किसी बर्तन में गैस के दबाव की गणना कैसे करें। गैस दाब
एक आदमी स्की के साथ और स्की के बिना।
एक व्यक्ति ढीली बर्फ पर बड़ी कठिनाई से चलता है, हर कदम पर गहराई में डूबता जाता है। लेकिन, स्की पहनने के बाद, वह उसमें गिरे बिना लगभग चल सकता है। क्यों? स्की के साथ या उसके बिना, एक व्यक्ति अपने वजन के बराबर बल के साथ बर्फ पर कार्य करता है। हालाँकि, इस बल का प्रभाव दोनों मामलों में अलग-अलग होता है, क्योंकि जिस सतह पर व्यक्ति दबाव डालता है वह अलग-अलग होता है, स्की के साथ और स्की के बिना। स्की का सतह क्षेत्र एकमात्र क्षेत्र से लगभग 20 गुना बड़ा है। इसलिए, स्की पर खड़े होने पर, एक व्यक्ति बर्फ की सतह क्षेत्र के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर पर बल के साथ कार्य करता है जो स्की के बिना बर्फ पर खड़े होने की तुलना में 20 गुना कम होता है।
एक छात्र अखबार को बोर्ड पर बटनों से चिपकाकर प्रत्येक बटन पर समान बल से कार्य करता है। हालाँकि, तेज़ सिरे वाला बटन अधिक आसानी से लकड़ी में चला जाएगा।
इसका मतलब यह है कि बल का परिणाम न केवल उसके मापांक, दिशा और अनुप्रयोग के बिंदु पर निर्भर करता है, बल्कि सतह के उस क्षेत्र पर भी निर्भर करता है जिस पर इसे लागू किया जाता है (लंबवत जिस पर यह कार्य करता है)।
इस निष्कर्ष की पुष्टि भौतिक प्रयोगों से होती है।
अनुभव। किसी दिए गए बल की कार्रवाई का परिणाम इस बात पर निर्भर करता है कि इकाई सतह क्षेत्र पर कौन सा बल कार्य करता है।
आपको एक छोटे बोर्ड के कोनों में कील ठोकने की जरूरत है। सबसे पहले, बोर्ड में ठोके गए कीलों को उनके बिंदुओं को ऊपर की ओर रखते हुए रेत पर रखें और बोर्ड पर एक वजन रखें। इस मामले में, नाखून के सिरों को केवल रेत में थोड़ा सा दबाया जाता है। फिर हम बोर्ड को पलट देते हैं और कीलों को किनारे पर रख देते हैं। इस मामले में, समर्थन क्षेत्र छोटा होता है, और उसी बल के तहत नाखून रेत में काफी गहराई तक चले जाते हैं।
अनुभव। दूसरा दृष्टांत.
इस बल की कार्रवाई का परिणाम इस बात पर निर्भर करता है कि सतह क्षेत्र की प्रत्येक इकाई पर कौन सा बल कार्य करता है।
विचार किए गए उदाहरणों में, बल शरीर की सतह पर लंबवत कार्य करते हैं। आदमी का वजन बर्फ की सतह के लंबवत था; बटन पर लगने वाला बल बोर्ड की सतह के लंबवत होता है।
सतह पर लंबवत कार्य करने वाले बल और इस सतह के क्षेत्रफल के अनुपात के बराबर मात्रा को दबाव कहा जाता है.
दबाव निर्धारित करने के लिए, सतह पर लंबवत कार्य करने वाले बल को सतह क्षेत्र से विभाजित किया जाना चाहिए:
दबाव = बल/क्षेत्र.
आइए हम इस अभिव्यक्ति में शामिल मात्राओं को निरूपित करें: दबाव - पी, सतह पर कार्य करने वाला बल है एफऔर सतह क्षेत्र - एस.
तब हमें सूत्र मिलता है:
पी = एफ/एस
यह स्पष्ट है कि एक ही क्षेत्र पर कार्य करने वाला बड़ा बल अधिक दबाव उत्पन्न करेगा।
दबाव की एक इकाई को इस सतह के लंबवत 1 एम2 क्षेत्र वाली सतह पर कार्य करने वाले 1 एन के बल द्वारा उत्पन्न दबाव के रूप में लिया जाता है।.
दबाव की इकाई - न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (1 एन/एम2)। फ्रांसीसी वैज्ञानिक के सम्मान में ब्लेस पास्कल इसे पास्कल कहा जाता है ( देहात). इस प्रकार,
1 पा = 1 एन/एम2.
दबाव की अन्य इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है: हेक्टोपास्कल (एचपीए) और किलोपास्कल (किलो पास्कल).
1 केपीए = 1000 पीए;
1 एचपीए = 100 पीए;
1 पा = 0.001 केपीए;
1 पा = 0.01 एचपीए.
आइए समस्या की स्थितियों को लिखें और इसका समाधान करें।
दिया गया : एम = 45 किग्रा, एस = 300 सेमी 2; पी = ?
एसआई इकाइयों में: एस = 0.03 एम2
समाधान:
पी = एफ/एस,
एफ = पी,
पी = जी एम,
पी= 9.8 एन · 45 किग्रा ≈ 450 एन,
पी= 450/0.03 एन/एम2 = 15000 पा = 15 केपीए
"उत्तर": पी = 15000 पा = 15 केपीए
दबाव कम करने और बढ़ाने के उपाय.
एक भारी क्रॉलर ट्रैक्टर मिट्टी पर 40 - 50 kPa के बराबर दबाव पैदा करता है, यानी 45 किलो वजन वाले लड़के के दबाव से केवल 2 - 3 गुना अधिक। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि ट्रैक ड्राइव के कारण ट्रैक्टर का वजन एक बड़े क्षेत्र में वितरित होता है। और हमने इसे स्थापित किया है कैसे बड़ा क्षेत्रसमर्थन, इस समर्थन पर समान बल द्वारा उत्पन्न कम दबाव .
निम्न या उच्च दबाव की आवश्यकता के आधार पर, समर्थन क्षेत्र बढ़ता या घटता है। उदाहरण के लिए, मिट्टी खड़ी की जा रही इमारत का दबाव झेल सके, इसके लिए नींव के निचले हिस्से का क्षेत्रफल बढ़ा दिया जाता है।
ट्रक के टायर और हवाई जहाज़ के चेसिस को यात्री टायरों की तुलना में अधिक चौड़ा बनाया जाता है। रेगिस्तान में ड्राइविंग के लिए डिज़ाइन की गई कारों के टायर विशेष रूप से चौड़े बनाए जाते हैं।
भारी वाहन, जैसे ट्रैक्टर, टैंक या दलदली वाहन, पटरियों के बड़े समर्थन क्षेत्र वाले, दलदली क्षेत्रों से गुजरते हैं जहां से कोई व्यक्ति नहीं गुजर सकता।
दूसरी ओर, एक छोटे सतह क्षेत्र के साथ आप ऐसा कर सकते हैं थोड़े से बल के साथबहुत अधिक दबाव उत्पन्न करें. उदाहरण के लिए, जब किसी बटन को किसी बोर्ड में दबाया जाता है, तो हम उस पर लगभग 50 N का बल लगाते हैं। चूँकि बटन की नोक का क्षेत्रफल लगभग 1 मिमी 2 है, इसलिए इसके द्वारा उत्पन्न दबाव बराबर होता है:
पी = 50 एन / 0.000 001 एम 2 = 50,000,000 पा = 50,000 केपीए।
तुलना के लिए, यह दबाव क्रॉलर ट्रैक्टर द्वारा मिट्टी पर डाले गए दबाव से 1000 गुना अधिक है। आपको ऐसे और भी कई उदाहरण मिल जाएंगे.
काटने वाले उपकरणों के ब्लेड और छेदने वाले उपकरणों (चाकू, कैंची, कटर, आरी, सुई आदि) के बिंदुओं को विशेष रूप से तेज किया जाता है। एक तेज़ ब्लेड की नुकीली धार का क्षेत्रफल छोटा होता है, इसलिए एक छोटा सा बल भी बहुत अधिक दबाव बनाता है, और इस उपकरण के साथ काम करना आसान है।
काटने और छेदने के उपकरण जीवित प्रकृति में भी पाए जाते हैं: ये दांत, पंजे, चोंच, स्पाइक्स आदि हैं - ये सभी कठोर सामग्री से बने होते हैं, चिकने और बहुत तेज होते हैं।
दबाव
यह ज्ञात है कि गैस के अणु अनियमित रूप से चलते हैं।
हम पहले से ही जानते हैं कि गैसें, ठोस और तरल पदार्थों के विपरीत, उस पूरे कंटेनर को भर देती हैं जिसमें वे स्थित हैं। उदाहरण के लिए, गैस भंडारण के लिए एक स्टील सिलेंडर, एक कार टायर आंतरिक ट्यूब या वॉलीबॉल। इस मामले में, गैस सिलेंडर, कक्ष या किसी अन्य निकाय की दीवारों, तली और ढक्कन पर दबाव डालती है जिसमें वह स्थित है। गैस का दबाव समर्थन पर किसी ठोस वस्तु के दबाव के अलावा अन्य कारणों से होता है।
यह ज्ञात है कि गैस के अणु अनियमित रूप से चलते हैं। जैसे-जैसे वे चलते हैं, वे एक-दूसरे से टकराते हैं, साथ ही गैस वाले कंटेनर की दीवारों से भी टकराते हैं। एक गैस में कई अणु होते हैं और इसलिए उनके प्रभावों की संख्या बहुत बड़ी होती है। उदाहरण के लिए, 1 सेमी में 1 सेमी 2 के क्षेत्रफल वाले सतह पर एक कमरे में हवा के अणुओं के प्रभावों की संख्या को तेईस अंकों की संख्या के रूप में व्यक्त किया जाता है। यद्यपि एक व्यक्तिगत अणु का प्रभाव बल छोटा होता है, बर्तन की दीवारों पर सभी अणुओं का प्रभाव महत्वपूर्ण होता है - यह गैस का दबाव बनाता है।
इसलिए, बर्तन की दीवारों पर (और गैस में रखे गए पिंड पर) गैस का दबाव गैस अणुओं के प्रभाव के कारण होता है .
निम्नलिखित प्रयोग पर विचार करें. घंटी के नीचे वायु पंपएक रबर की गेंद रखें. वह शामिल है एक छोटी राशिवायु और इसका आकार अनियमित है। फिर हम घंटी के नीचे से हवा बाहर निकालते हैं। गेंद का खोल, जिसके चारों ओर हवा तेजी से विरल होती जाती है, धीरे-धीरे फूलती है और एक नियमित गेंद का आकार ले लेती है।
इस अनुभव को कैसे समझाया जाए?
संपीड़ित गैस के भंडारण और परिवहन के लिए विशेष टिकाऊ स्टील सिलेंडर का उपयोग किया जाता है।
हमारे प्रयोग में, गतिमान गैस अणु लगातार गेंद की अंदर और बाहर की दीवारों से टकराते रहते हैं। जब हवा को बाहर पंप किया जाता है, तो गेंद के खोल के चारों ओर घंटी में अणुओं की संख्या कम हो जाती है। लेकिन गेंद के अंदर उनकी संख्या नहीं बदलती. इसलिए, खोल की बाहरी दीवारों पर अणुओं के प्रभावों की संख्या आंतरिक दीवारों पर प्रभावों की संख्या से कम हो जाती है। गेंद को तब तक फुलाया जाता है जब तक कि उसके रबर खोल का लोचदार बल गैस के दबाव के बल के बराबर न हो जाए। गेंद का खोल एक गेंद का आकार ले लेता है। इससे पता चलता है कि गैस इसकी दीवारों पर सभी दिशाओं में समान रूप से दबाव डालती है. दूसरे शब्दों में, सतह क्षेत्र के प्रति वर्ग सेंटीमीटर आणविक प्रभावों की संख्या सभी दिशाओं में समान है। सभी दिशाओं में समान दबाव गैस की विशेषता है और यह बड़ी संख्या में अणुओं की यादृच्छिक गति का परिणाम है।
आइए गैस का आयतन कम करने का प्रयास करें, लेकिन ताकि उसका द्रव्यमान अपरिवर्तित रहे। इसका मतलब यह है कि प्रत्येक घन सेंटीमीटर गैस में अधिक अणु होंगे, गैस का घनत्व बढ़ जाएगा। तब दीवारों पर अणुओं के प्रभावों की संख्या बढ़ जाएगी, यानी गैस का दबाव बढ़ जाएगा। इसकी पुष्टि अनुभव से की जा सकती है।
छवि पर एएक कांच की ट्यूब दिखाई देती है, जिसका एक सिरा पतली रबर फिल्म से बंद है। ट्यूब में एक पिस्टन डाला जाता है। जब पिस्टन अंदर जाता है, तो ट्यूब में हवा की मात्रा कम हो जाती है, यानी गैस संपीड़ित होती है। रबर फिल्म बाहर की ओर झुकती है, जो दर्शाती है कि ट्यूब में हवा का दबाव बढ़ गया है।
इसके विपरीत, जैसे-जैसे गैस के समान द्रव्यमान का आयतन बढ़ता है, प्रत्येक घन सेंटीमीटर में अणुओं की संख्या कम हो जाती है। इससे बर्तन की दीवारों पर प्रभावों की संख्या कम हो जाएगी - गैस का दबाव कम हो जाएगा। दरअसल, जब पिस्टन को ट्यूब से बाहर निकाला जाता है, तो हवा की मात्रा बढ़ जाती है और फिल्म बर्तन के अंदर झुक जाती है। यह ट्यूब में हवा के दबाव में कमी का संकेत देता है। यदि ट्यूब में हवा के बजाय कोई अन्य गैस होती तो भी यही घटना देखी जाती।
इसलिए, जब गैस का आयतन घटता है, तो उसका दबाव बढ़ता है, और जब आयतन बढ़ता है, तो दबाव कम होता है, बशर्ते कि गैस का द्रव्यमान और तापमान अपरिवर्तित रहे.
यदि किसी गैस को स्थिर आयतन पर गर्म किया जाए तो उसका दबाव कैसे बदल जाएगा? यह ज्ञात है कि गर्म करने पर गैस के अणुओं की गति बढ़ जाती है। तेजी से आगे बढ़ते हुए, अणु कंटेनर की दीवारों से अधिक बार टकराएंगे। इसके अलावा, दीवार पर अणु का प्रत्येक प्रभाव अधिक मजबूत होगा। परिणामस्वरूप, जहाज की दीवारों पर अधिक दबाव पड़ेगा।
इस तरह, गैस का तापमान जितना अधिक होगा, बंद बर्तन में गैस का दबाव उतना ही अधिक होगा, बशर्ते कि गैस का द्रव्यमान और आयतन न बदले।
इन प्रयोगों से यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है सामान्य निष्कर्ष, क्या गैस का दबाव अधिक बार बढ़ता है और अणु बर्तन की दीवारों से टकराते हैं .
गैसों को संग्रहित और परिवहन करने के लिए, उन्हें अत्यधिक संपीड़ित किया जाता है। साथ ही, उनका दबाव बढ़ता है, गैसों को विशेष, बहुत टिकाऊ सिलेंडरों में बंद किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, ऐसे सिलेंडरों में पनडुब्बियों में संपीड़ित हवा और वेल्डिंग धातुओं में उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन होती है। बेशक, हमें हमेशा याद रखना चाहिए कि गैस सिलेंडर को गर्म नहीं किया जा सकता है, खासकर जब वे गैस से भरे हों। क्योंकि, जैसा कि हम पहले से ही समझते हैं, एक विस्फोट बहुत अप्रिय परिणामों के साथ हो सकता है।
पास्कल का नियम.
दबाव तरल या गैस के प्रत्येक बिंदु पर संचारित होता है।
पिस्टन का दबाव गेंद को भरने वाले द्रव के प्रत्येक बिंदु पर प्रसारित होता है।
अब गैस.
