La ley de Pascal para líquidos y gases dice que la presión, al propagarse en una sustancia, no cambia su fuerza y se transmite en todas las direcciones por igual. Las sustancias líquidas y gaseosas se comportan bajo presión con algunas diferencias. La diferencia se debe al comportamiento de las partículas y al peso de los gases y líquidos. En el artículo, consideraremos todo esto en detalle con la ayuda de experimentos visuales.
Se transmite la presión del fluido
Tomemos un recipiente cilíndrico, que está sellado herméticamente desde arriba por un pistón. Hay un líquido adentro y un peso está sobre el pistón. Ejerce presión con una fuerza igual a su peso. Esta presión se transfiere al fluido. Sus moléculas, a diferencia de las partículas de un cuerpo sólido, pueden moverse libremente entre sí. No hay un orden estricto en su disposición, están dispersos al azar.
Conocimiento de funcionesel movimiento de partículas de diferentes sustancias en el futuro nos ayudará a comprender la ley de Pascal para líquidos y gases. ¿Cómo se comportarán las moléculas del líquido si sobre ellas actuamos con la fuerza de presión del peso? La experiencia nos ayudará a responder a esta pregunta.
Cómo se comporta el fluido bajo presión
El modelo del líquido serán cuentas de vidrio, y el modelo del recipiente será una caja sin tapa. Las bolas, así como las partículas de una sustancia líquida, se mueven libremente en los recipientes. Tome cualquier artículo que tenga el mismo ancho que el ancho de la caja. Imitará un pistón.
Empuje el pistón sobre el líquido. ¿Cómo se comportan sus moléculas? Vemos que presionan tanto en el fondo del recipiente como en sus paredes. Se empujan unos a otros y tratan de caer fuera de la caja. Si fuera un líquido real, tendería a salpicar fuera del recipiente. Más adelante, al estudiar la ley de Pascal para líquidos y gases, veremos esto en la práctica. Debido al hecho de que las moléculas se mueven libremente, la presión ejercida por el peso se transmite tanto hacia los lados como hacia abajo. ¿Y qué pasa si reemplazas el líquido con gas?
Cómo se comporta el aire bajo presión
Digamos que tenemos un cilindro con un pistón lleno de aire. Coloque un peso encima del pistón. ¿Cómo se transmite la presión aplicada al gas? A medida que el pistón se mueve hacia abajo, la distancia entre las moléculas en la parte superior del gas disminuye, pero no por mucho tiempo. La velocidad de las moléculas de gas es de cientos de metros por segundo. La distancia entre ellos es mucho mayor que su tamaño. Se mueven en direcciones aleatorias y chocan entre sí.
Cuando el pistóncae, las partículas simplemente quedan encerradas en un volumen más pequeño. Como resultado, golpean con mayor frecuencia las paredes del recipiente y, a medida que disminuye el volumen del gas, aumenta su presión. Este postulado debe recordarse, para que luego sea más fácil comprender la ley de Pascal para líquidos y gases. El número de latidos por segundo por centímetro cuadrado es casi el mismo. Esto significa que la presión que produce el pistón se transmite en todas las direcciones sin cambios.
Transferencia de presión en diferentes direcciones
La ley de Pascal, la transferencia de presión por parte de líquidos y gases no se puede entender si uno no comprende una rareza: ¿cómo es que presionamos hacia abajo y la presión se transfiere tanto hacia abajo como hacia los lados? Pero, ¿qué pasa si se une un tubo al cilindro? ¿La presión se transmitirá hacia arriba a través de él? Experimentemos.
Tome dos jeringas llenas de agua y conéctelas con un tubo. Observemos cómo se transmitirá la presión por el líquido que está en las jeringas. Presione el émbolo de una jeringa. La fuerza de presión sobre el pistón y, por tanto, sobre el líquido, se dirige hacia abajo. Sin embargo, vemos que el pistón de la segunda jeringa sube. Resulta que la presión, transmitida a través del tubo, cambia la dirección de la fuerza. Curiosamente, las jeringas se pueden colocar no solo verticalmente, sino también en ángulo recto entre sí. El resultado será el mismo.
Vierta el agua y habrá aire en las jeringas. Repitamos la experiencia. En el transcurso del experimento, veremos que el gas también transmite presión en todas las direcciones. Solo hay una diferencia con el líquido. Si bajas el pistón de unojeringa hacia abajo y fíjela con el dedo, luego, cuando presione el pistón de otra jeringa, el gas se comprimirá. Su volumen disminuirá aproximadamente dos veces y el pistón se esforzará por rebotar. Este gas, buscando aumentar su volumen, hace que el pistón se desplace hacia arriba. Sería diferente con un líquido, no sería posible comprimirlo tan fácilmente.
Ley de Pascal
Estudiaremos la transferencia de presión por parte de líquidos y gases con la ayuda de la experiencia. Fue inventado por el físico francés Blaise Pascal. Tome una esfera hueca a la que se une un tubo de vidrio. En diferentes partes de la pelota (superior, lateral, inferior) hay pequeños agujeros. Se coloca un pistón dentro del tubo. Este es un dispositivo especial para demostrar la ley de Pascal.
Llena el globo a través del tubo con agua para ver cómo se comporta. Aunque la gravedad actúa sobre la pelota de arriba hacia abajo, gotitas de agua salen de los agujeros de la pelota en ángulo, hacia los lados e incluso hacia arriba. Por supuesto, se desvían ligeramente de su dirección original, porque la gravedad actúa sobre ellos. Vemos que la presión que se ejerce sobre el agua se transmite en todas las direcciones.
Si en lugar de agua tomamos humo y hacemos este experimento, observaremos con nuestros propios ojos la transferencia de presión en un gas, porque el humo es un gas coloreado con pequeñas partículas de hollín o alquitrán. Debido a que es muy liviano, no se verá afectado tanto por la gravedad, no se desviará de su posición original tanto como las corrientes de agua. Podemos concluir esto: la presión ejercidasobre un líquido o gas, se transmite, sin variar la fuerza, a cualquier punto del líquido y del gas en todas las direcciones. Esta es la ley de Pascal para líquidos y gases. Fórmula: P=F/S donde P es la presión. Es igual a la relación entre la fuerza F y el área S sobre la que actúa perpendicularmente.
