად არ იკუმშება, თუმცა წყალი რომ საერთოდ არ იკუმშებოდეს, ოკეანის დონე 30მ-ით მეტი იქნებოდა და ხმელეთს 4% დააკლდებოდა.

რა ხდება აირებში? გვახსოვს, რომ აირის მოლეკულებს შორის შუალედები ბევრად მეტია, ვიდრე სითხის მოლეკულებს შორის. ამიტომ აირის მოლეკულები თითქმის არ ურთიერთქმედებენ. შესაბამისად, აირი ვერც ფორმას და ვერც მოცულობას ვერ ინარჩუნებს. იგი მთლიანად ავსებს იმ ჭურჭელს, რომელშიც მოვათავსებთ  და არ აქვს არც თავისუფალი ზედაპირი და არც სიბლანტე. მიუხედავად ამისა, აირი ეწინააღმდეგება მის შეკუმშვას. გასაგებია, რომ შეკუმშვისას აირის მხრიდან აღძრული წინააღმდეგობის ძალა – დრეკადობის ძალა ნაკლებია, ვიდრე სითხის შეკუმშვისას. რაც უფრო მეტად არის შეკუმშული აირი ან სითხე, მით მეტია აირის ან სითხის მიერ აღძრული დრეკადობის ძალა. სწორედ ეს ძალა ქმნის სითხესა და აირში წნევას.

ცნობილია, რომ აირში ბევრი მოლეკულაა. ისინი დიდი სიჩქარით უწესრიგოდ მოძრაობენ და ეჯახებიან როგორც ერთმანეთს, ისე  ჭურჭლის ფსკერსა და კედლებს. თითოეული მოლეკულის დაჯახება სუსტია, მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ მოლეკულათა რიცხვს, მაშინ ამ დაჯახებათა მოქმედება საგრძნობი იქნება. სწორედ მოლეკულათა დაჯახებები განაპირობებს აირის წნევას. რაც მეტი მოლეკულაა ჭურჭელში, მით მეტია დაჯახებათა რიცხვი და რაც მეტია მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე, მით მეტია დაჯახების მოქმედება. ამდენად, აირის წნევას განსაზღვრავს აირის მოლეკულათა დაჯახებების რიცხვი ჭურჭლის ფსკერსა და კედლებზე.

ალბათ შეგიმჩნევიათ, რომ მდინარეზე ან ტბაზე საკმარისია ამოვარდეს სუსტი ქარი, წყლის ზედაპირზე ჩნდება ტალღის ჭავლი, ან ჭიქაში ჩასხმული წყლის ზედაპირზე ოდნავ შებერვით წყალი  მაშინვე იწყებს მოძრაობას. ეს მოვლენები სითხის ნაწილაკების თავისუფალი ძვრადობით აიხსნება. იგივე ახასიათებს აირის ნაწილაკებს. სითხისა და აირის ნაწილაკების თავისუფალი ძვრადობა უდევს საფუძვლად ფიზიკის მნიშვნელოვან კანონს, რომელიც ფრანგი მეცნიერის ბლეზ პასკალის სახელს უკავშირდება. ჭურჭელში, რომელსაც დგუში ახურავს, მოვათავსოთ აირი(ნახ.3). აირის ნაწილაკები თანაბრად არის გადანაწილებული მთლიან მოცულობაში.

ნახ.3

თუ დავაწვებით დგუშს და აირს შევკუმშავთ, აირის ნაწილაკები ძვრადობის გამო ყველა მიმართულებით გადაადგილდება და ისევ თანაბრად, მაგრამ წინანდელზე უფრო მჭიდროდ განლაგდებიან. ამიტომ აირის წნევა ყველგან თანაბრად გაიზრდება. რა მოხდება თუ აირის ნაცვლად ჭურჭელში მოვათავსებთ სითხეს? სითხის შეკუმშვა, როგორც უკვე ავღნიშნეთ პრაქტიკულად შეუძლებელია, თუმცა თუ ექსპერიმენტს გავაგრძელებთ, ზუსტად იგივე უნდა მოხდეს სითხის შემთხვევაშიც. მართლაც, ჩავატაროთ შემდეგი ცდა. ნასვრეტებიან სფეროს მივამაგროთ დგუშიანი მილი, სფერო ავასოთ წყლით და დავაწვეთ დგუშს (ნახ.4). წყალი ყველა ნასვრეტიდან თანაბრად გადმოვა. შევეცადოთ ავხსნათ ეს მოვლენა. დგუში აწვება მილში მოთავსებული წყლის ზედაპირს და წარმოქმნის მასზე წნევას. წყლის მოლეკულები შემჭიდროვდებიან და ამ წნევას გადასცემენ სითხის უფრო ღრმად განთავსებულ ფენებს. სფეროს ყველა ნასვრეტიდან გადმოსული წყლის ჭავლის თანაბარი ნაკადი ასაბუთებს, რომ დგუშის მხრიდან წარმოებული წნევა სითხეში თანაბრად ყველა მიმართულებით გავრცელდა. იგივე მოხდება, თუ წყლის ნაცვლად ჭურჭელში მოვათავსებთ კვამლს.

ნახ.4

მაშასადამე, პასკალი კანონის თანახმად, წნევა სითხესა და აირზე თანაბრად გადაეცემა სითხის ან აირის ყოველ წერტილს.

ამგვარად, ამ სტატიაში გავეცანით სითხის და აირის მიერ წარმოქმნილი წნევის არსს და მათ მიერ წნევის გადაცემის ხასიათს – პასკალის კანონს.

 

ლიტერატურა

  1. ელენე სურგულაძე. მანანა კასრაძე. ფიზიკა VII კლასი. 2003 წ;
  2. გიორგი გედენიძე, ეთერ ლაზარაშვილი, ფიზიკა VII კლასი. 2001 წ;
  3. ა. პერიშკინი, ნ. როდინა. ფიზიკა VII კლასი. 1989 წ ;
  4. ილუსტრაციები აღებულია ვებგვერდებიდან:
https://www.youtube.com/watch?v=JDjROfhP4Hg

http://thehigherlearning.com/2015/08/14/ever-wondered-what-happens-when-you-put-alka-seltzer-in-a-floating-water-droplet-video/

http://physics.aidio.net/index.php/18-teoria?start=68

 

 

 

 

კომენტარები

comments