ठोस पदार्थों के विपरीत, व्यक्तिगत परतें और बहुत छोटे कणतरल पदार्थ और गैसें सभी दिशाओं में एक दूसरे के सापेक्ष स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक गिलास में पानी की सतह पर हल्के से फूंक मारना पर्याप्त है, जिससे पानी हिल जाए। किसी नदी या झील पर हल्की सी हवा चलने पर लहरें उभरने लगती हैं।
गैस और तरल कणों की गतिशीलता यह बताती है उन पर डाला गया दबाव न केवल बल की दिशा में, बल्कि हर बिंदु तक प्रसारित होता है. आइए इस घटना पर अधिक विस्तार से विचार करें।
छवि पर, एगैस (या तरल) युक्त एक बर्तन को दर्शाता है। कण पूरे बर्तन में समान रूप से वितरित होते हैं। बर्तन एक पिस्टन द्वारा बंद होता है जो ऊपर और नीचे जा सकता है।
कुछ बल लगाकर, हम पिस्टन को थोड़ा अंदर की ओर जाने के लिए बाध्य करेंगे और उसके ठीक नीचे स्थित गैस (तरल) को संपीड़ित करेंगे। तब कण (अणु) इस स्थान पर पहले की तुलना में अधिक सघनता से स्थित होंगे (चित्र, बी)। गतिशीलता के कारण गैस के कण सभी दिशाओं में गति करेंगे। परिणामस्वरूप, उनकी व्यवस्था फिर से एक समान हो जाएगी, लेकिन पहले की तुलना में अधिक घनी हो जाएगी (चित्र सी)। इसलिए हर जगह गैस का दबाव बढ़ेगा. इसका मतलब यह है कि अतिरिक्त दबाव गैस या तरल के सभी कणों तक प्रसारित होता है। इसलिए, यदि पिस्टन के पास गैस (तरल) पर दबाव 1 Pa बढ़ जाता है, तो सभी बिंदुओं पर अंदरगैस हो या तरल, दबाव उसी मात्रा में पहले से अधिक हो जाएगा। बर्तन की दीवारों, तली और पिस्टन पर दबाव 1 Pa बढ़ जाएगा।
किसी तरल या गैस पर डाला गया दबाव किसी भी बिंदु पर सभी दिशाओं में समान रूप से प्रसारित होता है .
इस कथन को कहा जाता है पास्कल का नियम.
पास्कल के नियम के आधार पर निम्नलिखित प्रयोगों को समझाना आसान है।
चित्र में विभिन्न स्थानों पर छोटे छेद वाली एक खोखली गेंद दिखाई गई है। गेंद से एक ट्यूब जुड़ी होती है जिसमें एक पिस्टन डाला जाता है। यदि आप एक गेंद में पानी भरते हैं और एक पिस्टन को ट्यूब में धकेलते हैं, तो गेंद के सभी छिद्रों से पानी बाहर निकल जाएगा। इस प्रयोग में, एक पिस्टन एक ट्यूब में पानी की सतह पर दबाव डालता है। पिस्टन के नीचे स्थित पानी के कण, संकुचित होकर, इसके दबाव को अन्य गहरी परतों में स्थानांतरित करते हैं। इस प्रकार, पिस्टन का दबाव गेंद को भरने वाले द्रव के प्रत्येक बिंदु तक प्रसारित होता है। परिणामस्वरूप, पानी का कुछ हिस्सा सभी छिद्रों से बहने वाली समान धाराओं के रूप में गेंद से बाहर धकेल दिया जाता है।
यदि गेंद धुएँ से भरी है, तो जब पिस्टन को ट्यूब में धकेला जाएगा, तो गेंद के सभी छिद्रों से धुएँ की समान धाराएँ निकलने लगेंगी। इससे इसकी पुष्टि होती है गैसें अपने ऊपर डाले गए दबाव को सभी दिशाओं में समान रूप से संचारित करती हैं.
तरल और गैस में दबाव.
तरल के भार के प्रभाव में, ट्यूब में रबर का तल मुड़ जाएगा।
पृथ्वी पर सभी पिंडों की तरह तरल पदार्थ भी गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होते हैं। इसलिए, बर्तन में डाली गई तरल की प्रत्येक परत अपने वजन के साथ दबाव बनाती है, जो पास्कल के नियम के अनुसार, सभी दिशाओं में प्रसारित होती है। इसलिए, तरल के अंदर दबाव होता है। इसे अनुभव से सत्यापित किया जा सकता है।
एक कांच की नली में पानी डालें, जिसका निचला छेद एक पतली रबर फिल्म से बंद हो। तरल के भार के प्रभाव में, ट्यूब का निचला भाग झुक जाएगा।
अनुभव से पता चलता है कि रबर फिल्म के ऊपर पानी का स्तंभ जितना अधिक होता है, वह उतना ही अधिक झुकता है। लेकिन हर बार रबर का तल झुकने के बाद, ट्यूब में पानी संतुलन में आ जाता है (रुक जाता है), क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल के अलावा, खिंची हुई रबर फिल्म का लोचदार बल पानी पर कार्य करता है।
रबर फिल्म पर कार्य करने वाली शक्तियां हैं |
दोनों तरफ समान हैं. |
चित्रण।
गुरुत्वाकर्षण के दबाव के कारण तली सिलेंडर से दूर चली जाती है।
आइए रबर के तले वाली ट्यूब को, जिसमें पानी डाला जाता है, पानी से भरे दूसरे, चौड़े बर्तन में डालें। हम देखेंगे कि जैसे ही ट्यूब को नीचे किया जाता है, रबर फिल्म धीरे-धीरे सीधी हो जाती है। फिल्म को पूरी तरह सीधा करने से पता चलता है कि इस पर ऊपर और नीचे से लगने वाली शक्तियां बराबर हैं। फिल्म का पूर्ण रूप से सीधा होना तब होता है जब ट्यूब और बर्तन में पानी का स्तर मेल खाता है।
वही प्रयोग एक ट्यूब के साथ किया जा सकता है जिसमें एक रबर फिल्म साइड छेद को कवर करती है, जैसा कि चित्र ए में दिखाया गया है। आइए इस ट्यूब को पानी के साथ दूसरे बर्तन में पानी के साथ डुबोएं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, बी. हम देखेंगे कि जैसे ही ट्यूब और बर्तन में पानी का स्तर बराबर हो जाएगा, फिल्म फिर से सीधी हो जाएगी। इसका मतलब यह है कि रबर फिल्म पर कार्य करने वाली शक्तियां सभी तरफ समान हैं।
आइए एक ऐसा बर्तन लें जिसका पेंदा दूर जा गिरे। आइए इसे पानी के एक जार में डाल दें। तली बर्तन के किनारे पर कसकर दब जाएगी और गिरेगी नहीं। इसे नीचे से ऊपर की ओर निर्देशित पानी के दबाव के बल से दबाया जाता है।
हम सावधानी से बर्तन में पानी डालेंगे और उसकी तली की निगरानी करेंगे। जैसे ही बर्तन में पानी का स्तर जार में पानी के स्तर के साथ मेल खाता है, यह बर्तन से दूर गिर जाएगा।
पृथक्करण के समय, बर्तन में तरल का एक स्तंभ ऊपर से नीचे की ओर दबाता है, और समान ऊंचाई के तरल के एक स्तंभ से दबाव, लेकिन जार में स्थित, नीचे से ऊपर से नीचे तक प्रेषित होता है। ये दोनों दबाव समान हैं, लेकिन तली सिलेंडर पर अपने गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के कारण सिलेंडर से दूर चली जाती है।
पानी के साथ प्रयोगों का वर्णन ऊपर किया गया था, लेकिन यदि आप पानी के स्थान पर कोई अन्य तरल पदार्थ लेते हैं, तो प्रयोग के परिणाम वही होंगे।
तो, प्रयोग यह दिखाते हैं द्रव के अंदर दबाव होता है और एक ही स्तर पर यह सभी दिशाओं में बराबर होता है। गहराई के साथ दबाव बढ़ता है.
इस संबंध में गैसें तरल पदार्थों से भिन्न नहीं हैं, क्योंकि उनका भी वजन होता है। लेकिन हमें याद रखना चाहिए कि गैस का घनत्व तरल के घनत्व से सैकड़ों गुना कम है। बर्तन में गैस का वजन छोटा है, और कई मामलों में इसके "वजन" दबाव को नजरअंदाज किया जा सकता है।
किसी बर्तन के तल और दीवारों पर तरल दबाव की गणना।
किसी बर्तन के तल और दीवारों पर तरल दबाव की गणना।
आइए विचार करें कि आप किसी बर्तन के तल और दीवारों पर तरल के दबाव की गणना कैसे कर सकते हैं। आइए सबसे पहले एक आयताकार समान्तर चतुर्भुज के आकार वाले बर्तन की समस्या को हल करें।
बल एफ, जिससे इस बर्तन में डाला गया तरल इसके तली पर दबता है, वजन के बराबर होता है पीकंटेनर में तरल. किसी तरल पदार्थ का वजन उसके द्रव्यमान को जानकर निर्धारित किया जा सकता है एम. द्रव्यमान, जैसा कि आप जानते हैं, सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है: एम = ρ·वी. हमारे द्वारा चुने गए बर्तन में डाले गए तरल की मात्रा की गणना करना आसान है। यदि किसी बर्तन में तरल स्तंभ की ऊंचाई को अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है एच, और बर्तन के नीचे का क्षेत्र एस, वह वी = एस एच.
तरल द्रव्यमान एम = ρ·वी, या एम = ρ एस एच .
इस तरल का वजन पी = ग्राम, या पी = जी ρ एस एच.
चूँकि तरल के एक स्तंभ का वजन उस बल के बराबर होता है जिसके साथ तरल बर्तन के तल पर दबाता है, तो वजन को विभाजित करके पीचौक तक एस, हमें द्रव दबाव मिलता है पी:
पी = पी/एस, या पी = जी·ρ·एस·एच/एस,
हमने बर्तन के तल पर तरल के दबाव की गणना के लिए एक सूत्र प्राप्त किया है। इस सूत्र से यह स्पष्ट है कि बर्तन के तल पर तरल का दबाव केवल तरल स्तंभ के घनत्व और ऊंचाई पर निर्भर करता है.
इसलिए, व्युत्पन्न सूत्र का उपयोग करके, आप बर्तन में डाले गए तरल के दबाव की गणना कर सकते हैं कोई भी आकार(सख्ती से कहें तो, हमारी गणना केवल उन जहाजों के लिए उपयुक्त है जिनका आकार सीधा प्रिज्म और सिलेंडर जैसा है। संस्थान के भौतिकी पाठ्यक्रमों में, यह साबित हुआ कि सूत्र मनमाने आकार के बर्तन के लिए भी सही है)। इसके अलावा, इसका उपयोग जहाज की दीवारों पर दबाव की गणना करने के लिए किया जा सकता है। तरल के अंदर का दबाव, जिसमें नीचे से ऊपर तक का दबाव भी शामिल है, की गणना भी इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है, क्योंकि समान गहराई पर दबाव सभी दिशाओं में समान होता है।
सूत्र का उपयोग करके दबाव की गणना करते समय पी = जीρhआपको घनत्व की आवश्यकता है ρ इसे किलोग्राम प्रति घन मीटर (किलो/एम3) और तरल स्तंभ की ऊंचाई में व्यक्त किया जाता है एच- मीटर में (एम), जी= 9.8 N/kg, तो दबाव पास्कल (Pa) में व्यक्त किया जाएगा।
उदाहरण. यदि तेल स्तंभ की ऊंचाई 10 मीटर है और इसका घनत्व 800 किग्रा/मीटर 3 है तो टैंक के तल पर तेल का दबाव निर्धारित करें।
चलो समस्या का हाल लिखो और लिखो.
दिया गया :
ρ = 800 किग्रा/मीटर 3
समाधान :
पी = 9.8 एन/किग्रा · 800 किग्रा/मीटर 3 · 10 मीटर ≈ 80,000 पीए ≈ 80 केपीए।
उत्तर : पी ≈ 80 केपीए।
संचार वाहिकाएँ।
संचार वाहिकाएँ।
यह चित्र रबर ट्यूब द्वारा एक दूसरे से जुड़े दो जहाजों को दर्शाता है। ऐसे जहाजों को कहा जाता है संचार. एक पानी का डिब्बा, एक चायदानी, एक कॉफी पॉट संचार वाहिकाओं के उदाहरण हैं। अनुभव से हम जानते हैं कि पानी, उदाहरण के लिए, पानी के डिब्बे में डाला जाता है, टोंटी और अंदर हमेशा एक ही स्तर पर होता है।
हम अक्सर संचार जहाजों का सामना करते हैं। उदाहरण के लिए, यह एक चायदानी, पानी का डिब्बा या कॉफी पॉट हो सकता है। |
किसी भी आकार के संचार वाहिकाओं में एक सजातीय तरल की सतहें समान स्तर पर स्थापित होती हैं। |
विभिन्न घनत्व के तरल पदार्थ. |
निम्नलिखित सरल प्रयोग संचार वाहिकाओं के साथ किया जा सकता है। प्रयोग की शुरुआत में, हम रबर ट्यूब को बीच में दबाते हैं और एक ट्यूब में पानी डालते हैं। फिर हम क्लैंप खोलते हैं, और पानी तुरंत दूसरी ट्यूब में प्रवाहित होता है जब तक कि दोनों ट्यूबों में पानी की सतह समान स्तर पर न हो जाए। आप एक हैंडसेट को तिपाई पर लगा सकते हैं और दूसरे को ऊपर, नीचे या झुका सकते हैं अलग-अलग पक्ष. और इस मामले में, जैसे ही तरल शांत हो जाएगा, दोनों ट्यूबों में इसका स्तर बराबर हो जाएगा।
किसी भी आकार और क्रॉस-सेक्शन के संचार जहाजों में, एक सजातीय तरल की सतहों को एक ही स्तर पर सेट किया जाता है(बशर्ते कि तरल के ऊपर हवा का दबाव समान हो) (चित्र 109)।
इसे इस प्रकार उचित ठहराया जा सकता है। तरल एक बर्तन से दूसरे बर्तन में गए बिना आराम की स्थिति में है। इसका मतलब यह है कि दोनों जहाजों में किसी भी स्तर पर दबाव समान है। दोनों बर्तनों में तरल समान है, यानी इसका घनत्व समान है। इसलिए, इसकी ऊंचाई समान होनी चाहिए। जब हम एक कंटेनर उठाते हैं या उसमें तरल पदार्थ डालते हैं, तो उसमें दबाव बढ़ जाता है और दबाव संतुलित होने तक तरल दूसरे कंटेनर में चला जाता है।
यदि संचार वाहिकाओं में से एक में एक घनत्व का तरल डाला जाता है, और दूसरे में दूसरे घनत्व का तरल डाला जाता है, तो संतुलन पर इन तरल पदार्थों का स्तर समान नहीं होगा। और ये बात समझ में आती है. हम जानते हैं कि बर्तन के तल पर तरल का दबाव स्तंभ की ऊंचाई और तरल के घनत्व के सीधे आनुपातिक होता है। और इस मामले में, तरल पदार्थों का घनत्व भिन्न होगा।
यदि दबाव समान हैं, तो अधिक घनत्व वाले तरल के एक स्तंभ की ऊंचाई कम घनत्व वाले तरल के एक स्तंभ की ऊंचाई से कम होगी (चित्र)।
अनुभव। वायु का द्रव्यमान कैसे ज्ञात करें?
वायुभार. वातावरणीय दबाव.
अस्तित्व वायु - दाब.
