9-Maruza. Moddaning agregat xolati. Moddaning zichligi. Suyuqlik va gazlar bosimi. Atmosfera bosimi va ortiqcha bosim. Bosimni oʹlchash. Paskal qonuni

Atmosfera bosimi va ortiqcha bosim
Atmosfera bosimi balandlik oshishi bilan o’zgarar ekan. Biroq bir xil balandlikda ham bosim ob-havoga qarab ham o’zgaradi.O’rta xisobda dengiz sathidagi atmosfera bosimi 1,013* 10⁵ N/m² atrofida bo’lib, bu kattalik ko’pincha atmosfera bosimi birligi (atm) bo’lib qo’llaniladi:
1 atm= 1,013 10⁵ N/m² = 1,013 10⁵ Pa.
Meterologiyada bosimning yana boshqa birligi-bar qo’llanilib, 1 bar = 1,00*10⁵ N/m² ga teng. SHunday qilib, standart atmosfera bosimi 1 bar dan ozgina katta. yer atmosferasi og’irligiga asoslangan bosimni deyarli barcha narsalar, jumladan biz ham sezamiz. Inson organizmi shunday katta tashqi bosimga qanday chidaydi? Javob oddiy: tashqi bosim tirik to’qimalarda bo’lgan ichki bosim bilan muvozanatlashadi. Xuddi shunday xavo shari ichidagi bosim atmosferaning tashqi bosimini muvozanatlaydi. Avtomobil shinalaridagi bosim uning qattiqligi evaziga tashqi bosimdan yuqoriroq bo’lishi mumkin. SHinadagi yoki gaz balonlaridagi bosimni aniqlashda shuni nazarda tutish kerakki, avtomobildagi va boshqa ko’p bosim o’lchagichlar (manometrlar) haqiqatda o’lchanayotgan bosim bilan atmosfera bosimi orasidagi farqni aniqlaydi.SHunday qilib, bosimning absolyut qiymati R ni olish uchun o’lchangan bosim Rn ga atmosfera bosimi P_a ni qo’shish kerak:

Agar, masalan, avtomobil manometri 220 kPa ni ko’rsatayotgan bo’lsa, shinadagi haqiqiy bosimning qiymati 220 kPa + 100 kPa = 320 kPa ga yoki taxminan 3,2 atm ga teng bo’ladi (2,2 atm –ortiqcha bosimdir).

BOSIMNI O‘LCHASH

Amalda fizik hodisalarni o‘rganuvchi bosim diapazoni juda keng. Bunda katta bo‘lmagan bosimlar ~10⁷ atm (~10¹² Pa), kichiklari 10^-16 mm. sim. ust. (1,3 ^.10^-14 Pa) qiymatga yetadi. Ham yuqori, ham past bosimlarni bir xil aniq o‘lchay oladigan asbob mavjid emas. Ta’sir prinsipi bo‘yicha, ham konstruktiv xususiyatlari bo‘yicha bosim o‘lchagichlarning juda katta turlari mavjud (manometrlar, barometrlar, maxsus bosim datchiklari). Odatda bosim o‘lchagichlar vakuummetrlar 760 mm.sim.ust. bosimidan past bosimlarni o‘lchashga mo‘ljallangan asboblar, yuqori bosimlarni (100 atm. gacha) o‘lchashga mo‘ljallangan manometrlar, o‘ta yuqori bosimlarni (1000 atm. dan yuqori) o‘lchashga mo‘ljallangan manometrlar va atmosfera bosimiga yaqin bosimlarni o‘lchashga mo‘ljallangan manometrlar (barometrlar) ga ajratiladi.

1-rasm.

Ham kichik, ham katta atmosfera bosimlarini o‘lchashga mo‘ljallangan eng soda manometrlar ochiq simobli manometrlar bo‘lib, ularning bukilgan shisha trubkalari yarmigacha simob bilan to‘ldirilgan bo‘ladi (1-rasm). Trubkaning bitta tirsagi o‘lchanishi kerak bo‘lgan hajm bilan ulangan. Agar manometrda simob sathlari farqi Δh ga teng bo‘lsa, idishdagi bosim p=p₀+Δhρg munosabat bilan aniqlanadi, bu yerda p —atmosfera bosimi (barometr bilan o‘lchanadi), ρ — simob zichligi, g — erkin tushish tezlanishi. Agar Δh >0 (1,b-rasmda tasvirlangandek) bo‘lsa, u holda asbobdagi bosim atmosfera bosimidan katta bo‘ladi va aksincha.

Agar U-simon manometr simob bilan emas, yengil suyuqlik bilan to‘ldirilgan bo‘lsa, u holda uning yordamida juda kichik bo‘lgan (0,1 mm.sim.ust. gacha) bosimlar farqini o‘lchash mumkin. 10⁹ N/m² gacha bosimni o‘lchash uchun oldindan graduirlangan qattiq elementli mexanik manometrlar qo‘llaniladi. Bunday manometerlardan birining asosiy qismi uning o‘ram shakliga ega bo‘lgan trubkasidir (2-rasm). Trubkaning bir uchi asbobning korpusiga va bosimi o‘lchanishi kerak bo‘lgan idish bilan ulangan. Boshqa uchi esa yopiq bo‘lib, strelkaga ulangan.
Bosim oshishi bilan o‘ram buralib, strelkani asbob shkalasi bo‘yicha siljitadi. Kichik 0,1 dan 10^-6mm.sim.ust. gacha bosimlarni o‘lchash uchun ko‘pincha Mak-Leod (3- rasm) manometrlari qo‘llaniladi. Uning ishlash prinsipi Boyl-Mariott qonuniga asoslangan.

2- rasm 3-rasm

Yuqorida keltirilgan kichik bosimlarni U-simon ochiq manometrlar bilan o‘lchab bo‘lmaydi. Mak-Leod manometrida o‘lchash oldidan tekshirilayotgan gazning bir qismi yetarlicha bosim hosil qilingunga qadar siqiladi, so‘ngra esa oddiy usul bilan o‘lchanadi. Mak-Leod manometrining A trubkasi (3-rasm) kichik bosimni o‘lchash kerak bo‘lgan rezervuar bilan ulangandir. Natijada rezervuar M ni ko‘tarish bilan simob rezina trubka R orqali shisha trubka G ga o‘tib, ballon C gacha ko‘tariladi.

Simobni ko‘tarishni davom ettirsak uning bir qismi trubka L orqali o‘tadi, bir qismi esa tepasiga kavsharlangan kapillyar K bilan tugovchi ballon C ga kiradi. Natijada ballon C dagi gaz tekshirilayotgan rezervuardan ajraydi va u trubka L ga kavsharlangan kapillyarda N sathga yetguncha simob bilan kuchli siqiladi. Agar simob asbobning chap qismidagi qandaydir N sathgacha yetsa, o‘ng kapillyar K da esa H sathda to‘xtasa, u holda ballonni to‘ldiruvchi gaz H va N kapillyarlar orasidagi hajm ballon hajmidan qancha kichik bo‘lsa shuncha marta siqiladi. Bunda bosim simoblar farqi h=N—H bo‘yicha o‘lchanadi. Ballon hajmi V bo‘lsin. U holda, tekshirilayotgan p₀ bosim, h singari millimetrlarda (sim.ust.) o‘lchansa, u holda p₀V =πr²h² bo‘ladi.

Shunday qilib,

p₀ = πr²h²/V, (1)
bu yerda r —kapillyar radiusi (mm). πr²G`V qC kattalik asbob doimiysi bo‘lib, uni ballon hajmi va kapillyar radiusini oldindan o‘lchash bilan topish mumkin.