तरल और गैसों के लिए पास्कल का नियम कहता है कि किसी पदार्थ में फैलने वाला दबाव अपनी ताकत नहीं बदलता है और सभी दिशाओं में समान रूप से प्रसारित होता है। तरल और गैसीय पदार्थ कुछ अंतरों के साथ दबाव में व्यवहार करते हैं। अंतर कणों के व्यवहार और गैसों और तरल पदार्थों के वजन के कारण होता है। लेख में, हम दृश्य प्रयोगों की सहायता से इन सब पर विस्तार से विचार करेंगे।
क्या द्रव का दबाव संचरित होता है
चलो एक बेलनाकार बर्तन लेते हैं, जिसे ऊपर से एक पिस्टन द्वारा भली भांति बंद करके सील कर दिया जाता है। अंदर एक तरल है, और पिस्टन पर एक भार है। यह अपने भार के बराबर बल के साथ दबाव डालता है। यह दबाव द्रव में स्थानांतरित हो जाता है। इसके अणु, एक ठोस शरीर के कणों के विपरीत, एक दूसरे के सापेक्ष स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं। उनकी व्यवस्था में कोई सख्त आदेश नहीं है, वे बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए हैं।
सुविधाओं का ज्ञानभविष्य में विभिन्न पदार्थों के कणों की गति से हमें तरल और गैसों के लिए पास्कल के नियम को समझने में मदद मिलेगी। यदि हम उन पर भार के दाब बल से क्रिया करें तो द्रव के अणु कैसे व्यवहार करेंगे? अनुभव हमें इस प्रश्न का उत्तर देने में मदद करेगा।
दबाव में द्रव कैसे व्यवहार करता है
तरल का मॉडल कांच के मोतियों का होगा, और बर्तन का मॉडल ढक्कन के बिना एक बॉक्स होगा। बॉल्स, साथ ही एक तरल पदार्थ के कण, कंटेनरों में स्वतंत्र रूप से चलते हैं। कोई भी वस्तु लें जिसकी चौड़ाई बॉक्स की चौड़ाई के समान हो। यह एक पिस्टन की नकल करेगा।
पिस्टन को तरल पर दबाएं। इसके अणु कैसे व्यवहार करते हैं? हम देखते हैं कि वे कंटेनर के नीचे और उसकी दीवारों पर दोनों दबाते हैं। वे एक दूसरे को धक्का देते हैं और बॉक्स से बाहर गिरने की कोशिश करते हैं। यदि यह एक वास्तविक तरल होता, तो यह बर्तन से बाहर निकल जाता। बाद में, तरल और गैसों के लिए पास्कल के नियम का अध्ययन करते समय, हम इसे व्यवहार में देखेंगे। इस तथ्य के कारण कि अणु स्वतंत्र रूप से चलते हैं, भार द्वारा लगाया गया दबाव दोनों पक्षों और नीचे की ओर प्रेषित होता है। और अगर आप तरल को गैस से बदल दें तो क्या होगा?
दबाव में हवा कैसे व्यवहार करती है
मान लीजिए कि हमारे पास एक सिलेंडर है जिसमें हवा से भरा पिस्टन है। पिस्टन के ऊपर एक भार रखें। संचरित गैस पर दाब कैसे लगाया जाता है? जैसे ही पिस्टन नीचे जाता है, गैस के शीर्ष पर अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है, लेकिन लंबे समय तक नहीं। गैस के अणुओं की गति सैकड़ों मीटर प्रति सेकंड होती है। उनके बीच की दूरी उनके आकार से बहुत अधिक है। वे यादृच्छिक दिशाओं में चलते हैं और एक दूसरे से टकराते हैं।
जब पिस्टनगिर जाता है, कण बस एक छोटी मात्रा में बंद हो जाते हैं। नतीजतन, वे अधिक बार बर्तन की दीवारों से टकराते हैं, और जैसे-जैसे गैस की मात्रा कम होती जाती है, इसका दबाव बढ़ता जाता है। इस अभिधारणा को याद रखना चाहिए, ताकि बाद में तरल और गैसों के लिए पास्कल के नियम को समझना आसान हो जाए। प्रति सेकंड प्रति वर्ग सेंटीमीटर बीट्स की संख्या लगभग समान है। इसका अर्थ है कि पिस्टन द्वारा उत्पन्न दाब बिना किसी परिवर्तन के सभी दिशाओं में संचारित होता है।
विभिन्न दिशाओं में दबाव स्थानांतरण
पास्कल का नियम, तरल और गैसों द्वारा दबाव के हस्तांतरण को नहीं समझा जा सकता है यदि कोई एक विषमता को नहीं समझता है: यह कैसे है कि हम नीचे दबाते हैं, और दबाव नीचे और दोनों तरफ स्थानांतरित होता है? लेकिन क्या होगा यदि एक ट्यूब सिलेंडर से जुड़ी हो, तो क्या दबाव इसके माध्यम से ऊपर की ओर प्रसारित होगा? आइए प्रयोग करें।
पानी से भरी दो सीरिंज लें और उन्हें एक ट्यूब से जोड़ दें। आइए देखें कि सीरिंज में मौजूद द्रव द्वारा दबाव कैसे प्रसारित किया जाएगा। एक सिरिंज के प्लंजर को दबाएं। पिस्टन पर और इसलिए तरल पर दबाव का बल नीचे की ओर निर्देशित होता है। हालाँकि, हम देखते हैं कि दूसरी सिरिंज का पिस्टन ऊपर उठता है। यह पता चला है कि ट्यूब के माध्यम से प्रेषित दबाव बल की दिशा बदलता है। दिलचस्प है, सीरिंज को न केवल लंबवत रखा जा सकता है, बल्कि एक दूसरे से समकोण पर भी रखा जा सकता है। परिणाम वही होगा।
पानी बाहर डालो, सीरिंज में हवा होगी। आइए अनुभव दोहराएं। प्रयोग के दौरान, हम देखेंगे कि गैस भी सभी दिशाओं में दबाव संचारित करती है। द्रव्य में केवल एक ही अंतर है। यदि आप एक का पिस्टन कम करते हैंसिरिंज को नीचे करें और अपनी उंगली से इसे ठीक करें, फिर जब आप दूसरी सिरिंज के पिस्टन को दबाएंगे, तो गैस सिकुड़ जाएगी। इसकी मात्रा लगभग दो गुना कम हो जाएगी, और पिस्टन ऊपर उठने का प्रयास करेगा। यह गैस अपने आयतन को बढ़ाने की कोशिश में पिस्टन को ऊपर की ओर ले जाने का कारण बनती है। यह एक तरल के साथ अलग होगा, इसे इतनी आसानी से संपीड़ित करना संभव नहीं होगा।
पास्कल का नियम
हम अनुभव की मदद से तरल पदार्थ और गैसों द्वारा दबाव के हस्तांतरण का अध्ययन करेंगे। इसका आविष्कार फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ब्लेज़ पास्कल ने किया था। एक खोखला गोला लें जिसमें एक कांच की नली लगी हो। गेंद के अलग-अलग हिस्सों (ऊपर, साइड, बॉटम) में छोटे-छोटे छेद होते हैं। ट्यूब के अंदर एक पिस्टन रखा जाता है। पास्कल के नियम को प्रदर्शित करने के लिए यह एक विशेष उपकरण है।
गुब्बारे में पानी भरकर देखें कि यह कैसा व्यवहार करता है। हालांकि गुरुत्वाकर्षण गेंद पर ऊपर से नीचे तक कार्य करता है, पानी के प्रवाह गेंद के छिद्रों से एक कोण पर, किनारे की ओर और यहां तक कि ऊपर की ओर बहते हैं। बेशक, वे अपनी मूल दिशा से थोड़ा विचलित होते हैं, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण उन पर कार्य करता है। हम देखते हैं कि पानी पर डाला गया दबाव सभी दिशाओं में प्रसारित होता है।
यदि हम पानी के स्थान पर धुआँ लेते हैं और यह प्रयोग करते हैं, तो हम अपनी आँखों से गैस में दबाव के स्थानांतरण को देखेंगे, क्योंकि धुआं कालिख या टार के छोटे कणों से रंगी गैस है। चूंकि यह बहुत हल्का है, इसलिए यह गुरुत्वाकर्षण से उतना प्रभावित नहीं होगा, जितना पानी की धाराओं के रूप में अपनी मूल स्थिति से विचलित नहीं होगा। हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं: दबाव डाला गयाएक तरल या गैस पर, बिना किसी बल के, सभी दिशाओं में तरल और गैस के किसी भी बिंदु पर प्रेषित किया जाता है। यह तरल पदार्थ और गैसों के लिए पास्कल का नियम है। सूत्र: पी=एफ/एस जहां पी दबाव है। यह बल F के क्षेत्र S के अनुपात के बराबर है, जिस पर यह लंबवत रूप से कार्य करता है।