वायुमंडलीय दबाव बर्तन में विरल वायु के दबाव से अधिक होता है।
पृथ्वी पर किसी भी पिंड की तरह हवा भी गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होती है, और इसलिए हवा में वजन होता है। यदि आप वायु का द्रव्यमान जानते हैं तो उसके भार की गणना करना आसान है।
हम आपको प्रयोगात्मक रूप से दिखाएंगे कि हवा के द्रव्यमान की गणना कैसे करें। ऐसा करने के लिए, आपको एक स्टॉपर के साथ एक टिकाऊ कांच की गेंद और एक क्लैंप के साथ एक रबर ट्यूब लेने की आवश्यकता है। आइए इसमें से हवा को पंप करें, ट्यूब को एक क्लैंप से जकड़ें और इसे तराजू पर संतुलित करें। फिर, रबर ट्यूब पर लगे क्लैंप को खोलकर उसमें हवा डालें। इससे तराजू का संतुलन बिगड़ जायेगा. इसे पुनर्स्थापित करने के लिए, आपको तराजू के दूसरे पलड़े पर वजन डालना होगा, जिसका द्रव्यमान गेंद के आयतन में हवा के द्रव्यमान के बराबर होगा।
प्रयोगों ने स्थापित किया है कि 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान और सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर, 1 मीटर 3 की मात्रा वाली हवा का द्रव्यमान 1.29 किलोग्राम के बराबर है। इस हवा के वजन की गणना करना आसान है:
पी = जी एम, पी = 9.8 एन/किग्रा 1.29 किग्रा ≈ 13 एन।
पृथ्वी के चारों ओर का वायु आवरण कहलाता है वायुमंडल (ग्रीक से वातावरण- भाप, वायु, और गोला- गेंद)।
वायुमंडल, जैसा कि कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों की उड़ान के अवलोकन से पता चलता है, कई हजार किलोमीटर की ऊंचाई तक फैला हुआ है।
गुरुत्वाकर्षण के कारण वायुमंडल की ऊपरी परतें, समुद्र के पानी की तरह, निचली परतों को संकुचित कर देती हैं। पृथ्वी से सीधे सटी हवा की परत सबसे अधिक संकुचित होती है और पास्कल के नियम के अनुसार, उस पर पड़ने वाले दबाव को सभी दिशाओं में प्रसारित करती है।
नतीजतन पृथ्वी की सतहऔर उस पर स्थित पिंड हवा की पूरी मोटाई के दबाव का अनुभव करते हैं, या, जैसा कि आमतौर पर ऐसे मामलों में कहा जाता है, अनुभव करते हैं वातावरणीय दबाव .
वायुमंडलीय दबाव का अस्तित्व जीवन में हमारे सामने आने वाली कई घटनाओं की व्याख्या कर सकता है। आइए उनमें से कुछ पर नजर डालें।
चित्र में एक ग्लास ट्यूब दिखाई गई है, जिसके अंदर एक पिस्टन है जो ट्यूब की दीवारों पर कसकर फिट बैठता है। ट्यूब के सिरे को पानी में उतारा जाता है। यदि आप पिस्टन को ऊपर उठाएंगे तो पानी उसके पीछे ऊपर उठेगा।
इस घटना का उपयोग जल पंपों और कुछ अन्य उपकरणों में किया जाता है।
चित्र में एक बेलनाकार बर्तन दिखाया गया है। इसे एक स्टॉपर से बंद किया जाता है जिसमें एक नल के साथ एक ट्यूब डाली जाती है। एक पंप का उपयोग करके हवा को बर्तन से बाहर निकाला जाता है। फिर ट्यूब के सिरे को पानी में रखा जाता है। यदि आप अब नल खोलेंगे, तो पानी बर्तन के अंदर फव्वारे की तरह फूटेगा। पानी बर्तन में प्रवेश करता है क्योंकि वायुमंडलीय दबाव बर्तन में विरल हवा के दबाव से अधिक होता है।
पृथ्वी का वायु आवरण क्यों मौजूद है?
सभी पिंडों की तरह, गैस के अणु जो पृथ्वी के वायु आवरण को बनाते हैं, पृथ्वी की ओर आकर्षित होते हैं।
लेकिन फिर वे सभी पृथ्वी की सतह पर क्यों नहीं गिरते? पृथ्वी का वायु आवरण और उसका वायुमंडल कैसे संरक्षित है? इसे समझने के लिए, हमें यह ध्यान रखना होगा कि गैस के अणु निरंतर और यादृच्छिक गति में हैं। लेकिन फिर एक और सवाल उठता है: ये अणु बाहरी अंतरिक्ष यानी अंतरिक्ष में क्यों नहीं उड़ जाते।
पृथ्वी को पूरी तरह से छोड़ने के लिए, एक अणु, जैसे अंतरिक्ष यानया एक रॉकेट की गति बहुत तेज़ होनी चाहिए (11.2 किमी/सेकंड से कम नहीं)। यह तथाकथित है दूसरा पलायन वेग. पृथ्वी के वायु आवरण में अधिकांश अणुओं की गति इस पलायन वेग से काफी कम है। इसलिए, उनमें से अधिकांश गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथ्वी से बंधे हैं, केवल नगण्य संख्या में अणु पृथ्वी से परे अंतरिक्ष में उड़ते हैं।
अणुओं की बेतरतीब गति और उन पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के परिणामस्वरूप गैस के अणु पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में "मँडरा" लेते हैं, जिससे एक वायु आवरण या हमारे ज्ञात वातावरण का निर्माण होता है।
मापन से पता चलता है कि ऊंचाई के साथ हवा का घनत्व तेजी से घटता है। तो, पृथ्वी से 5.5 किमी की ऊंचाई पर, हवा का घनत्व पृथ्वी की सतह पर इसके घनत्व से 2 गुना कम है, 11 किमी की ऊंचाई पर - 4 गुना कम, आदि। यह जितना अधिक होगा, हवा उतनी ही दुर्लभ होगी। और अंत में, सबसे ऊपरी परतों (पृथ्वी से सैकड़ों और हजारों किलोमीटर ऊपर) में, वायुमंडल धीरे-धीरे वायुहीन अंतरिक्ष में बदल जाता है। पृथ्वी के वायु आवरण की कोई स्पष्ट सीमा नहीं है।
कड़ाई से कहें तो, गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के कारण, किसी भी बंद बर्तन में गैस का घनत्व बर्तन के पूरे आयतन में समान नहीं होता है। बर्तन के तल पर, गैस का घनत्व उसके ऊपरी हिस्सों की तुलना में अधिक होता है, इसलिए बर्तन में दबाव समान नहीं होता है। यह बर्तन के निचले हिस्से में ऊपर की तुलना में बड़ा होता है। हालाँकि, किसी बर्तन में मौजूद गैस के लिए, घनत्व और दबाव में यह अंतर इतना छोटा होता है कि कई मामलों में इसे पूरी तरह से अनदेखा किया जा सकता है, बस इसके बारे में जाना जाता है। लेकिन कई हजार किलोमीटर तक फैले वायुमंडल के लिए यह अंतर महत्वपूर्ण है।
वायुमंडलीय दबाव मापना. टोरिसेली का अनुभव.
तरल स्तंभ (§ 38) के दबाव की गणना के लिए सूत्र का उपयोग करके वायुमंडलीय दबाव की गणना करना असंभव है। ऐसी गणना के लिए, आपको वायुमंडल की ऊंचाई और वायु घनत्व जानने की आवश्यकता है। लेकिन वायुमंडल की कोई निश्चित सीमा नहीं है, और वायु घनत्व है अलग-अलग ऊंचाईअलग। हालाँकि, 17वीं शताब्दी में एक इतालवी वैज्ञानिक द्वारा प्रस्तावित एक प्रयोग का उपयोग करके वायुमंडलीय दबाव को मापा जा सकता है इवांजेलिस्टा टोरिसेली , गैलीलियो का छात्र।
टोरिसेली के प्रयोग में निम्नलिखित शामिल हैं: लगभग 1 मीटर लंबी एक कांच की ट्यूब, जो एक छोर पर सील है, पारा से भरी हुई है। फिर, ट्यूब के दूसरे सिरे को कसकर बंद करके, इसे पलट दिया जाता है और पारे के एक कप में डाल दिया जाता है, जहां ट्यूब के इस सिरे को पारे के स्तर के नीचे खोल दिया जाता है। जैसा कि तरल के साथ किसी भी प्रयोग में होता है, पारे का कुछ भाग कप में डाला जाता है, और कुछ भाग नली में रहता है। ट्यूब में बचे पारे के स्तंभ की ऊंचाई लगभग 760 मिमी है। ट्यूब के अंदर पारे के ऊपर हवा नहीं होती है, वायुहीन स्थान होता है, इसलिए इस ट्यूब के अंदर पारे के स्तंभ पर ऊपर से कोई भी गैस दबाव नहीं डालती है और माप को प्रभावित नहीं करती है।
टोरिसेली, जिन्होंने ऊपर वर्णित प्रयोग का प्रस्ताव रखा था, ने इसकी व्याख्या भी दी। वातावरण कप में पारे की सतह पर दबाव डालता है। बुध संतुलन में है. इसका मतलब है कि ट्यूब में दबाव समान स्तर पर है आह 1 (चित्र देखें) वायुमंडलीय दबाव के बराबर है। जब वायुमंडलीय दबाव बदलता है, तो ट्यूब में पारा स्तंभ की ऊंचाई भी बदल जाती है। जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, स्तंभ लंबा होता जाता है। जैसे ही दबाव कम होता है, पारा स्तंभ की ऊंचाई कम हो जाती है।
एए1 स्तर पर ट्यूब में दबाव ट्यूब में पारा स्तंभ के वजन से बनता है, क्योंकि ट्यूब के ऊपरी हिस्से में पारा के ऊपर कोई हवा नहीं होती है। यह इस प्रकार है कि वायुमंडलीय दबाव ट्यूब में पारा स्तंभ के दबाव के बराबर है , अर्थात।
पीएटीएम = पीबुध
टोरिसेली के प्रयोग में वायुमंडलीय दबाव जितना अधिक होगा, पारा स्तंभ उतना ही अधिक होगा। इसलिए, व्यवहार में, वायुमंडलीय दबाव को ऊंचाई से मापा जा सकता है बुध(मिलीमीटर या सेंटीमीटर में). यदि, उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय दबाव 780 मिमी एचजी है। कला। (वे कहते हैं "पारे का मिलीमीटर"), इसका मतलब है कि हवा 780 मिमी ऊंचे पारे के ऊर्ध्वाधर स्तंभ के समान दबाव पैदा करती है।
इसलिए, इस मामले में, वायुमंडलीय दबाव के माप की इकाई 1 मिलीमीटर पारा (1 मिमी एचजी) है। आइए इस इकाई और हमें ज्ञात इकाई के बीच संबंध खोजें - पास्कल(पा).
1 मिमी की ऊँचाई वाले पारे के ρ पारे के एक स्तंभ का दबाव बराबर है:
पी = जी·ρ·एच, पी= 9.8 एन/किग्रा · 13,600 किग्रा/मीटर 3 · 0.001 मीटर ≈ 133.3 पा।
तो, 1 mmHg. कला। = 133.3 पा.
वर्तमान में, वायुमंडलीय दबाव आमतौर पर हेक्टोपास्कल (1 hPa = 100 Pa) में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, मौसम रिपोर्ट घोषणा कर सकती है कि दबाव 1013 hPa है, जो 760 mmHg के समान है। कला।
प्रतिदिन ट्यूब में पारा स्तंभ की ऊंचाई का निरीक्षण करते हुए टोरिसेली ने पाया कि यह ऊंचाई बदलती रहती है, यानी वायुमंडलीय दबाव स्थिर नहीं है, यह बढ़ और घट सकता है। टोरिसेली ने यह भी कहा कि वायुमंडलीय दबाव मौसम में बदलाव से जुड़ा है।
यदि आप टोरिसेली के प्रयोग में प्रयुक्त पारे की नली में एक ऊर्ध्वाधर पैमाना जोड़ते हैं, तो आपको सबसे सरल उपकरण मिलता है - पारा बैरोमीटर (ग्रीक से बारोस- भारीपन, मेट्रियो- मैने नापा)। इसका उपयोग वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए किया जाता है।
बैरोमीटर - निर्द्रव।
व्यवहार में, वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए एक धातु बैरोमीटर जिसे बैरोमीटर कहा जाता है, का उपयोग किया जाता है। निर्द्रव (ग्रीक से अनुवादित - निर्द्रव). इसे बैरोमीटर कहा जाता है क्योंकि इसमें पारा नहीं होता है।
एनेरॉइड की उपस्थिति चित्र में दिखाई गई है। मुख्य हिस्सायह एक लहरदार (नालीदार) सतह वाला एक धातु बॉक्स 1 है (अन्य चित्र देखें)। इस बॉक्स से हवा को पंप किया गया है, और वायुमंडलीय दबाव को बॉक्स को कुचलने से रोकने के लिए, इसके ढक्कन 2 को एक स्प्रिंग द्वारा ऊपर की ओर खींचा गया है। जैसे ही वायुमंडलीय दबाव बढ़ता है, ढक्कन नीचे झुक जाता है और स्प्रिंग को कस देता है। जैसे ही दबाव कम होता है, स्प्रिंग टोपी को सीधा कर देता है। ट्रांसमिशन मैकेनिज्म 3 का उपयोग करके एक संकेतक तीर 4 स्प्रिंग से जुड़ा होता है, जो दबाव बदलने पर दाएं या बाएं चला जाता है। तीर के नीचे एक पैमाना होता है, जिसके विभाजन पारा बैरोमीटर की रीडिंग के अनुसार अंकित होते हैं। इस प्रकार, संख्या 750, जिसके सामने एनरॉइड सुई खड़ी है (आंकड़ा देखें), दर्शाती है कि इस समय पारा बैरोमीटर में पारा स्तंभ की ऊंचाई 750 मिमी है।
इसलिए, वायुमंडलीय दबाव 750 mmHg है। कला। या ≈ 1000 hPa.
आने वाले दिनों के मौसम की भविष्यवाणी के लिए वायुमंडलीय दबाव का मान बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन मौसम में बदलाव के साथ जुड़ा हुआ है। मौसम संबंधी प्रेक्षणों के लिए बैरोमीटर एक आवश्यक उपकरण है।
विभिन्न ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव।
किसी तरल पदार्थ में दबाव, जैसा कि हम जानते हैं, तरल के घनत्व और उसके स्तंभ की ऊंचाई पर निर्भर करता है। कम संपीड्यता के कारण, विभिन्न गहराई पर तरल का घनत्व लगभग समान होता है। इसलिए, दबाव की गणना करते समय, हम इसके घनत्व को स्थिर मानते हैं और केवल ऊंचाई में परिवर्तन को ध्यान में रखते हैं।
गैसों के मामले में स्थिति अधिक जटिल है। गैसें अत्यधिक संपीड़ित होती हैं। और गैस को जितना अधिक संपीड़ित किया जाता है, उसका घनत्व उतना ही अधिक होता है, और दबाव भी उतना ही अधिक होता है। आख़िरकार, गैस का दबाव शरीर की सतह पर उसके अणुओं के प्रभाव से बनता है।
पृथ्वी की सतह पर वायु की परतें उनके ऊपर स्थित वायु की सभी ऊपरी परतों द्वारा संकुचित होती हैं। लेकिन हवा की परत सतह से जितनी ऊंची होती है, वह जितनी कमजोर रूप से संकुचित होती है, उसका घनत्व उतना ही कम होता है। इसलिए, यह उतना ही कम दबाव पैदा करता है। उदाहरण के लिए, यदि कोई गुब्बारा पृथ्वी की सतह से ऊपर उठता है, तो गुब्बारे पर हवा का दबाव कम हो जाता है। ऐसा न केवल इसलिए होता है क्योंकि इसके ऊपर वायु स्तंभ की ऊंचाई कम हो जाती है, बल्कि इसलिए भी होता है क्योंकि वायु का घनत्व कम हो जाता है। यह नीचे की अपेक्षा ऊपर से छोटा है। इसलिए, ऊंचाई पर वायुदाब की निर्भरता तरल पदार्थों की तुलना में अधिक जटिल है।
अवलोकनों से पता चलता है कि समुद्र तल के क्षेत्रों में वायुमंडलीय दबाव औसतन 760 मिमी एचजी है। कला।
0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 760 मिमी ऊंचे पारे के स्तंभ के दबाव के बराबर वायुमंडलीय दबाव को सामान्य वायुमंडलीय दबाव कहा जाता है.
सामान्य वायुमंडलीय दबाव 101,300 Pa = 1013 hPa के बराबर।
समुद्र तल से ऊँचाई जितनी अधिक होगी, दबाव उतना ही कम होगा।
छोटी चढ़ाई के साथ, औसतन, प्रत्येक 12 मीटर की वृद्धि के लिए, दबाव 1 मिमीएचजी कम हो जाता है। कला। (या 1.33 hPa द्वारा)।
ऊंचाई पर दबाव की निर्भरता को जानकर, आप बैरोमीटर रीडिंग को बदलकर समुद्र तल से ऊंचाई निर्धारित कर सकते हैं। एनेरोइड्स जिनके पास एक पैमाना होता है जिसके द्वारा समुद्र तल से ऊँचाई को सीधे मापा जा सकता है, कहलाते हैं अल्टीमीटर . इनका उपयोग विमानन और पर्वतारोहण में किया जाता है।
दबावमापक यन्त्र।
हम पहले से ही जानते हैं कि बैरोमीटर का उपयोग वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए किया जाता है। वायुमंडलीय दबाव से अधिक या कम दबाव को मापने के लिए इसका उपयोग किया जाता है दबावमापक यन्त्र (ग्रीक से मानोस- दुर्लभ, ढीला, मेट्रियो- मैने नापा)। दबाव नापने का यंत्र हैं तरलऔर धातु.
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आइए पहले डिवाइस और क्रिया पर नजर डालें। तरल दबाव नापने का यंत्र खोलें. इसमें दो पैरों वाली कांच की ट्यूब होती है जिसमें कुछ तरल डाला जाता है। द्रव को दोनों कोहनियों में समान स्तर पर स्थापित किया जाता है, क्योंकि बर्तन की कोहनियों में इसकी सतह पर केवल वायुमंडलीय दबाव ही कार्य करता है।
यह समझने के लिए कि ऐसा दबाव नापने का यंत्र कैसे काम करता है, इसे एक रबर ट्यूब द्वारा एक गोल फ्लैट बॉक्स से जोड़ा जा सकता है, जिसका एक किनारा रबर फिल्म से ढका होता है। यदि आप फिल्म पर अपनी उंगली दबाते हैं, तो बॉक्स से जुड़े दबाव गेज कोहनी में तरल स्तर कम हो जाएगा, और दूसरी कोहनी में यह बढ़ जाएगा। यह क्या समझाता है?
फिल्म पर दबाव डालने पर बॉक्स में हवा का दबाव बढ़ जाता है। पास्कल के नियम के अनुसार, दबाव में यह वृद्धि दबाव नापने का यंत्र कोहनी में तरल पदार्थ में भी संचारित होती है जो बॉक्स से जुड़ा होता है। इसलिए, इस कोहनी में तरल पदार्थ पर दबाव दूसरे की तुलना में अधिक होगा, जहां केवल वायुमंडलीय दबाव तरल पदार्थ पर कार्य करता है। इस अतिरिक्त दबाव के प्रभाव में, तरल हिलना शुरू कर देगा। संपीड़ित हवा के साथ कोहनी में तरल गिर जाएगा, दूसरे में यह बढ़ जाएगा। द्रव कब संतुलन में आएगा (रुक जाएगा)। उच्च्दाबाव संपीड़ित हवादबाव नापने का यंत्र के दूसरे चरण में तरल के अतिरिक्त स्तंभ द्वारा उत्पन्न दबाव से संतुलित किया जाएगा।
आप फिल्म को जितना जोर से दबाएंगे, अतिरिक्त तरल स्तंभ उतना ही अधिक होगा, इसका दबाव उतना ही अधिक होगा। इस तरह, दबाव में परिवर्तन का अंदाजा इस अतिरिक्त स्तंभ की ऊंचाई से लगाया जा सकता है.
यह आंकड़ा दिखाता है कि ऐसा दबाव नापने का यंत्र किसी तरल के अंदर के दबाव को कैसे माप सकता है। ट्यूब को तरल में जितना गहरा डुबोया जाता है, दबाव नापने का यंत्र की कोहनियों में तरल स्तंभों की ऊंचाई में अंतर उतना ही अधिक हो जाता है।, इसलिए, और द्रव द्वारा अधिक दबाव उत्पन्न होता है.
यदि आप डिवाइस बॉक्स को तरल के अंदर कुछ गहराई पर स्थापित करते हैं और इसे फिल्म के साथ ऊपर, किनारे और नीचे घुमाते हैं, तो दबाव गेज रीडिंग नहीं बदलेगी। ऐसा ही होना चाहिए, क्योंकि किसी तरल पदार्थ के अंदर समान स्तर पर, दबाव सभी दिशाओं में समान होता है.
तस्वीर दिखाती है धातु दबाव नापने का यंत्र . ऐसे दबाव नापने का यंत्र का मुख्य भाग एक पाइप में मुड़ी हुई धातु की ट्यूब होती है 1 जिसका एक सिरा बंद है। एक नल का उपयोग करके ट्यूब का दूसरा सिरा 4 उस बर्तन के साथ संचार करता है जिसमें दबाव मापा जाता है। जैसे ही दबाव बढ़ता है, ट्यूब खुल जाती है। लीवर का उपयोग करके इसके बंद सिरे को हिलाना 5 और दांत 3 तीर को प्रेषित 2 , उपकरण पैमाने के पास घूम रहा है। जब दबाव कम हो जाता है, तो ट्यूब, अपनी लोच के कारण, अपनी पिछली स्थिति में लौट आती है, और तीर पैमाने के शून्य विभाजन पर वापस आ जाता है।
पिस्टन तरल पंप.
जिस प्रयोग पर हमने पहले चर्चा की थी (§ 40), उसमें यह स्थापित किया गया था कि वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में ग्लास ट्यूब में पानी पिस्टन के पीछे ऊपर की ओर बढ़ गया था। कार्रवाई इसी पर आधारित है। पिस्टनपंप
पंप को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। इसमें एक सिलेंडर होता है, जिसके अंदर एक पिस्टन बर्तन की दीवारों से कसकर सटा हुआ ऊपर और नीचे चलता है। 1 . वाल्व सिलेंडर के नीचे और पिस्टन में ही लगाए जाते हैं 2 , केवल ऊपर की ओर खुलता है। जब पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ता है, तो वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में पानी पाइप में प्रवेश करता है, निचले वाल्व को ऊपर उठाता है और पिस्टन के पीछे चला जाता है।
जैसे ही पिस्टन नीचे की ओर बढ़ता है, पिस्टन के नीचे का पानी नीचे के वाल्व पर दबाव डालता है और वह बंद हो जाता है। उसी समय, पानी के दबाव में, पिस्टन के अंदर एक वाल्व खुल जाता है, और पानी पिस्टन के ऊपर की जगह में प्रवाहित होता है। अगली बार जब पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ता है, तो उसके ऊपर का पानी भी ऊपर उठता है और आउटलेट पाइप में डाला जाता है। उसी समय, पानी का एक नया भाग पिस्टन के पीछे उगता है, जो बाद में पिस्टन को नीचे करने पर उसके ऊपर दिखाई देगा, और पंप चलने के दौरान यह पूरी प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है।
हाइड्रॉलिक प्रेस।
पास्कल का नियम क्रिया की व्याख्या करता है हाइड्रोलिक मशीन (ग्रीक से जलगति विज्ञान- पानी)। ये ऐसी मशीनें हैं जिनका संचालन तरल पदार्थों की गति और संतुलन के नियमों पर आधारित है।
हाइड्रोलिक मशीन का मुख्य भाग विभिन्न व्यास के दो सिलेंडर होते हैं, जो पिस्टन और एक कनेक्टिंग ट्यूब से सुसज्जित होते हैं। पिस्टन और ट्यूब के नीचे का स्थान तरल (आमतौर पर खनिज तेल) से भरा होता है। दोनों सिलेंडरों में तरल स्तंभों की ऊंचाई तब तक समान है जब तक पिस्टन पर कोई बल कार्य नहीं करता।
आइए अब मान लें कि बल एफ 1 और एफ 2 - पिस्टन पर कार्य करने वाले बल, एस 1 और एस 2 - पिस्टन क्षेत्र. पहले (छोटे) पिस्टन के नीचे का दबाव बराबर होता है पी 1 = एफ 1 / एस 1, और दूसरे के नीचे (बड़ा) पी 2 = एफ 2 / एस 2. पास्कल के नियम के अनुसार, स्थिर अवस्था में तरल पदार्थ द्वारा दबाव सभी दिशाओं में समान रूप से प्रसारित होता है। पी 1 = पी 2 या एफ 1 / एस 1 = एफ 2 / एस 2, से:
एफ 2 / एफ 1 = एस 2 / एस 1 .
इसलिए, ताकत एफ 2 कई बार तो और ज्यादा अधिकार एफ 1 , बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल छोटे पिस्टन के क्षेत्रफल से कितना गुना अधिक है?. उदाहरण के लिए, यदि बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल 500 सेमी2 है, और छोटे पिस्टन का क्षेत्रफल 5 सेमी2 है, और 100 एन का बल छोटे पिस्टन पर कार्य करता है, तो 100 गुना अधिक बल, यानी 10,000 एन, होगा बड़े पिस्टन पर कार्य करें।
इस प्रकार, हाइड्रोलिक मशीन की सहायता से बड़े बल को छोटे बल के साथ संतुलित करना संभव है।
नज़रिया एफ 1 / एफ 2 शक्ति में वृद्धि को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, दिए गए उदाहरण में, ताकत में लाभ 10,000 एन / 100 एन = 100 है।
दबाने (निचोड़ने) के लिए प्रयुक्त हाइड्रोलिक मशीन कहलाती है हाइड्रॉलिक प्रेस .
हाइड्रोलिक प्रेस का उपयोग वहां किया जाता है जहां अधिक बल की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, तेल मिलों में बीजों से तेल निचोड़ने के लिए, प्लाईवुड, कार्डबोर्ड, घास दबाने के लिए। धातुकर्म संयंत्रों में, हाइड्रोलिक प्रेस का उपयोग स्टील मशीन शाफ्ट, रेलरोड पहियों और कई अन्य उत्पादों को बनाने के लिए किया जाता है। आधुनिक हाइड्रोलिक प्रेस दसियों और करोड़ों न्यूटन की शक्ति विकसित कर सकते हैं।
हाइड्रोलिक प्रेस की संरचना को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। दबाई गई बॉडी 1 (ए) को बड़े पिस्टन 2 (बी) से जुड़े प्लेटफॉर्म पर रखा गया है। एक छोटे पिस्टन 3 (D) की सहायता से द्रव पर उच्च दबाव बनाया जाता है। यह दबाव सिलेंडरों में भरने वाले द्रव के प्रत्येक बिंदु तक संचारित होता है। इसलिए, वही दबाव दूसरे, बड़े पिस्टन पर कार्य करता है। लेकिन चूंकि दूसरे (बड़े) पिस्टन का क्षेत्रफल छोटे पिस्टन के क्षेत्रफल से अधिक है, इसलिए उस पर लगने वाला बल पिस्टन 3 (डी) पर लगने वाले बल से अधिक होगा। इस बल के प्रभाव में, पिस्टन 2 (बी) ऊपर उठेगा। जब पिस्टन 2 (बी) ऊपर उठता है, तो बॉडी (ए) स्थिर ऊपरी प्लेटफॉर्म पर टिकी होती है और संपीड़ित होती है। दबाव नापने का यंत्र 4 (एम) द्रव दबाव को मापता है। जब द्रव का दबाव अनुमेय मान से अधिक हो जाता है तो सुरक्षा वाल्व 5 (पी) स्वचालित रूप से खुल जाता है।
छोटे सिलेंडर से बड़े सिलेंडर तक, तरल को छोटे पिस्टन 3 (डी) के बार-बार हिलाने से पंप किया जाता है। यह अग्रानुसार होगा। जब छोटा पिस्टन (डी) ऊपर उठता है, तो वाल्व 6 (के) खुलता है और पिस्टन के नीचे की जगह में तरल पदार्थ सोख लिया जाता है। जब छोटे पिस्टन को तरल दबाव के प्रभाव में नीचे उतारा जाता है, तो वाल्व 6 (K) बंद हो जाता है, और वाल्व 7 (K") खुल जाता है, और तरल बड़े बर्तन में प्रवाहित होता है।
उनमें डूबे हुए पिंड पर पानी और गैस का प्रभाव।
पानी के अंदर हम उस पत्थर को आसानी से उठा सकते हैं जिसे हवा में उठने में कठिनाई होती है। यदि आप कॉर्क को पानी के नीचे रखकर अपने हाथों से छोड़ दें तो वह सतह पर तैरने लगेगा। इन घटनाओं को कैसे समझाया जा सकता है?
