7 класс. Давление
Действие силы на твердое тело зависит не только от модуля этой силы, но и от площади поверхности тела, на которую она действует. Взаимодействие жидкостей и газов с твердыми телами, а также взаимодействие между соседними слоями жидкости или газа тоже происходит не в отдельных точках, а на определенной поверхности их соприкосновения. Поэтому для характеристики подобных взаимодействий введено понятие давления.
Давлением р называют величину, равную отношению модуля силы давления F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади 5 этой поверхности:
p=F/S. (1.1)
При равномерном распределении сил давления давление на всех участках поверхности одинаково и численно равно силе давления, действующей на поверхность единичной площади.
Единицу давления устанавливают из формулы (1.1). В СИ за единицу давления принято давление, вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по перпендикулярной к ней поверхности площадью 1 м2. Эту единицу давления называют паскаль (Па): 1 Па=1 Н/м2.
Часто используют и следующие внесистемные единицы давления:
техническая атмосфера (ат): 1 ат=9,8·104 Па;
физическая атмосфера (атм), равная давлению, производимому столбом ртути высотой 760 мм. Как показано в § 24, 1 атм = 1,033 ат = 1,013·105 Па;
миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 мм рт. ст. = 133,3 Па;
Тест по теме “Давление газа”.
1. При неизменной массе с уменьшением объёма газа его давление
а) не изменяется;
б) увеличивается;
в) уменьшается.
2. Как изменится давление газа, если его нагреть при постоянном объёме?
а) не изменится;
б) станет больше;
в) станет меньше.
3. Резиновый мяч, сжав руками, деформировали. Изменились ли при этом:
масса –
вес –
объём –
плотность –
давление –
воздуха в нём? (Написать да или нет.)
4. Газ, находящийся в сосуде, оказывает на левую стенку давление, равное 300 Па. Какое давление производит газ на нижнюю, верхнюю и правую стенки сосуда?
а) на нижнюю 400 Па, на верхнюю 300 Па, на правую 200 Па;
б) на нижнюю 300 Па, на верхнюю 100 Па, на правую 400 Па;
в) одинаковое по всем направлениям.
5. Главной причиной давления газа на стенки сосуда является
а) удары молекул газа о стенки сосуда;
б) мало взаимное притяжение молекул газов;
в) очень малые размеры молекул газов.
Закон Паскаля для жидкостей и газов
Твердые тела передают производимое на них извне давление по направлению действия силы, вызывающей это давление. Совсем иначе передают внешнее давление жидкости и газы.
Наблюдения показывают, что так же передают внешнее давление и газы, находящиеся в закрытом сосуде. Описанная закономерность была впервые обнаружена французским ученым Паскалем и получила название закона Паскаля.
Блез Паскаль ( 1623 - 1662 )
Закон Паскаля гласит: "Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям".
Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.
ОПЫТ ПАСКАЛЯ
В 1648 году то, что давление жидкости зависит от высоты ее столба, продемонстрировал Блез Паскаль.
Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода.
А ТЕПЕРЬ БУДЬ ВНИМАТЕЛЕН !
Если заполнить одинаковые по размерам сосуды: один - жидкостью, другой - сыпучим материалом (например горохом), в третий поставить вплотную к стенкам твердое тело, на поверхность вещества в каждом сосуде положить одинаковые кружочки, например, из дерева /они должны прилегать к стенкам /, а сверху установить одинаковые по массе грузы,
то как изменится давление вещества на дно и стенки в каждом сосуде? Подумай! В каком случае срабатывает закон Паскаля? Как будет передаваться внешнее давление грузов?
ТЫ ЭТО СМОЖЕШЬ !
1. Закончи фразу: "При погружении подводной лодки давление воздуха в ней ....." . Почему?
2. Пищу для космонавтов изготовляют в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. При легком надавливании на тюбик космонавт извлекает из него содержимое. Какой закон проявляется при этом?
3. Что надо сделать, чтобы вода вытекала по трубке из сосуда?
4. В нефтяной промышленности для подъема нефти на поверхность земли применяется сжатый воздух, который нагнетается компрессорами в пространство над поверхностью нефтеносного слоя. Какой закон проявляется при этом? Как?
5. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается, если ударить им о руку или обо что-то твердое?
6. Почему у глубоководных рыб при вытаскивании их на поверхность плавательный пузырь торчит изо рта?
Домашнее задание: параграф 36,37 пересказ,задача №450-455,задание 7.
8 класс
Повторить главу 3 «Тепловые явления» с параграфа 21-31,подготовиться к устному зачету, в тетраде начертить таблицу 15.Решить задачи №1027-1029(а,б,в.)
Тепловые явления
Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.
Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение.
Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
Для измерения температуры используется термометр. Вы обычно пользуетесь комнатными или медицинскими термометрами.
Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует −273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это −273°С.
Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
Думаем, что вас не нужно убеждать в том, как важны тепловые явления. Знания о них помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.
Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещесвта.
Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
Уравнение Теплового Баланса. Первый Закон Термодинамики
Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Qn и отданных Q0энергий равна нулю:
Полученная Qn и отданная Q0 теплоты численно равны, но Qn берется со знаком плюс, a Q0 - со знаком минус.
Итак, изменить внутреннюю энергию системы можно двумя способами: путем совершения работы (дельта U1 = A) и путем сообщения системе количества теплоты (дельта U2 = Q).
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии для систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы:
Теплота Q, подведенная к системе, затрачивается на изменение дельта U ее внутренней энергии и на совершение работы А` системой над внешними телами:
Работа и теплопередача - характеристики процесса изменения внутренней энергии системы; они определяют функции процесса, но не состояния системы. В каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией.
