Свойства жидкостей, факторы, влияющие на плотность и давление
Материя может находиться в природе в одном из трех состояний: твердое, жидкое, газообразное. Твердые материалы (например, дерево и стекло) имеют определенную форму и объем, в то время как жидкости и газы (например, вода и воздух) не имеют определенной формы, но они принимают форму своего сосуда, поэтому они называются жидкостями.
Жидкости
Жидкости — это материалы, которые могут течь и иметь неопределенную форму. Жидкости бывают двух типов:
- Жидкости, которые характеризуются: определенным объемом, плавным течением и несжимаемостью.
- Газы, которые характеризуются: занимают любое пространство, занимают объем своего контейнера и легко сжимаются.
Свойства жидкостей
Мы подробно объясним некоторые физические свойства, характеризующие жидкости, а именно плотность и давление .
Плотность
Плотность — это масса единицы объема вещества или масса тела, деленная на его объем . Плотность материала определяется соотношением:
ρ = m / V ol
Где: m — масса вещества, измеряемая в кг, V ol — объем вещества, измеряемая в м 3 , следовательно, плотность измеряется в (кг / м 3 ), когда плотность железа = 7900 кг / м 3 , это означает, что масса 1 м 3 чугуна = 7900 кг.
При смешивании двух или более материалов: m ( смесь) = m 1 + m 2 + ……
ρ V ol = ρ 1 ( V ol ) 1 + ρ 1 (V ol ) 2 + ……
V ol (смесь) = (V ol ) 1 + (V ol ) 2 + ……
И если смесь уменьшается: V ol (смесь) = [(V ol ) 1 + (V ol ) 2 ] — Δ V ol
Факторы, влияющие на плотность
Плотность различается от материала к другому из-за разницы в:
- Атомный вес элемента или молекулярный вес соединения.
- Расстояние между атомами (межатомные расстояния) или молекулами (межмолекулярные пространства).
Плотность считается характерным свойством для материала, потому что ят является постоянным для того же самого материала и не изменяется как масса или объем материала изменяется при той же температуре ,он изменяет путем изменения типа материала или изменения температуры , такповышение температуры изменяет межмолекулярные пространства между атомами или молекулами и, следовательно, плотность .
Приложения плотности
Указав , насколько хорошо аккумулятор из автомобиля заряжается путем измерения плотности в растворе электролита внутри него, когда батарея разряжается, плотность ее электролитического раствора (разбавленной серной кислоты) уменьшается из — за химической реакции с свинцовыми пластинами и образование сульфата свинца. Когда аккумулятор перезаряжается, сульфат отделяется от свинцовых пластин и возвращается в электролит, а его плотность снова увеличивается.
Диагностика некоторых заболеваний, таких как анемия, путем измерения плотности крови. Нормальный показатель плотности крови составляет от 1040 кг / м 3 до 1060 кг / м 3 , если плотность крови превышает 1060 кг / м 3 , это указывает на увеличение концентрации красного клетки крови. Плотность крови предшествовала 1040 кг / м 3 , это указывает на снижение концентрации эритроцитов, что указывает на анемию.
Повышение концентрации солей в моче. При измерении плотности мочи нормальная плотность мочи составляет 1020 кг / м 3, а некоторые заболевания вызывают увеличение содержания солей в моче, что увеличивает ее плотность .
Относительная плотность — это отношение плотности материала к плотности воды при той же температуре или отношение массы определенного объема материала к массе того же объема воды при той же температуре. .
Относительную плотность вещества можно определить из соотношений:
Относительная плотность вещества = плотность материала при определенной температуре / плотность воды при той же температуре
Относительная плотность вещества = Масса определенного объема материала при определенной температуре / Масса того же объема воды при той же температуре
Относительная плотность безразмерна, потому что это соотношение между двумя одинаковыми величинами, когда относительная плотность бензина составляет 0,9. Это означает, что отношение между плотностью бензина и воды при той же температуре = 0,9.
Плотность материала можно определить, зная его относительную плотность, используя следующее соотношение:
ρ материала = ρ относительно × ρ воды = ρ относительно × 1000
(Где: ρ воды = 1000 кг / м 3 )
Давление
Когда сила (F) действует на поверхность области (A), на эту область создается давление (P). Давление в точке — это средняя сила, действующая перпендикулярно на единицу площади, окружающую эту точку.
Сила перпендикулярна поверхности, поэтому P = F / A, мг / A
Сила составляет угол θ с поверхностью, поэтому P = F sin θ / A
Сила, составляющая угол θ с нормалью к поверхности, тогда P = F cos θ / A
Где: Сила (F) измеряется в Ньютонах (Н), а площадь (A) измеряется в м 2. Таким образом, давление измеряется в Н / м 2 (Паскаль), а его эквивалентные единицы — кг / м. с 2 или Дж / м 3 .