हम जानते हैं (§ 38) कि तरल बर्तन के तल और दीवारों पर दबाव डालता है। और यदि तरल पदार्थ के अंदर कोई ठोस वस्तु रखी जाए तो वह भी बर्तन की दीवारों की तरह दबाव के अधीन होगी।
आइए उन बलों पर विचार करें जो तरल पदार्थ में डूबे किसी पिंड पर कार्य करते हैं। तर्क करना आसान बनाने के लिए, आइए एक ऐसे पिंड का चयन करें जिसका आकार समानांतर चतुर्भुज जैसा हो और जिसका आधार तरल की सतह के समानांतर हो (चित्र)। शरीर के पार्श्व सतहों पर कार्य करने वाली शक्तियाँ जोड़े में समान होती हैं और एक दूसरे को संतुलित करती हैं। इन बलों के प्रभाव में शरीर सिकुड़ता है। लेकिन शरीर के ऊपरी और निचले किनारों पर कार्य करने वाली शक्तियां समान नहीं हैं। ऊपरी किनारे को ऊपर से बल लगाकर दबाया जाता है एफतरल पदार्थ का 1 स्तंभ ऊँचा एच 1 . निचले किनारे के स्तर पर, दबाव ऊंचाई के साथ तरल का एक स्तंभ बनाता है एच 2. यह दबाव, जैसा कि हम जानते हैं (§ 37), तरल के अंदर सभी दिशाओं में प्रसारित होता है। नतीजतन, शरीर के निचले चेहरे पर नीचे से ऊपर तक जोर लगाना पड़ता है एफ 2 तरल के एक स्तंभ को ऊंचा दबाता है एच 2. लेकिन एच 2 और एच 1, इसलिए, बल मापांक एफ 2 और पावर मॉड्यूल एफ 1 . इसलिए, शरीर को बल के साथ तरल से बाहर धकेल दिया जाता है एफवीटी, बलों में अंतर के बराबर एफ 2 - एफ 1, यानी
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लेकिन S·h = V, जहां V समांतर चतुर्भुज का आयतन है, और ρ f·V = m f समांतर चतुर्भुज के आयतन में तरल का द्रव्यमान है। इस तरह, एफ आउट = जी एम डब्ल्यू = पी डब्ल्यू, अर्थात। उत्प्लावन बल उसमें डूबे हुए पिंड के आयतन में तरल के भार के बराबर होता है(उत्प्लावन बल उसमें डूबे हुए पिंड के आयतन के समान आयतन के तरल के भार के बराबर होता है)। किसी पिंड को तरल से बाहर धकेलने वाले बल के अस्तित्व का प्रयोगात्मक रूप से पता लगाना आसान है। छवि पर एअंत में एक तीर सूचक के साथ एक स्प्रिंग से लटका हुआ एक शरीर दिखाता है। तीर तिपाई पर स्प्रिंग के तनाव को चिह्नित करता है। जब शरीर को पानी में छोड़ा जाता है, तो झरना सिकुड़ जाता है (चित्र)। बी). यदि आप शरीर पर नीचे से ऊपर तक कुछ बल लगाते हैं, उदाहरण के लिए, अपने हाथ से दबाएं (उठाएं) तो स्प्रिंग का समान संकुचन प्राप्त होगा। इसलिए, अनुभव इसकी पुष्टि करता है तरल पदार्थ में मौजूद किसी पिंड पर एक बल कार्य करता है जो शरीर को तरल से बाहर धकेलता है. जैसा कि हम जानते हैं, पास्कल का नियम गैसों पर भी लागू होता है। इसीलिए गैस में मौजूद पिंड एक बल के अधीन होते हैं जो उन्हें गैस से बाहर धकेलता है. इस बल के प्रभाव से गुब्बारे ऊपर की ओर उठते हैं। किसी पिंड को गैस से बाहर धकेलने वाले बल के अस्तित्व को प्रयोगात्मक रूप से भी देखा जा सकता है। हम छोटे स्केल पैन से एक कांच की गेंद या स्टॉपर से बंद एक बड़ा फ्लास्क लटकाते हैं। तराजू संतुलित हैं. फिर फ्लास्क (या गेंद) के नीचे एक चौड़ा बर्तन रखा जाता है ताकि यह पूरे फ्लास्क को घेर ले। बर्तन कार्बन डाइऑक्साइड से भरा है, जिसका घनत्व हवा के घनत्व से अधिक है (इसलिए)। कार्बन डाईऑक्साइडनीचे गिरता है और बर्तन में से हवा विस्थापित करके भर जाता है)। ऐसे में तराजू का संतुलन बिगड़ जाता है. निलंबित फ्लास्क वाला कप ऊपर उठता है (चित्र)। कार्बन डाइऑक्साइड में डूबा एक फ्लास्क हवा में उस पर लगने वाले बल की तुलना में अधिक उत्प्लावन बल का अनुभव करता है। किसी पिंड को तरल या गैस से बाहर धकेलने वाला बल इस पिंड पर लागू गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है. इसलिए, प्रोलकोस्मोस)। यही कारण है कि पानी में हम कभी-कभी उन पिंडों को आसानी से उठा लेते हैं जिन्हें हवा में पकड़ने में हमें कठिनाई होती है। एक छोटी बाल्टी और एक बेलनाकार पिंड स्प्रिंग से लटका हुआ है (चित्र, ए)। तिपाई पर एक तीर वसंत के खिंचाव को चिह्नित करता है। यह हवा में शरीर का वजन दर्शाता है। शरीर को ऊपर उठाने के बाद, कास्टिंग ट्यूब के स्तर तक तरल से भरा एक कास्टिंग बर्तन उसके नीचे रखा जाता है। जिसके बाद शरीर पूरी तरह से तरल में डूब जाता है (चित्र, बी)। जिसमें तरल का वह भाग, जिसका आयतन शरीर के आयतन के बराबर होता है, बाहर डाला जाता हैडालने वाले बर्तन से गिलास में. स्प्रिंग सिकुड़ती है और स्प्रिंग पॉइंटर ऊपर उठता है, जो द्रव में शरीर के वजन में कमी का संकेत देता है। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, एक और बल शरीर पर कार्य करता है, जो इसे तरल से बाहर धकेलता है। यदि एक गिलास से तरल ऊपरी बाल्टी में डाला जाता है (यानी, वह तरल जो शरीर द्वारा विस्थापित किया गया था), तो स्प्रिंग पॉइंटर अपनी प्रारंभिक स्थिति में वापस आ जाएगा (चित्र, सी)।
इस अनुभव के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि किसी तरल पदार्थ में पूरी तरह डूबे किसी पिंड को बाहर धकेलने वाला बल इस पिंड के आयतन में तरल के वजन के बराबर होता है . हमें § 48 में भी यही निष्कर्ष प्राप्त हुआ। यदि इसी तरह का प्रयोग किसी गैस में डूबे हुए पिंड के साथ किया जाए, तो यह दिखाई देगा किसी पिंड को गैस से बाहर धकेलने वाला बल भी पिंड के आयतन में ली गई गैस के भार के बराबर होता है . वह बल जो किसी पिंड को तरल या गैस से बाहर धकेलता है, कहलाता है आर्किमिडीज़ बल, वैज्ञानिक के सम्मान में आर्किमिडीज , जिन्होंने सबसे पहले इसके अस्तित्व को इंगित किया और इसके मूल्य की गणना की। तो, अनुभव ने पुष्टि की है कि आर्किमिडीज़ (या उत्प्लावन) बल शरीर के आयतन में तरल के वजन के बराबर है, अर्थात। एफए = पीच = जी एमऔर। किसी पिंड द्वारा विस्थापित द्रव mf का द्रव्यमान उसके घनत्व ρf और द्रव में डूबे पिंड Vt के आयतन के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है (चूंकि Vf - पिंड द्वारा विस्थापित द्रव का आयतन Vt के बराबर होता है - डूबे हुए पिंड का आयतन तरल में), यानी m f = ρ f ·V t. तब हमें मिलता है: एफए= जी·ρऔर · वीटी नतीजतन, आर्किमिडीज़ बल उस तरल के घनत्व पर निर्भर करता है जिसमें शरीर डूबा हुआ है और इस शरीर की मात्रा पर। लेकिन यह, उदाहरण के लिए, तरल में डूबे शरीर के पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह मात्रा परिणामी सूत्र में शामिल नहीं है। आइए अब हम किसी तरल (या गैस) में डूबे हुए पिंड का वजन निर्धारित करें। चूँकि इस मामले में शरीर पर कार्य करने वाले दो बल विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं (गुरुत्वाकर्षण बल नीचे की ओर है, और आर्किमिडीयन बल ऊपर की ओर है), तो तरल पी 1 में शरीर का वजन होगा कम वजननिर्वात में शरीर पी = ग्रामआर्किमिडीज़ बल पर एफए = जी एमडब्ल्यू (कहाँ एमजी - शरीर द्वारा विस्थापित तरल या गैस का द्रव्यमान)। इस प्रकार, यदि किसी पिंड को किसी तरल या गैस में डुबोया जाता है, तो उसका वजन उतना ही कम हो जाता है, जितना उसके द्वारा विस्थापित तरल या गैस का होता है. उदाहरण. समुद्री जल में 1.6 मीटर 3 आयतन वाले पत्थर पर लगने वाले उत्प्लावन बल का निर्धारण करें। आइए समस्या की स्थितियों को लिखें और इसका समाधान करें। जब तैरता हुआ पिंड तरल की सतह पर पहुंचता है, तो इसके आगे ऊपर की ओर बढ़ने के साथ आर्किमिडीज़ बल कम हो जाएगा। क्यों? लेकिन क्योंकि तरल में डूबे शरीर के हिस्से का आयतन कम हो जाएगा, और आर्किमिडीज़ बल उसमें डूबे हुए शरीर के हिस्से के आयतन में तरल के वजन के बराबर है। जब आर्किमिडीज़ बल गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर हो जाता है, तो पिंड रुक जाएगा और तरल की सतह पर तैरने लगेगा, आंशिक रूप से उसमें डूब जाएगा। परिणामी निष्कर्ष को प्रयोगात्मक रूप से आसानी से सत्यापित किया जा सकता है। जल निकासी बर्तन में जल निकासी ट्यूब के स्तर तक पानी डालें। इसके बाद हम तैरते हुए शरीर को पहले हवा में तोलकर बर्तन में विसर्जित कर देंगे। पानी में उतरने के बाद, एक पिंड पानी की मात्रा को उसमें डूबे हुए शरीर के हिस्से के आयतन के बराबर विस्थापित कर देता है। इस पानी को तौलने पर हमें पता चला कि इसका वजन (आर्किमिडीयन बल) एक तैरते हुए पिंड पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल या हवा में इस पिंड के वजन के बराबर है। अलग-अलग तरल पदार्थों - पानी, शराब, नमक के घोल में तैर रहे किसी भी अन्य पिंड के साथ समान प्रयोग करने के बाद, आप इस बात पर आश्वस्त हो सकते हैं यदि कोई पिंड किसी तरल पदार्थ में तैरता है, तो उसके द्वारा विस्थापित तरल का भार वजन के बराबरयह शरीर हवा में. इसे साबित करना आसान है यदि किसी ठोस पदार्थ का घनत्व किसी तरल पदार्थ के घनत्व से अधिक हो तो पिंड ऐसे तरल में डूब जाता है। इस तरल में कम घनत्व वाला पिंड तैरता है. उदाहरण के लिए, लोहे का एक टुकड़ा पानी में डूब जाता है लेकिन पारे में तैरता है। एक पिंड जिसका घनत्व तरल के घनत्व के बराबर होता है वह तरल के अंदर संतुलन में रहता है। बर्फ पानी की सतह पर तैरती है क्योंकि इसका घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है। तरल के घनत्व की तुलना में शरीर का घनत्व जितना कम होगा, शरीर का उतना ही कम हिस्सा तरल में डूबेगा . पर समान घनत्वपिंड और तरल पदार्थ किसी द्रव के अंदर किसी भी गहराई पर तैरता रहता है। दो अमिश्रणीय तरल पदार्थ, उदाहरण के लिए पानी और मिट्टी का तेल, एक बर्तन में उनके घनत्व के अनुसार स्थित होते हैं: बर्तन के निचले हिस्से में - सघन पानी (ρ = 1000 किग्रा/एम3), शीर्ष पर - हल्का मिट्टी का तेल (ρ = 800 किग्रा) /एम3) . रहने वाले जीवों का औसत घनत्व जलीय पर्यावरण, पानी के घनत्व से थोड़ा भिन्न होता है, इसलिए उनका वजन आर्किमिडीज़ बल द्वारा लगभग पूरी तरह से संतुलित होता है। इसके कारण, जलीय जंतुओं को स्थलीय जंतुओं जैसे मजबूत और विशाल कंकालों की आवश्यकता नहीं होती है। इसी कारण से जलीय पौधों के तने लचीले होते हैं। मछली का तैरने वाला मूत्राशय आसानी से अपना आयतन बदलता है। जब मछली मांसपेशियों की मदद से अधिक गहराई तक उतरती है और उस पर पानी का दबाव बढ़ जाता है, तो बुलबुला सिकुड़ जाता है, मछली के शरीर का आयतन कम हो जाता है और वह ऊपर नहीं धकेलती, बल्कि गहराई में तैरती रहती है। इस प्रकार, मछली कुछ सीमाओं के भीतर अपने गोता की गहराई को नियंत्रित कर सकती है। व्हेल अपने फेफड़ों की क्षमता को कम और बढ़ाकर अपने गोता लगाने की गहराई को नियंत्रित करती हैं। जहाजों की नौकायन.नदियों, झीलों, समुद्रों और महासागरों में चलने वाले जहाज अलग-अलग घनत्व वाली विभिन्न सामग्रियों से बनाए जाते हैं। जहाज़ों का पतवार आमतौर पर स्टील की चादरों से बना होता है। जहाजों को मजबूती प्रदान करने वाले सभी आंतरिक फास्टनिंग्स भी धातुओं से बने होते हैं। जहाज़ बनाने में उपयोग किया जाता है विभिन्न सामग्रियां, जिसमें पानी की तुलना में उच्च और निम्न दोनों घनत्व होते हैं। जहाज कैसे तैरते हैं, कैसे जहाज पर चढ़ते हैं और बड़े माल को कैसे ले जाते हैं? तैरते हुए पिंड (§ 50) के साथ एक प्रयोग से पता चला कि शरीर अपने पानी के नीचे के हिस्से से इतना पानी विस्थापित करता है कि इस पानी का वजन हवा में शरीर के वजन के बराबर होता है। यह किसी भी जहाज के लिए भी सत्य है। जहाज के पानी के नीचे के हिस्से द्वारा विस्थापित पानी का वजन हवा में कार्गो के साथ जहाज के वजन या कार्गो के साथ जहाज पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होता है।. जहाज़ पानी में जिस गहराई तक डूबा होता है उसे कहा जाता है मसौदा . अधिकतम अनुमेय ड्राफ्ट को जहाज के पतवार पर लाल रेखा से अंकित किया जाता है जिसे कहा जाता है जलरेखा (डच से. पानी- पानी)। किसी बर्तन को जलरेखा में डुबाने पर उसके द्वारा विस्थापित पानी का भार होता है ताकत के बराबरमाल से भरे जहाज पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण को जहाज का विस्थापन कहा जाता है. वर्तमान में, तेल के परिवहन के लिए 5,000,000 kN (5 × 10 6 kN) या अधिक के विस्थापन वाले जहाज बनाए जा रहे हैं, अर्थात, कार्गो के साथ 500,000 टन (5 × 10 5 t) या अधिक का द्रव्यमान होता है। यदि हम विस्थापन से जहाज का वजन घटा दें, तो हमें इस जहाज की वहन क्षमता प्राप्त होती है। वहन क्षमता जहाज द्वारा ले जाए गए माल के वजन को दर्शाती है। जहाज निर्माण प्राचीन मिस्र, फेनिशिया (ऐसा माना जाता है कि फोनीशियन सर्वश्रेष्ठ जहाज निर्माताओं में से एक थे) और प्राचीन चीन में मौजूद थे। रूस में, जहाज निर्माण की शुरुआत 17वीं और 18वीं शताब्दी के अंत में हुई। अधिकतर युद्धपोत बनाए गए, लेकिन यह रूस में था कि पहला आइसब्रेकर और इंजन वाले जहाज बनाए गए थे आंतरिक जलन, परमाणु आइसब्रेकर"आर्कटिक"। वैमानिकी।
1783 से मॉन्टगॉल्फियर बंधुओं के गुब्बारे का वर्णन करने वाला चित्र: "गुब्बारे का दृश्य और सटीक आयाम धरती"पहला कौन था?" 1786 प्राचीन काल से, लोगों ने बादलों के ऊपर उड़ने, हवा के समुद्र में तैरने के अवसर का सपना देखा है, जैसे वे समुद्र में तैरते थे। वैमानिकी के लिए सबसे पहले, उन्होंने गुब्बारों का उपयोग किया जो गर्म हवा, हाइड्रोजन या हीलियम से भरे हुए थे। एक गुब्बारे को हवा में ऊपर उठने के लिए, यह आवश्यक है कि आर्किमिडीयन बल (उछाल) एफगेंद पर लगने वाला प्रभाव गुरुत्वाकर्षण बल से भी अधिक था एफभारी, यानी एफए > एफभारी जैसे-जैसे गेंद ऊपर उठती है, उस पर लगने वाला आर्किमिडीज़ बल कम हो जाता है ( एफए = gρV), चूँकि वायुमंडल की ऊपरी परतों का घनत्व पृथ्वी की सतह की तुलना में कम है। ऊंचा उठाने के लिए गेंद से एक विशेष गिट्टी (वजन) गिराया जाता है और इससे गेंद हल्की हो जाती है। अंततः गेंद अपनी अधिकतम उठाने की ऊँचाई तक पहुँच जाती है। गेंद को उसके खोल से मुक्त करने के लिए, गैस का एक हिस्सा एक विशेष वाल्व का उपयोग करके छोड़ा जाता है। क्षैतिज दिशा में गुब्बारा हवा के प्रभाव में ही चलता है, इसीलिए इसे कहा जाता है गुब्बारा (ग्रीक से आका- वायु, स्टेटो- खड़ा है)। अभी कुछ समय पहले, वायुमंडल और समताप मंडल की ऊपरी परतों का अध्ययन करने के लिए विशाल गुब्बारों का उपयोग किया जाता था - समतापमंडलीय गुब्बारे . इससे पहले कि वे सीखते कि यात्रियों और माल को हवाई मार्ग से ले जाने के लिए बड़े हवाई जहाज कैसे बनाए जाते हैं, नियंत्रित गुब्बारों का उपयोग किया जाता था - हवाई पोतों. उनके पास एक लम्बी आकृति है; इंजन के साथ एक गोंडोला शरीर के नीचे निलंबित है, जो प्रोपेलर को चलाता है। गुब्बारा न केवल अपने आप ऊपर उठता है, बल्कि कुछ सामान भी उठा सकता है: केबिन, लोग, उपकरण। इसलिए, यह पता लगाने के लिए कि एक गुब्बारा किस प्रकार का भार उठा सकता है, यह निर्धारित करना आवश्यक है उठाना. उदाहरण के लिए, हीलियम से भरे 40 मीटर 3 आयतन वाले एक गुब्बारे को हवा में छोड़ें। गेंद के खोल में भरने वाले हीलियम का द्रव्यमान बराबर होगा: इसका मतलब यह है कि यह गेंद 520 N - 71 N = 449 N वजन का भार उठा सकती है। यह इसकी उठाने की शक्ति है। समान आयतन का एक गुब्बारा, लेकिन हाइड्रोजन से भरा हुआ, 479 N का भार उठा सकता है। इसका मतलब है कि इसकी उठाने की शक्ति हीलियम से भरे गुब्बारे की तुलना में अधिक है। लेकिन हीलियम का उपयोग अभी भी अधिक किया जाता है, क्योंकि यह जलती नहीं है और इसलिए अधिक सुरक्षित है। हाइड्रोजन एक ज्वलनशील गैस है। गर्म हवा से भरे गुब्बारे को उठाना और नीचे करना बहुत आसान है। ऐसा करने के लिए, गेंद के निचले हिस्से में स्थित छेद के नीचे एक बर्नर स्थित होता है। गैस बर्नर का उपयोग करके, आप गेंद के अंदर हवा के तापमान को नियंत्रित कर सकते हैं, और इसलिए इसके घनत्व और उत्प्लावन बल को नियंत्रित कर सकते हैं। गेंद को ऊंचा उठाने के लिए, बर्नर की लौ को बढ़ाकर उसमें हवा को अधिक मजबूती से गर्म करना पर्याप्त है। जैसे ही बर्नर की लौ कम हो जाती है, गेंद में हवा का तापमान कम हो जाता है और गेंद नीचे चली जाती है। आप एक गेंद तापमान का चयन कर सकते हैं जिस पर गेंद और केबिन का वजन उत्प्लावन बल के बराबर होगा। फिर गेंद हवा में लटक जाएगी और उससे अवलोकन करना आसान हो जाएगा। जैसे-जैसे विज्ञान विकसित हुआ, वैमानिकी प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए। गुब्बारों के लिए नए गोले का उपयोग करना संभव हो गया, जो टिकाऊ, ठंढ-प्रतिरोधी और हल्के हो गए। रेडियो इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स और स्वचालन के क्षेत्र में प्रगति ने मानव रहित गुब्बारे डिजाइन करना संभव बना दिया है। इन गुब्बारों का उपयोग वायु धाराओं का अध्ययन करने, वायुमंडल की निचली परतों में भौगोलिक और जैव चिकित्सा अनुसंधान के लिए किया जाता है। आदर्श गैस का दबाव कैसे बदलता है? एक आदर्श गैस है भौतिक मॉडलगैस यह मॉडल व्यावहारिक रूप से अणुओं की एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया को ध्यान में नहीं रखता है। इसका उपयोग गणितीय दृष्टिकोण से गैसों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। यह मॉडल निम्नलिखित गैस गुणों को मानता है:
आदर्श गैस कई प्रकार की होती है:
नीचे हम शास्त्रीय आदर्श गैस पर विचार करेंगे। आदर्श गैस का दबाव कैसे निर्धारित करें?सभी की मौलिक निर्भरता आदर्श गैसेंमेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण का उपयोग करके व्यक्त किया गया। पीवी=(एम/एम).आरटी [फॉर्मूला 1]
पी = एनकेटी [फॉर्मूला 2] फॉर्मूला 2 से पता चलता है कि एक आदर्श गैस का दबाव अणुओं की सांद्रता और तापमान पर निर्भर करता है। यदि हम एक आदर्श गैस की विशेषताओं को ध्यान में रखते हैं, तो n सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाएगा: एन = एमएनए/एमवी [फॉर्मूला 3]
सूत्र 3 को सूत्र 2 में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:
मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समानता में गैस के एक मोल के लिए स्थिरांक R एक स्थिरांक है (याद रखें: स्थिर दबाव और तापमान पर, विभिन्न गैसों का 1 मोल समान आयतन रखता है)। आइए अब एक आदर्श गैस के लिए दबाव समीकरण प्राप्त करें एम/एम = ν [सूत्र 6]
हमें आदर्श गैस दबाव समीकरण प्राप्त होता है, सूत्र नीचे दिया गया है: P=νRT/V [फॉर्मूला 7]
आदर्श गैस का दबाव कैसे बदलेगा?समानता 7 का विश्लेषण करने पर, हम देख सकते हैं कि एक आदर्श गैस का दबाव तापमान और सांद्रता में परिवर्तन के समानुपाती होता है। एक आदर्श गैस की अवस्था में उन सभी मापदंडों में परिवर्तन संभव है जिन पर वह निर्भर करती है, और उनमें से कुछ में परिवर्तन भी संभव है। आइए सबसे संभावित स्थितियों पर विचार करें:
समानता 8 स्थिर तापमान पर गैस के आयतन और उसके दबाव के बीच संबंध को दर्शाती है। इस समीकरण की खोज 17वीं शताब्दी में भौतिकविदों रॉबर्ट बॉयल और एडमे मैरियट द्वारा प्रयोगात्मक रूप से की गई थी। उनके सम्मान में इस समीकरण को बॉयल-मैरियट कानून का नाम दिया गया।
इस निर्भरता की खोज 19वीं शताब्दी में भौतिक विज्ञानी चार्ल्स द्वारा प्रयोगात्मक रूप से की गई थी। इसलिए, समीकरण में इसके निर्माता का नाम है - चार्ल्स का नियम। यदि किसी गैस को स्थिर आयतन पर गर्म किया जाए तो एक आइसोकोरिक प्रक्रिया देखी जा सकती है।
इस सूत्र में, गुणांक A गैस के आयतन विस्तार के लिए तापमान गुणांक के रूप में कार्य करता है। इस संबंध की खोज 19वीं सदी में भौतिक विज्ञानी जोसेफ गे-लुसाक ने की थी। इसीलिए इस समानता का नाम है - गाइ-लुसाक का नियम। यदि आप एक ट्यूब से जुड़ा ग्लास फ्लास्क लेते हैं, जिसका छेद तरल से बंद होता है, और संरचना को गर्म करते हैं, तो आप एक आइसोबैरिक प्रक्रिया का निरीक्षण करने में सक्षम होंगे। यह ध्यान देने योग्य है कि वायु कमरे का तापमानइसमें आदर्श गैस के समान गुण होते हैं। यह एक ऐसी प्रणाली चुनने लायक है जो गैसीय पदार्थ को एक मानदंड के अनुसार वितरित करती है जो दबाव, कमी के स्तर और गैस पाइपलाइनों को वितरित करने वाले सिस्टम के निर्माण के सिद्धांतों का मूल्यांकन करती है (ये रिंग, डेड-एंड और मिश्रित गैस पाइपलाइन हो सकती हैं), के आधार पर आर्थिक गलत आकलन और तकनीकी सुविधाओं. उपभोग करने वाली गैस के स्तर, विश्वसनीयता आदि की मात्रा, संरचनात्मक बारीकियों और घनत्व गुणों को ध्यान में रखते हुए सुरक्षित मोडगैस आपूर्ति प्रणाली, इसके अलावा, स्थानीय भवन और परिचालन सुविधाएँ। गैस पाइपलाइनों के प्रकारगैस पाइपलाइन सिस्टम उनके माध्यम से चलने वाले गैसीय पदार्थ के दबाव स्तर से जुड़े होते हैं, और इन्हें निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जाता है: 1. 0.71.3 एमपीए के भीतर गैस पदार्थ के ऑपरेटिंग दबाव की शर्तों के तहत प्रथम श्रेणी के उच्च दबाव की उपस्थिति के साथ गैस पाइपलाइन डिजाइन प्राकृतिक पदार्थऔर गैस-वायु मिश्रण और एलपीजी के लिए 1.7 एमपीए तक; 2. 0.40.7 एमपीए के भीतर दबाव की स्थिति में दूसरी श्रेणी के उच्च दबाव स्तर वाली गैस पाइपलाइन; 3. औसत दबाव संकेतकों वाली गैस पाइपलाइन संरचना में 0.0060.4 एमपीए की सीमा के भीतर ऑपरेटिंग दबाव होता है; 4. 0.006 एमपीए तक निम्न दबाव दबाव स्तर वाला गैस चैनल।  गैस आपूर्ति प्रणालियों के प्रकारगैस आपूर्ति प्रणाली के निम्नलिखित प्रकार हो सकते हैं: 1. एकल-स्तर, जहां उपभोक्ताओं को गैस की आपूर्ति केवल समान दबाव संकेतक (या तो कम या मध्यम) के गैस पाइपलाइन उत्पाद के माध्यम से की जाती है; 2. दो-स्तर, जहां दो के साथ गैस पाइपलाइन संरचना के माध्यम से उपभोक्ताओं के एक समूह को गैस की आपूर्ति की जाती है अलग - अलग प्रकारदबाव (मध्यम-निम्न या मध्यम-उच्च स्तर 1 या 2 के संकेतक, या श्रेणी 2 निम्न के उच्च संकेतक); 3. तीन-स्तर, जहां गैस पदार्थ का मार्ग गैस पाइपलाइन के माध्यम से तीन दबावों (पहले या दूसरे स्तर का उच्च, मध्यम और निम्न) के साथ किया जाता है; 4. बहु-स्तरीय, जिसमें गैस चार प्रकार के दबाव के साथ गैस लाइनों के माध्यम से चलती है: उच्च स्तर 1 और 2, मध्यम और निम्न। गैस आपूर्ति प्रणाली में शामिल विभिन्न दबावों वाली गैस पाइपलाइन प्रणालियों को हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग और दबाव नियंत्रण वाल्व के माध्यम से जोड़ा जाना चाहिए।  औद्योगिक क्षेत्र में हीटिंग प्रतिष्ठानों और गैस लाइनों से अलग बॉयलर उपकरणों के लिए, 1.3 एमपीए के भीतर उपलब्ध दबाव वाले गैस पदार्थ का उपयोग स्वीकार्य माना जाता है, बशर्ते कि ऐसे दबाव संकेतक तकनीकी प्रक्रिया की बारीकियों के लिए आवश्यक हों। आबादी वाले क्षेत्र में बहुमंजिला आवासीय भवन के लिए 1.2 एमपीए से अधिक दबाव संकेतक के साथ गैस पाइपलाइन प्रणाली बिछाना असंभव है, उन क्षेत्रों में जहां संरचनाएं स्थित हैं सामान्य उपयोग, ऐसे स्थानों पर जहां बड़ी संख्या में लोग हों, उदाहरण के लिए, कोई बाज़ार, कोई स्टेडियम, शॉपिंग मॉल, थिएटर बिल्डिंग। वर्तमान गैस आपूर्ति लाइन वितरण प्रणाली में संरचनाओं का एक जटिल सेट शामिल होता है, जो बदले में, निम्न, मध्यम और उच्च दबाव स्तर के साथ गैस रिंग, डेड-एंड और मिश्रित नेटवर्क जैसे बुनियादी तत्वों का रूप लेता है। वे शहरी क्षेत्रों में रखे गए हैं, अन्य आबादी वाले क्षेत्र, पड़ोस या इमारतों के बीचोबीच। इसके अलावा, उन्हें गैस वितरण स्टेशन, गैस नियंत्रण बिंदु और स्थापना, संचार प्रणाली के मार्गों पर रखा जा सकता है। स्वचालित संस्थापनऔर टेलीमैकेनिकल उपकरण। संपूर्ण संरचना को बिना किसी समस्या के उपभोक्ता गैस की आपूर्ति सुनिश्चित करनी चाहिए। डिज़ाइन में एक डिस्कनेक्टिंग डिवाइस होना चाहिए, जो मरम्मत करने और आपातकालीन स्थितियों को खत्म करने के लिए अपने व्यक्तिगत तत्वों और गैस पाइपलाइन के अनुभागों को निर्देशित करता है। अन्य बातों के अलावा, यह गैस उपभोक्ताओं को गैस पदार्थ का परेशानी मुक्त परिवहन सुनिश्चित करता है, इसमें एक सरल तंत्र, सुरक्षित, विश्वसनीय और सुविधाजनक संचालन है। दीर्घकालिक विकास को ध्यान में रखते हुए, योजनाबद्ध चित्र और क्षेत्र के लेआउट, शहर की सामान्य योजना के आधार पर पूरे क्षेत्र, शहर या गांव की गैस आपूर्ति को डिजाइन करना आवश्यक है। गैस आपूर्ति प्रणाली में सभी तत्वों, उपकरणों, तंत्रों और प्रमुख भागों का उपयोग समान किया जाना चाहिए। गैस की खपत की मात्रा, संरचना और घनत्व को ध्यान में रखते हुए, तकनीकी और आर्थिक गणना संचालन के आधार पर गैस पाइपलाइन (रिंग, डेड-एंड, मिश्रित) के निर्माण के लिए एक वितरण प्रणाली और सिद्धांतों को चुनना उचित है। चयनित प्रणाली में आर्थिक दृष्टिकोण से सबसे बड़ी दक्षता होनी चाहिए, और इसमें निर्माण प्रक्रियाएं शामिल होनी चाहिए और गैस आपूर्ति प्रणाली को आंशिक रूप से चालू करने में सक्षम होना चाहिए।  गैस पाइपलाइनों का वर्गीकरणगैस आपूर्ति प्रणाली के मुख्य भाग गैस पाइपलाइन संरचनाएं हैं, जिनके प्रकार गैस के दबाव और उद्देश्य के आधार पर होते हैं। परिवहन किए जा रहे उच्चतम गैस दबाव के आधार पर, गैस पाइपलाइन संरचनाएं निम्नलिखित में विभाजित हैं: 1. एसजीयू के लिए 1.7 एमपीए तक 0.7 एमपीए से अधिक के गैसीय पदार्थ दबाव संकेतकों की स्थितियों में पहले स्तर के उच्च दबाव संकेतकों के साथ गैस पाइपलाइन संरचना; 2. 0.4 एमपीए से अधिक और 0.7 एमपीए तक के मोड पर दूसरे स्तर के उच्च दबाव वाले गैस पाइपलाइन उत्पाद; 3. 0.005 एमपीए से ऊपर और 0.4 एमपीए तक के औसत दबाव स्तर वाले तार; 4. कम प्रदर्शन वाला डिज़ाइन, अर्थात् 0.004 एमपीए तक। कम दबाव स्तर वाली गैस पाइपलाइन प्रणाली का उपयोग आवासीय भवनों और सार्वजनिक भवनों, खानपान प्रतिष्ठानों के साथ-साथ बॉयलर रूम और घरेलू उद्यमों में गैस ले जाने के लिए किया जाता है। छोटे उपभोक्ता प्रतिष्ठानों और बॉयलर घरों को कम दबाव वाली गैस पाइपलाइन प्रणाली से जोड़ने की अनुमति है। लेकिन बड़ी उपयोगिताओं को कम दबाव संकेतक वाली लाइनों से नहीं जोड़ा जा सकता है, क्योंकि इसके माध्यम से बड़ी मात्रा में गैस ले जाने का कोई मतलब नहीं है, इसका कोई आर्थिक लाभ नहीं है।
शहर की उच्च दबाव गैस लाइन को विशाल शहर को आपूर्ति करने वाली मुख्य लाइन माना जाता है। यह एक विशाल, अर्ध-वलयाकार या रेडियल रूप में बना होता है। उसके अनुसार गैसीय पदार्थमध्यम और उच्च स्तर वाले नेटवर्क के अलावा, बड़े औद्योगिक उद्यमों को हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के माध्यम से आपूर्ति की जाती है, जिसकी तकनीकी प्रक्रिया के लिए 0.8 एमपीए से अधिक के ऑपरेटिंग शासन के साथ गैस की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। शहरी गैस आपूर्ति प्रणालीपाइपलाइन में गैस दबाव संकेतक 0.003 एमपीए तक शहर की गैस आपूर्ति प्रणाली संरचनाओं सहित एक गंभीर तंत्र है तकनीकी उपकरणऔर पाइपलाइनें जो गैस को उसके गंतव्य तक ले जाती हैं और मांग के आधार पर उद्यमों, उपयोगिताओं और उपभोक्ताओं के बीच वितरित करती हैं। इसमें निम्नलिखित संरचनाएँ शामिल हैं: 2. गैस नियंत्रण स्टेशन; 3. गैस नियंत्रण बिंदु; 4. गैस नियंत्रण उपकरण; 5. नियंत्रण उपकरण और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली; 6. प्रेषण उपकरण; गैसीय पदार्थ की आपूर्ति गैस पाइपलाइन के माध्यम से गैस नियंत्रण स्टेशनों के माध्यम से सीधे शहर की गैस लाइन में की जाती है। गैस वितरण स्टेशन पर, नियामक पर स्वचालित वाल्वों की मदद से दबाव संकेतक कम हो जाते हैं, और पूरे समय शहरी खपत के लिए आवश्यक स्तर पर अपरिवर्तित रहते हैं। तकनीकी विशेषज्ञ जीडीएस सर्किट में एक सिस्टम शामिल करते हैं जो स्वचालित रूप से सुरक्षा प्रदान करता है। इसके अलावा, यह सिटी लाइन में दबाव संकेतकों के रखरखाव की गारंटी देता है, और यह भी सुनिश्चित करता है कि वे अनुमेय स्तर से अधिक न हों। गैस नियंत्रण स्टेशनों से गैस पदार्थ गैस लाइन के माध्यम से उपभोक्ताओं तक पहुंचता है। चूंकि शहरी गैस आपूर्ति प्रणालियों का मुख्य तत्व गैस लाइनें हैं जिनमें दबाव संकेतकों में गैस पाइपलाइन अंतर शामिल हैं, उन्हें निम्नलिखित प्रकारों में प्रस्तुत किया जा सकता है: 1. 4 केपीए तक कम दबाव स्तर वाली लाइन; 2. 0.4 एमपीए तक औसत दबाव मान वाली लाइन; 3. 0.7 एमपीए तक दूसरे स्तर के उच्च दबाव मोड वाला नेटवर्क; 4. 1.3 एमपीए तक प्रथम स्तर की उच्च रीडिंग वाले नेटवर्क। निम्न दबाव स्तर वाली गैस पाइपलाइन संरचनाओं के माध्यम से, गैस चलती है और आवासीय और सार्वजनिक भवनों और विभिन्न परिसरों के साथ-साथ घरेलू उद्यमों की कार्यशालाओं में वितरित की जाती है। आवासीय भवन में स्थित गैस पाइपलाइन में, 3 kPa तक दबाव मान अनुमेय है, और घरेलू उद्यम और सार्वजनिक भवनों के परिसर में 5 kPa तक। एक नियम के रूप में, लाइन में दबाव निम्न स्तर (3 kPa तक) पर बनाए रखा जाता है, और सभी संरचनाओं को एक गैस लाइन से जोड़ने की कोशिश की जाती है जिसमें गैस दबाव नियामक नहीं होता है। मध्यम और उच्च दबाव (0.6 एमपीए) वाली गैस पाइपलाइनों में, गैसीय उत्पाद को हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के माध्यम से निम्न और मध्यम दबाव वाली लाइनों में आपूर्ति की जाती है। हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग यूनिट के अंदर एक सुरक्षात्मक उपकरण होता है जो स्वचालित रूप से संचालित होता है। यह अनुमेय मूल्य से अधिक निम्न स्तर से दबाव गिरने की संभावना को समाप्त करता है। जीआरयू के माध्यम से इसी तरह के संचार के माध्यम से, गैसीय पदार्थ को औद्योगिक उद्यमों और नगरपालिका संस्थानों के परिसर में आपूर्ति की जाती है। वर्तमान मानकों के अनुसार, औद्योगिक, नगरपालिका और कृषि उद्यमों के साथ-साथ हीटिंग सिस्टम प्रतिष्ठानों के लिए उच्चतम दबाव 0.6 एमपीए के भीतर और घरेलू उद्यमों और आसन्न इमारतों के लिए 0.3 एमपीए के भीतर की अनुमति है। आवासीय भवन या सार्वजनिक भवन के अग्रभाग पर स्थित प्रतिष्ठानों को 0.3 एमपीए से अधिक के दबाव संकेतक के साथ गैस की आपूर्ति करने की अनुमति है। मध्यम और उच्च व्यवस्था वाली गैस पाइपलाइन संरचनाएं शहर के वितरण नेटवर्क हैं। उच्च दबाव स्तर वाली गैस पाइपलाइन संरचनाओं का उपयोग विशेष रूप से महानगरीय शहरों में किया जाता है। बेशक, औद्योगिक परिसर को नियामकों का उपयोग किए बिना मध्यम और उच्च दबाव वाले नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है, अगर यह तकनीकी और आर्थिक गणना पर आधारित हो। शहरी प्रणालियाँ एक पदानुक्रम के अनुसार बनाई जाती हैं, जो बदले में, गैस पाइपलाइन के दबाव के आधार पर विभाजित होती हैं। पदानुक्रम के कई स्तर हैं: 1. उच्च और मध्यम दबाव वाली लाइनें शहरी गैस पाइपलाइनों का आधार हैं। आरक्षण रिंगिंग और अलग-अलग स्थानों की नकल के माध्यम से होता है। एक डेड-एंड नेटवर्क केवल छोटे शहरों में ही मौजूद हो सकता है। गैसीय पदार्थ धीरे-धीरे कम दबाव के स्तर से गुजरता है, यह हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग रेगुलेटर वाल्व पर दोलनों द्वारा उत्पन्न होता है और लगातार स्तर पर रहता है। यदि एक क्षेत्र में कई अलग-अलग गैस उपभोक्ता हैं, तो समानांतर में विभिन्न दबावों के साथ गैस पाइपलाइन बिछाने की अनुमति है। लेकिन उच्च और मध्यम दबाव वाला डिज़ाइन शहर में एक नेटवर्क बनाता है, जिसमें हाइड्रोलिक बारीकियां होती हैं। 2. निम्न दबाव नेटवर्क। यह विभिन्न उपभोक्ताओं को गैस की आपूर्ति करता है। नेटवर्क डिज़ाइन मिश्रित विशेषताओं के साथ बनाया गया है, जिसमें केवल मुख्य गैस पाइपलाइन चैनल लूप किए जाते हैं, अन्य मामलों में डेड-एंड चैनल बनाए जाते हैं। कम दबाव वाली गैस पाइपलाइन किसी नदी, झील या खड्ड को अलग नहीं कर सकती रेलवे, मोटरमार्ग। इसे औद्योगिक क्षेत्रों में नहीं बिछाया जा सकता, इसलिए यह एकल हाइड्रोलिक नेटवर्क का हिस्सा नहीं हो सकता। एक निम्न-प्रदर्शन नेटवर्क डिज़ाइन एक स्थानीय लाइन के रूप में बनाया जाता है, जिसमें कई बिजली स्रोत होते हैं जिनके माध्यम से गैस की आपूर्ति की जाती है। 3. आवासीय भवन या सार्वजनिक भवन, औद्योगिक कार्यशाला या उद्यम का गैस निर्माण। वे आरक्षित नहीं हैं. दबाव नेटवर्क के उद्देश्य और स्थापना के लिए आवश्यक स्तर पर निर्भर करता है। डिग्रियों की संख्या के आधार पर नगर प्रणालियों को विभाजित किया जाता है : 1. दो-स्तरीय नेटवर्क में निम्न और मध्यम दबाव वाली या निम्न और उच्च दबाव वाली लाइनें होती हैं। 2. त्रि-स्तरीय लाइन में निम्न, मध्यम और उच्च दबाव प्रणाली शामिल है। 3. चरण-स्तरीय नेटवर्क में सभी स्तरों की गैस पाइपलाइन संरचनाएं शामिल हैं। उच्च और मध्यम दबाव वाली एक शहरी गैस पाइपलाइन एक एकल लाइन के रूप में बनाई जाती है जो उद्यम, बॉयलर हाउस, उपयोगिता संगठनों और हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग इकाई को गैस की आपूर्ति करती है। औद्योगिक परिसरों के लिए और सामान्य तौर पर, घरेलू गैस अनुभाग के लिए एक अलग लाइन के विपरीत, एकल लाइन बनाना अधिक लाभदायक है। ऐसी बारीकियों के आधार पर शहर की व्यवस्था चुनें: 1. शहर का आकार क्या है? 2. शहरी क्षेत्र योजना. 3. इसमें भवन. 4. शहर की जनसंख्या कितनी है? 5. शहर के सभी उद्यमों की विशेषताएँ। 6. महानगर के विकास की संभावनाएँ। आवश्यक प्रणाली चुनते समय, आपको यह ध्यान रखना होगा कि इसे उपयोग में दक्षता, सुरक्षा और विश्वसनीयता की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। मरम्मत कार्य करने के लिए इसके अलग-अलग अनुभागों को अलग करने का सुझाव देते हुए, सरलता और उपयोग में आसानी व्यक्त करता है। इसके अलावा, चयनित सिस्टम के सभी भागों, उपकरणों और उपकरणों में एक ही प्रकार के हिस्से होने चाहिए। स्टेशन के माध्यम से दो मुख्य लाइनों के माध्यम से एक बहु-स्तरीय लाइन के माध्यम से शहर को गैस की आपूर्ति की जाती है, जो बदले में विश्वसनीयता के स्तर को बढ़ाती है। स्टेशन एक उच्च दबाव क्षेत्र से जुड़ा है, जो शहर की लाइनों के बाहरी इलाके में स्थित है। इस खंड से, उच्च या मध्यम दबाव के साथ रिंगों को गैस की आपूर्ति की जाती है। यदि किसी महानगर के केंद्र में उच्च दबाव गैस पाइपलाइन नेटवर्क बनाना न तो संभव है और न ही स्वीकार्य है, तो उन्हें दो भागों में विभाजित करने की आवश्यकता है: केंद्र में मध्यम दबाव वाला नेटवर्क और बाहरी इलाके में उच्च दबाव वाला नेटवर्क . उच्च और मध्यम दबाव वाले गैस पाइपलाइन के कुछ हिस्सों को बंद करने में सक्षम होने के लिए, कम दबाव वाले अलग-अलग क्षेत्रों, आवासीय भवनों, औद्योगिक कार्यशालाओं और परिसरों में ऐसे उपकरण स्थापित किए जाते हैं जो बंद कर देते हैं या, सीधे शब्दों में कहें तो, विशेष नल (देखें) ). वाल्व को इनलेट और आउटलेट पर, सड़क गैस पाइपलाइन की शाखाओं पर, विभिन्न बाधाओं, रेलवे प्रतिष्ठानों और सड़कों के चौराहे पर स्थापित किया जाना चाहिए। पर बाहरी रेखाएँतापमान और वोल्टेज मान दर्शाने के साथ-साथ कुएं में वाल्व स्थापित करें। इसके अलावा, यह वाल्व शट-ऑफ तत्वों की आरामदायक स्थापना और डिस्सेप्लर सुनिश्चित करता है। कुएं को इमारतों या बाड़ से दो मीटर के अंतर को ध्यान में रखते हुए रखा जाना चाहिए। बाधाओं की संख्या उचित होनी चाहिए और यथासंभव न्यूनतम होनी चाहिए। कमरे में प्रवेश करते समय, दीवार पर वाल्व स्थापित किया जाता है, और दरवाजे और खिड़कियों से एक निश्चित अंतर बनाए रखना आवश्यक है। यदि फिटिंग 2 मीटर से ऊपर स्थित है, तो इसकी सेवा करने में सक्षम होने के लिए सीढ़ी के साथ एक जगह प्रदान करना आवश्यक है। ज्यादातर मामलों में, मध्यम दबाव वाले नेटवर्क के माध्यम से कॉटेज में गैस की आपूर्ति की जाती है, लेकिन कम दबाव वाले नेटवर्क के माध्यम से नहीं। सबसे पहले, यह एक अतिरिक्त विनियमन उपकरण प्रदान करता है, क्योंकि दबाव संकेतक अधिक होते हैं। दूसरे, गैस बॉयलर में हाल ही मेंलोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं, तभी मध्यम दबाव पर ही उपभोक्ताओं को आवश्यक मात्रा में गैस की आपूर्ति की जा सकती है। स्थितियों में गैसीकरण कम दबाव, अंतिम डिवाइस का प्रदर्शन गिर जाएगा। उदाहरण के लिए, यदि सर्दियों में लगभग 300 का दबाव स्वीकार्य माना जाता है, तो यदि आप हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग स्टेशन से दूर जाते हैं, तो उपभोक्ताओं के लिए रीडिंग 120 तक गिर जाएगी। गैस का दबाव ठंढ तक पर्याप्त है। परन्तु यदि भयंकर पाला पड़े और सब लोग गरम होने लगें गैस बॉयलर, पूर्ण शक्ति चालू करने पर, परिधि पर झोपड़ी के मालिकों के लिए दबाव काफी कम हो जाता है। और जब दबाव 120 से नीचे होता है, तो बॉयलर मालिकों को समस्याओं का अनुभव होने लगता है, उदाहरण के लिए, बॉयलर की स्थापना बंद हो जाती है या संकेत मिलता है कि गैस की आपूर्ति बंद कर दी गई है। मध्यम दबाव की आपूर्ति की स्थितियों में, गैस पाइपलाइन के माध्यम से संपीड़ित अवस्था में चलती है। इसके अलावा, नियामक के माध्यम से, दबाव निम्न स्तर तक कम हो जाता है, और बॉयलर बिना किसी समस्या के संचालित होता है। गैस कहीं भी हो: गुब्बारे में, कार के टायर, या एक धातु सिलेंडर - यह उस बर्तन की पूरी मात्रा भरता है जिसमें यह स्थित है। गैस का दबाव ठोस दबाव की तुलना में बिल्कुल अलग कारण से उत्पन्न होता है। यह बर्तन की दीवारों से अणुओं के टकराने के परिणामस्वरूप बनता है। बर्तन की दीवारों पर गैस का दबाव
