Что такое давление и как его понять? Правда, что воздух давит на нас с силой 101 325 Па? Насколько это большое значение и на что оно влияет?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
1
3 ответа
Поделиться

Когда что-то на что-то давит, то оно, во-первых, действует с определённой силой (это, по-видимому, должно быть понятно). Взаимодействие происходит не в какой-то одной точке, а в так называемом пятне контакта, в площади где соприкасаются поверхности взаимодействующих тел. Чтобы описать, что происходит в этом пятне контакта нам нужно давление. Если силу взаимодействия разделить на площадь, то мы получим величину силы, приходящуюся на единицу площади. Легко заметить, что при одинаковой силе, чем меньше площадь, тем бльше давление. По этому при одинаковом усилии отверстие в доске можно проколоть шилом, но вряд ли пальцем. Это механическое давление.

Давление жидкости или газа интересно тем, что оно действует на тело во всех направлениях. Оно объясняется как интегральный результат воздействия на тело хаотически движущихся молекул. (По ссылке видеоролик НИЯУ МИФИ, где показана прекрасная живая макромодель этого процесса.) Молекулы бомбардируют поверхность твёрдого тела тем сильнее, чем плотнее и горячее газ или жидкость. Самые верхние слои нашей атмосферы разрежены и не оказывают давления (нет чёткой границы между атмосферой и безвоздушным пространством), а у поверхности Земли плотность воздуха такова, что давление составляет 101325Па или 1атм. С такой силой давил бы столбик ртути высотой 760мм, или столб воды высотой 10м33см. Получается не то чтобы фантастически много, но весьма прилично. То есть если бы мы захотели к одной атмосфере прибавить еще одну, то нужно нырнуть на 10 метров (почти 4-х этажный дом) в реку, и тогда почувствуем разницу. А чтобы вычесть эти 101325Па нужно выйти в открытый космос без скафандра.

Атмосферное давление сильно влияет на наше самочувствие. В нашем теле есть полости наполненные жидкостями. Для комфортного самочуствия давление внутри этих полостей и давление снаружи должно быть в среднем одинаковым. В среднем, потому что за счёт разницы давлений обеспечивается перетекание этих жидкостей. Например, чтобы пописать, нужен рефлекс создающий с помощью мышц в мочевом пузыре давление выше атмосферного. А чтобы младенец смог сосать молоко, он должен во рту создавать давление ниже атмосферного (ниже давления в теле матери, если быть более точным). То же относится и к кровяному давлению — давлению жидкости в кровеносных сосудах. Если оно окажется много ниже атмосферного, то сосуды будут спадаться и кровь не сможет по ним течь, а если наоборот, то сосуды могут полопаться. Разница асистолического и диастолического давления (оба находятся около величины атмосферного) заставляет кровь течь.

Также в теле есть полости наполненные воздухом, но они как правило являются открытыми: носовые пазухи, рот, лёгкие. Так как они открыты, то давление в лёгких в среднем всегда равно атмосферному, и выравнивается само если мы задержали дыхание с открытым ртом (с помощью мышц диафрагмы). Т.е. если взойти на Эверест, то давление в лёгких будет таким же как там на вершине (чуть меньше нормального атмосферного). А вот если взять длинную трубку и нырнуть с ней в воду хотя бы на пару метров, то давление снаружи будет высоким, а в лёгких, соединённых трубкой с поверхностью, всё тем же. В таких условиях вдохнуть будет чрезвычайно трудно, а на определённой глубине и вообще невозможно. Длинная трубка для дыхания этот нонсенс;  на глубину — только с аквалангом. Он подаёт воздух в лёгкие под давлением, т.е. попросту надувает вас воздухом.

8
-1

То есть получается что давление воды в глубине 1-9м ниже чем атмосферное давление? Или давление на поверхности воды одинакова с атмосферным? А ещё можете объяснить почему если перевернуть стакан воды с бумагой то вода останется в стакане (с цифрами если можно)?

0
Ответить

10м воды и 500км воздуха дают примерно одинаковый результат в смысле давления на дне такого слоя. На поверхность океана давит воздух (101325Па), а на глубине 10.3м получается  уже 202650Па, потому что вода создаёт 1атм на этой глубине, а еще атмосфера давит 1атм равномерно по всей поверхности океана. Эта плюс 1атм присутствует в любой точке внутри океана — она прибавляется. В школьном учебнике это описывает закон Паскаля.