Когда давление в точке = 500 Н / м 2 , Это означает, что средняя сила, действующая перпендикулярно на единицу площади, окружающей эту точку, = 500 Н.
Факторы, влияющие на давление в точке:
- Средняя сила, действующая перпендикулярно (F), (прямо пропорциональная) P ∝ F при постоянной A.
- Площадь, окружающая эту точку (A), обратно пропорциональна P∝ (1 / A) при постоянном F.
Понятно, что по мере увеличения площади давление уменьшается, поэтому в тяжелых грузовиках используются широкие шины, поэтому давление из-за веса грузовика на дороге уменьшается, поэтому шины не проседают на песчаных дорогах. .
По мере уменьшения площади давление увеличивается. Итак, иглы и штифты имеют острые концы. Таким образом, создается более высокое давление, поэтому они легко проникают в тела.
Приложения по давлению
- Измерение артериального давления
- Измерение давления воздуха в шинах автомобиля
Измерение артериального давления: у нормального человека есть два значения артериального давления (сжимающее давление и расслабляющее давление), говорят, что этот человек является пациентом с артериальным давлением, если одно из этих значений изменилось.
Систолическое (сжимающееся) давление — это максимальное значение артериального давления при сокращении сердечной мышцы, равное 120 торр для нормального человека.
Диастолическое (расслабляющее) давление — это минимальное значение артериального давления при расслаблении сердечной мышцы, равное 80 торр для нормального человека.
Когда артериальное давление для нормального человека составляет 120/80, это означает, что максимальное значение артериального давления в артерии при сокращении сердечной мышцы составляет 120 торр, а минимальное значение артериального давления в артерии, когда сердечная мышца расслабляется, составляет 80. торр.
Измерение давления воздуха в шинах автомобиля: шина автомобиля заполняется воздухом под подходящим высоким давлением, так что площадь касательной между шиной и дорогой минимальна, и, следовательно, трение уменьшается, что, в свою очередь, снижает горячую температуру. шины и наоборот.
Давление ногой слона или мужское?
Давление из-за заостренной высокой пятки больше, чем из-за того, что ступня слона стоит на земле, потому что давление обратно пропорционально площади поверхности.
Давление в точке внутри жидкости
Когда жидкость помещается в контейнер, на каждую точку внутри жидкости влияет вес столба жидкости, высота которого (h) и площадь его основания (A), которая вызывает давление в этой точке.
Давление в точке внутри жидкости — это вес столба жидкости, основание которого представляет собой единицу площади, окружающей эту точку, а его высота — это расстояние по вертикали от этой точки до поверхности жидкости.
Когда давление жидкости в точке внутри нее = 2 × 10 6 Н / м 2 , это означает, что вес столба жидкости, основание которого составляет единицу площади, окружающей эту точку, а его высота — это расстояние по вертикали между этой точкой. и поверхность жидкости = 2 × 10 6 Н.
Вычитание значения давления в точке внутри жидкости
Представьте себе пластину (X) области (A) на глубине (h) внутри жидкости с плотностью ρ. Эта пластина действует как основание столба жидкости , сила, действующая на пластину (X), равна весу жидкости. столб жидкости высотой (h) и площадью поперечного сечения (A).
Вес столба жидкости (F г ) определяется соотношением:
F г = мг
Где (м) — масса столба жидкости.
m = ρ V ol
V ol = A h ∴ F g = Ahρg
P = F g / A = Ahρg / A
∴ P = ρgh
Если поверхность жидкости открыта для воздуха, то полное давление в этой точке: P = P a + ρgh, где P a — атмосферное давление, Давление на тело на дне жидкости перпендикулярно в каждой точке его поверхности. .
Факторы, влияющие на давление в точке внутри жидкости:
- Плотность жидкости (ρ) прямо пропорциональна P ∝ ρ при постоянных g и h.
- Ускорение свободного падения (g), прямо пропорциональное, P ∝ g при постоянных ρ и h, g немного меняется от места к месту.
- Глубина точки (h) прямо пропорциональна.
Ясно, что с увеличением глубины (h) давление (P) увеличивается там, где P ∝ h, поэтому основание плотины должно быть толще, чем ее вершина, чтобы выдерживать увеличение давления на большой глубине, когда Глубина точек под поверхностью такая же, как и плотность (ρ), давление становится одинаковым, где p = ρgh.
Все точки на одном горизонтальном уровне внутри жидкости имеют одинаковое давление, поэтому открытые моря и океаны имеют одну горизонтальную поверхность воды . Давление в точке внутри жидкости является скалярной величиной .