अंतरिक्ष में अव्यवस्थित रूप से घूमते हुए, गैस के अणु एक दूसरे से और उस बर्तन की दीवारों से टकराते हैं जिसमें वे स्थित हैं। एक अणु का प्रभाव बल छोटा होता है। लेकिन चूंकि बहुत सारे अणु होते हैं, और वे उच्च आवृत्ति के साथ टकराते हैं, तो, बर्तन की दीवारों पर एक साथ कार्य करते हुए, वे महत्वपूर्ण दबाव बनाते हैं। अगर गैस में रखा जाए ठोस, तो यह गैस अणुओं के प्रभाव के अधीन भी है। आइए एक सरल प्रयोग करें. वायु पंप घंटी के नीचे एक बंधी हुई घंटी रखें गुब्बारापूरी तरह हवा से भरा नहीं. चूँकि इसमें हवा कम होती है इसलिए गेंद का आकार अनियमित होता है। जब हम घंटी के नीचे से हवा बाहर निकालना शुरू करते हैं, तो गेंद फूलना शुरू हो जाएगी। कुछ देर बाद यह एक नियमित गेंद का आकार ले लेगा. हमारी गेंद का क्या हुआ? आख़िरकार वह बंधा हुआ था इसलिए उसमें हवा की मात्रा वही रही। सब कुछ काफी सरलता से समझाया गया है। गति के दौरान, गैस के अणु गेंद के खोल के बाहर और अंदर टकराते हैं। यदि हवा को घंटी से बाहर पंप किया जाता है, तो कम अणु होते हैं। घनत्व कम हो जाता है, और इसलिए बाहरी आवरण पर अणुओं के प्रभाव की आवृत्ति भी कम हो जाती है। नतीजतन, शेल के बाहर दबाव कम हो जाता है। और चूंकि शेल के अंदर अणुओं की संख्या समान रहती है, आंतरिक दबाव बाहरी दबाव से अधिक हो जाता है। गैस अंदर से खोल पर दबाव डालती है। और इसी कारण से यह धीरे-धीरे फूलकर एक गेंद का आकार ले लेता है। गैसों के लिए पास्कल का नियम
गैस के अणु बहुत गतिशील होते हैं। इसके कारण, वे न केवल इस दबाव को पैदा करने वाले बल की दिशा में दबाव संचारित करते हैं, बल्कि सभी दिशाओं में समान रूप से संचारित करते हैं। दबाव स्थानांतरण पर कानून फ्रांसीसी वैज्ञानिक ब्लेज़ पास्कल द्वारा तैयार किया गया था: " किसी गैस या तरल पर डाला गया दबाव सभी दिशाओं में किसी भी बिंदु पर अपरिवर्तित रूप से प्रसारित होता है" इस नियम को हाइड्रोस्टैटिक्स का मूल नियम कहा जाता है - संतुलन की स्थिति में तरल पदार्थ और गैसों का विज्ञान। पास्कल के नियम की पुष्टि नामक उपकरण के अनुभव से होती है पास्कल की गेंद . यह उपकरण ठोस पदार्थ की एक गेंद है जिसमें छोटे-छोटे छेद बने होते हैं, जो एक सिलेंडर से जुड़ा होता है जिसके साथ एक पिस्टन चलता है। गेंद धुएं से भर जाती है. पिस्टन द्वारा संपीड़ित होने पर, धुआं समान धाराओं में गेंद के छिद्रों से बाहर निकल जाता है। गैस के दबाव की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है: कहाँ इ लिन - गैस अणुओं की स्थानांतरीय गति की औसत गतिज ऊर्जा; एन - अणुओं की सांद्रता आंशिक दबाव। डाल्टन का नियम
व्यवहार में, अक्सर हमारा सामना शुद्ध गैसों से नहीं, बल्कि उनके मिश्रण से होता है। हम हवा में सांस लेते हैं, जो गैसों का मिश्रण है। कार से निकलने वाली गैसें भी एक मिश्रण हैं। लंबे समय से वेल्डिंग में शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग नहीं किया गया है। इसके स्थान पर गैस मिश्रण का भी उपयोग किया जाता है। गैस मिश्रण उन गैसों का मिश्रण है जो अंदर प्रवेश नहीं करती हैं रासायनिक प्रतिक्रिएंआपस में. व्यक्तिगत घटक दबाव गैस मिश्रणबुलाया आंशिक दबाव . यदि हम मानते हैं कि मिश्रण में सभी गैसें आदर्श गैसें हैं, तो मिश्रण का दबाव डाल्टन के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है: “आदर्श गैसों के मिश्रण का दबाव जो रासायनिक रूप से परस्पर क्रिया नहीं करता है, आंशिक दबावों के योग के बराबर है। ” इसका मूल्य सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:
मिश्रण में प्रत्येक गैस आंशिक दबाव बनाती है। इसका तापमान मिश्रण के तापमान के बराबर होता है। किसी गैस का घनत्व बदलकर उसका दबाव बदला जा सकता है। धातु के कंटेनर में जितनी अधिक गैस डाली जाएगी, उतने ही अधिक अणु दीवारों से टकराएंगे और दबाव उतना ही अधिक हो जाएगा। तदनुसार, गैस को बाहर पंप करके, हम इसे पतला करते हैं, और दबाव कम हो जाता है। लेकिन गैस का दबाव उसके आयतन या तापमान को बदलकर, यानी गैस को संपीड़ित करके भी बदला जा सकता है। किसी गैसीय पिंड पर बल लगाकर संपीड़न किया जाता है। इस प्रभाव के परिणामस्वरूप, इसके द्वारा घेरने वाला आयतन कम हो जाता है, दबाव और तापमान बढ़ जाता है। पिस्टन के हिलने पर गैस इंजन सिलेंडर में संपीड़ित होती है। उत्पादन में, जटिल उपकरणों - कम्प्रेसर का उपयोग करके इसे संपीड़ित करके उच्च गैस दबाव बनाया जाता है, जो कई हजार वायुमंडल तक का दबाव बनाने में सक्षम होते हैं। गैस में अणुओं की गति की तस्वीर अधूरी होगी यदि हम गैस में स्थित किसी भी पिंड की सतह, विशेष रूप से गैस युक्त बर्तन की दीवारों और प्रत्येक के साथ अणुओं के टकराव के प्रश्नों पर भी विचार नहीं करते हैं। अन्य। दरअसल, यादृच्छिक गति करते हुए, अणु समय-समय पर काफी कम दूरी पर बर्तन की दीवारों या अन्य पिंडों की सतह तक पहुंचते हैं। इसी तरह, अणु एक-दूसरे के काफी करीब आ सकते हैं। इस मामले में, गैस अणुओं के बीच या गैस अणु और दीवार पदार्थ के अणुओं के बीच परस्पर क्रिया बल उत्पन्न होते हैं, जो दूरी के साथ बहुत तेज़ी से कम हो जाते हैं। इन बलों के प्रभाव में, गैस के अणु अपनी गति की दिशा बदल देते हैं। यह प्रक्रिया (दिशा परिवर्तन), जैसा कि ज्ञात है, टकराव कहलाती है। अणुओं के बीच टकराव गैस के व्यवहार में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। और हम बाद में उनका विस्तार से अध्ययन करेंगे। अब बर्तन की दीवारों या गैस के संपर्क में आने वाली किसी अन्य सतह से अणुओं के टकराव को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है। यह गैस के अणुओं और दीवारों की परस्पर क्रिया है जो गैस से दीवारों द्वारा अनुभव किए जाने वाले बल को निर्धारित करती है, और निश्चित रूप से, दीवारों से गैस द्वारा अनुभव किए जाने वाले समान विपरीत निर्देशित बल को निर्धारित करती है। यह स्पष्ट है कि दीवार का सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, गैस से दीवार को उतना ही अधिक बल का अनुभव होगा। ऐसी मात्रा का उपयोग न करने के लिए जो दीवार के आकार जैसे यादृच्छिक कारक पर निर्भर करती है, दीवार पर गैस की क्रिया को बल द्वारा नहीं, बल्कि चित्रित करने की प्रथा है दबाव, यानी इस बल के सामान्य दीवार की सतह के प्रति इकाई क्षेत्र पर बल: गैस की कंटेनर की दीवारों पर दबाव डालने की क्षमता गैस के मुख्य गुणों में से एक है। इसके दबाव से ही गैस सबसे अधिक बार अपनी उपस्थिति प्रकट करती है। इसलिए, दबाव गैस की मुख्य विशेषताओं में से एक है। जहाज की दीवारों पर गैस का दबाव, जैसा कि 18वीं शताब्दी में सुझाया गया था। डैनियल बर्नौली, दीवारों के साथ गैस अणुओं के अनगिनत टकराव का परिणाम है। दीवारों पर अणुओं के इन प्रभावों से दीवार सामग्री के कणों में कुछ विस्थापन होता है और इसलिए, इसका विरूपण होता है। विकृत दीवार दीवार के लंबवत प्रत्येक बिंदु पर निर्देशित एक लोचदार बल के साथ गैस पर कार्य करती है। यह बल निरपेक्ष मान के बराबर और उस बल की दिशा के विपरीत है जिसके साथ गैस दीवार पर कार्य करती है। यद्यपि टकराव के दौरान दीवार के अणुओं के साथ प्रत्येक व्यक्तिगत अणु की परस्पर क्रिया की शक्तियाँ अज्ञात हैं, फिर भी, यांत्रिकी के नियम सभी गैस अणुओं की संयुक्त क्रिया से उत्पन्न होने वाले औसत बल का पता लगाना संभव बनाते हैं, अर्थात। गैस दाब।
आइए मान लें कि गैस एक समानांतर चतुर्भुज (चित्र 2) के आकार के बर्तन में बंद है, और गैस संतुलन की स्थिति में है। इस मामले में, इसका मतलब यह है कि पूरी गैस कंटेनर की दीवारों के सापेक्ष आराम की स्थिति में है: किसी भी मनमानी दिशा में चलने वाले अणुओं की संख्या, औसतन, उन अणुओं की संख्या के बराबर होती है जिनके वेग विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं दिशा। आइए बर्तन की दीवारों में से एक पर गैस के दबाव की गणना करें, उदाहरण के लिए दाहिनी ओर की दीवार पर। निर्देशांक अक्ष X को दीवार के समानांतर चतुर्भुज के किनारे पर निर्देशित करें जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 2. इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि अणुओं के वेग को कैसे निर्देशित किया जाता है, हमारी रुचि केवल एक्स अक्ष पर अणुओं के वेग के अनुमानों में होगी: दीवार की ओर अणु ठीक उसी गति से चलते हैं आइए मानसिक रूप से चयनित दीवार से सटे A मोटाई की गैस की एक परत का चयन करें। विकृत दीवार की ओर से एक लोचदार बल C उस पर कार्य करता है, जो निरपेक्ष मान में समान है बल और गैस दीवार पर कार्य करती है। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, बल का आवेग (समय की एक निश्चित मनमानी अवधि) हमारी परत में गैस के आवेग में परिवर्तन के बराबर है। लेकिन गैस संतुलन की स्थिति में है, इसलिए परत को बल आवेग की दिशा में (एक्स अक्ष की सकारात्मक दिशा के विपरीत) गति में कोई वृद्धि नहीं मिलती है। ऐसा इसलिए होता है, क्योंकि आणविक हलचलों के कारण, चयनित परत विपरीत दिशा में एक आवेग प्राप्त करती है और निश्चित रूप से, निरपेक्ष मूल्य में समान होती है। इसकी गणना करना कठिन नहीं है. समय के साथ गैस अणुओं की यादृच्छिक गतिविधियों के साथ, एक निश्चित संख्या में अणु हमारी परत में बाएं से दाएं प्रवेश करते हैं और समान संख्या में अणु इसे विपरीत दिशा में छोड़ देते हैं - दाएं से बाएं। आने वाले अणु अपने साथ एक निश्चित आवेग लेकर आते हैं। जो लोग जा रहे हैं वे वही आवेग लेकर जा रहे हैं विपरीत संकेत, तो परत द्वारा प्राप्त कुल गति है बीजगणितीय योगपरत में प्रवेश करने और बाहर निकलने वाले अणुओं के आवेग। आइए समय के साथ बाईं ओर हमारी परत में प्रवेश करने वाले अणुओं की संख्या ज्ञात करें इस समय के दौरान, वे अणु जो इससे अधिक दूरी पर स्थित नहीं हैं, वे सभी प्रश्न में दीवार के आधार क्षेत्र के साथ एक समानांतर चतुर्भुज के आयतन में हैं) और लंबाई, यानी आयतन में, सीमा तक पहुंच सकते हैं बाईं ओर यदि किसी बर्तन के एक इकाई आयतन में अणु होते हैं, तो संकेतित आयतन में अणु होते हैं। लेकिन उनमें से केवल आधे ही बाएँ से दाएँ जाते हैं और परत में प्रवेश करते हैं। दूसरा भाग उससे दूर चला जाता है और परत में प्रवेश नहीं करता है। नतीजतन, अणु समय के साथ परत में बाएं से दाएं प्रवेश करते हैं। उनमें से प्रत्येक में एक संवेग (अणु का द्रव्यमान) होता है, और परत में उनके द्वारा योगदान किया गया कुल संवेग बराबर होता है
एक ही समय के दौरान, समान कुल गति के साथ समान संख्या में अणु, लेकिन विपरीत संकेत के, परत को छोड़ देते हैं, दाएं से बाएं ओर बढ़ते हैं। इस प्रकार, परत में सकारात्मक गति वाले अणुओं के आगमन और नकारात्मक गति वाले अणुओं के इससे बाहर जाने के कारण, परत की गति में कुल परिवर्तन बराबर होता है यह परत की गति में परिवर्तन है जो उस परिवर्तन की भरपाई करता है जो बल आवेग के प्रभाव में होना चाहिए था, इसलिए, हम लिख सकते हैं: इस समानता के दोनों पक्षों को विभाजित करने पर हमें प्राप्त होता है:
अब तक, हम चुपचाप यह मानते रहे हैं कि सभी गैस अणुओं का वेग प्रक्षेपण समान होता है। वास्तव में, निःसंदेह, ऐसा नहीं है। और अणुओं की गति और एक्स अक्ष पर उनके प्रक्षेपण, निश्चित रूप से, विभिन्न अणुओं के लिए भिन्न होते हैं। हम संतुलन स्थितियों के तहत गैस अणुओं के वेग में अंतर के प्रश्न पर § 12 में विस्तार से विचार करेंगे। अभी के लिए, हम शामिल मूल्य को प्रतिस्थापित करके अणुओं के वेग और समन्वय अक्षों पर उनके प्रक्षेपणों में अंतर को ध्यान में रखेंगे। सूत्र (2.1) में इसके औसत मान के साथ ताकि दबाव का सूत्र (2.1) हो, हम फॉर्म देंगे: प्रत्येक अणु की गति के लिए हम लिख सकते हैं:
(अंतिम समानता का मतलब है कि औसत और जोड़ संचालन का क्रम बदला जा सकता है)। आणविक गतियों की पूर्ण अव्यवस्था के कारण, हम यह मान सकते हैं कि तीन समन्वय अक्षों पर वेग प्रक्षेपणों के वर्गों के औसत मान एक दूसरे के बराबर हैं, अर्थात।
और इसका मतलब है, (2.3) को ध्यान में रखते हुए इस अभिव्यक्ति को सूत्र (2.2) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:
या, इस समानता के दाहिने पक्ष को दो से गुणा और विभाजित करें,
उपरोक्त सरल तर्क बर्तन की किसी भी दीवार और किसी भी क्षेत्र के लिए मान्य है जिसे मानसिक रूप से गैस में रखा जा सकता है। सभी मामलों में, हम सूत्र (2.4) द्वारा व्यक्त गैस दबाव का परिणाम प्राप्त करते हैं। सूत्र (2.4) में मान एक गैस अणु की औसत गतिज ऊर्जा को दर्शाता है। इसलिए, गैस का दबाव दो तिहाई के बराबर है औसत गतिज ऊर्जागैस की एक इकाई मात्रा में निहित अणु। यह एक आदर्श गैस के गतिज सिद्धांत के सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक है। फॉर्मूला (2.4) आणविक मात्राओं, यानी, एक व्यक्तिगत अणु से संबंधित मात्राओं और दबाव मान के बीच एक संबंध स्थापित करता है जो गैस को समग्र रूप से दर्शाता है, एक स्थूल मात्रा जो सीधे प्रयोगात्मक रूप से मापी जाती है। समीकरण (2.4) को कभी-कभी आदर्श गैसों के गतिज सिद्धांत का मूल समीकरण कहा जाता है। इसी तरह के लेख
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