Опыт с перевёрнутым стаканом как раз используется для иллюстрации этого закона: атмосфера давит на лист бумаги снизу, хотя сама находится в основном сверху. Чуть позже попробую описать как бумага удерживает воду, если раньше меня кто-нибудь этого не сделает.

+1
Ответить
Ещё 4 комментария

Спасибо, теперь мне стало понятнее

0
Ответить

По поводу стакана. Если вы наберёте в стакан, например, мёд, то вы увидите как вязкая жидкость вытекает из опрокинутоно сосуда. Вода делает что-то похожее только быстро. Она не выпадает целым куском, а вытекает вдоль стенки с одного края. А с противоположного края в стакан «втекает» пузырь воздуха. Если стакан держать совершенно вертикально, то можно добиться случая, когда жидкость вытекает прямо в середине, а воздух входит по стенкам вдоль краёв. Когда стакан закрыт листом бумаги, и мы держим его вертикльно, вода давит на лист, но по краям стакана вода пытается втянуть лист бумаги внутрь. Или, (что ровно то же самое) воздух пытается прижать бумагу к краям. Если воздух не войдёт в стакан, то вода оттуда и не выйдет.

Если стакан чуть-чуть наклонить, то давление воды придётся на один из краёв и может даже сравняться с стмосферным. Но в соседних точках лист будет прижиматься. Так как он обладает некоторой упругостью. То при минимальном наклоне лист бумаги всё еще будет работать.

Если продолжить наклонять стакан давление воды на краю будет расти и в определённый момент приоткроет там щёлку и сомнёт лист. Возникнут щили для попадания воздуха в стакан. Далее процесс развивается лавинообразно.

Привести тут формулы и цифры мне, честно говоря, затруднительно.

+1
Ответить

@Naeel Maqsudov, почему кровяное давление и давление атмосферное одинаково? Я ведь правильно понимаю, что 1 Атм. = 760 мм.рт.ст., а при измерении давления крови, систолическое примерно 120 мм.рт.ст., или же в момент работы сердца давление возрастает выше атмосферного, примерно на 0.15 атм., или же тут кроется ответ в другом??
С уважением, Кирилл

0
Ответить

@Кирилл Лейбгам, да, давление в кровеносных сосудах колеблется около атмосферного. И оно неодинаково в разных сосудах в разное время. Именно эта разница собственно и заставляет кровь течь. Среднее равенство атмосферному нам необходимо просто для жизни, чтобы не тратить энергию на сохранение механической целостности сосудов и всего тела. Например, у пилотов сверхзвуковых реактивных самолётов есть высотно-компенсирующие костюмы которые предотвращают повреждения тела от резких изменений давления снаружи. При малых разницах справляются мышцы, а при больших нужны технические решения.

0
Ответить

@Ричард В. нет, их надо сложить.

0
Ответить
Прокомментировать

Да, давление воздуха составляет 101 325 Па. 

Вы ходя по земле, ходите по "дну" огромного воздушного "океана" который давит на вас с силой, примерно в 10 000 кг/м²

Единственная причина, почему вас не расплющило, как камбалу -- то, что воздух изнутри вашего тела давит наружу с аналогичной силой.

Примерно на этом основана вакуумная консервация. Воздух откачивают из упаковки -- и атмосферное давление ее надежно запечатывает.

Элис Лидллотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
4
0

Форма камбалы не имеет отношения к давлению.

+1
Ответить

Я знаю) Но если бы внутреннее давление не было бы равно внешнему, весьма вероятно, что человека бы расплющило. Кабала тут упомянута просто для красного словца

+1
Ответить

"Давит на вас с силой 10 000 кг/м2" — да вы, я вижу, профи.

0
Ответить
Прокомментировать

Naeel Maqsudov очень хорошо все описал. А вот на сколько оно большое или маленькое - это вопрос сравнения. С чем будем сравнивать?

Давление на глубине 10 метров это плюс еще одна атмосфера. Терпимо, но уши закладывает ощутимо.

В самолете на эшелоне в среднем поддерживается 75% атмосферного. Мы это замечаем, но не испытываем сильных неудобств.

Вентилятор на кухне в вытяжке создает давление в 100 Паскалей. В промышленной системе вентиляции в среднем 300-400 Паскалей. Сравните с атмосферным - 0.1 МЕГАПаскаля! Отличия на порядки!! Тем не менее, этого вполне хватет, чтобы протолкнуть воздух по нескольким десяткам метров воздуховодов.

1
0
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью