Bài 17. Áp suất chất lỏng và chất khí

I. ÁP SUẤT CHẤT LỎNG

1. Chất lỏng gây ra áp suất lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong nó

Khi đặt một vật trên bàn, do có trọng lượng, vật sẽ tác dụng một áp suất lên mặt bàn (hình 17.1).

Một khối chất lỏng đựng trong bình chứa, do có trọng lượng nên cũng gây ra áp suất lên đáy bình (hình 17.2). Chiều cao của khối chất lỏng trong bình càng lớn, trọng lượng của nó càng lớn và áp suất của nó lên đáy bình càng lớn. Nói cách khác, áp suất chất lỏng tăng theo độ sâu.

Áp suất chất lỏng cũng tác dụng lên cả thành bình chứa nó.

Ví dụ: Quả bóng cao su chứa đầy nước bị căng  (hình 17.3).

Có nhiều hiện tượng chứng tỏ chất lỏng còn gây ra áp suất lên các vật ở trong chất lỏng. Sau đây là một ví dụ.

Lấy một ống trụ rỗng và một miếng bìa cứng không thấm nước to hơn miệng ống để làm đáy. Gắn một sợi dây vào miếng bìa. Dùng tay kéo sợi dây để miếng bìa đậy kín ống (hình 17.5a). Nhấn ống vào trong nước rồi buông tay kéo sợi dây, miếng bìa vẫn không rời khỏi đáy kể cả khi quay ống theo các phương khác nhau (hình 17.5b).

Điều đó chứng tỏ, nước gây ra áp suất lên miếng bìa.

2. Sự truyền áp suất chất lỏng

Người ta đã chứng minh rằng: Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được  đi nguyên vẹn theo mọi hướng. Thí nghiệm được biểu diễn trên hình 17.6 là một ví dụ minh hoạ.

Dùng một xilanh có pít-tông chứa đầy nước nối với ba áp kế. Đặt khối kim loại lên pít-tông, ta thấy số chỉ của ba áp kế là như nhau.

Kết quả này và nhiều thí nghiệm khác cho thấy áp suất do khối kim loại tác dụng vào chất lỏng đã được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.

II. ÁP SUẤT CHẤT KHÍ

1. Áp suất khí quyển

Chất khí cũng tác dụng áp suất lên các vật ở trong nó và lên thành bình. Trái Đất được bao quanh bởi khí quyển, một lớp không khí dày cỡ hàng nghìn kilômét. Vì chất khí có trọng lượng nên mọi vật trên Trái Đất đều chịu áp suất của lớp không khí này, gọi là áp suất khí quyển.

Áp suất khí quyển tác dụng lên mọi vật và truyền theo mọi hướng.

Áp suất khí quyển ở gần mặt đất là lớn nhất và có giá trị khoảng 100 000 Pa.

Càng lên cao, áp suất khí quyển càng giảm.

2. Áp suất không khí trong đời sống

Sự tạo thành tiếng động trong tai khi tai chịu sự thay đổi đột ngột của áp suất

Tai là một cơ quan phức tạp với ba phần khác nhau: tai ngoài, tai giữa, tai trong (hình 17.8).

Màng nhĩ ngăn cách tai giữa và ống tai ngoài. Bình thường áp suất không khí ở tai giữa cân bằng với áp suất không khí ở ống tai ngoài. Vòi nhĩ thông với họng hầu có tác dụng điều chỉnh áp suất ở tai trong.

Khi đi máy bay, trong giai đoạn máy bay cất cánh hoặc khi đi ô tô lên vùng núi cao mà độ cao tăng đột ngột, ta thường có cảm giác hơi đau tức tai, đôi khi còn nghe thấy tiếng động trong tai. Nguyên nhân của hiện tượng này là do khi độ cao tăng quá nhanh, áp suất khí quyển giảm đột ngột, làm mất cân bằng áp suất giữa tai giữa và tai ngoài (áp suất ở tai giữa cao hơn áp suất ở tai ngoài), đẩy màng nhĩ ra phía ngoài. Nếu vòi nhĩ mở, thông tai giữa với họng hầu làm giảm áp suất không khí ở tai giữa, màng nhĩ bị đẩy nhanh chóng về vị trí cũ. Sự di chuyển nhanh của màng nhĩ tạo nên một “tiếng động" trong tai.

Giác mút

Giác mút làm bằng chất dẻo, có hình dạng tròn lõm (hình 17.9). Ấn giác mút lên một bề mặt nhẵn (tấm kính, tường gạch men,....) để đẩy bớt không khí trong giác mút ra ngoài, làm giảm áp suất khí trong nó. Sau đó thả tay ra, áp suất khí n ở bên ngoài lớn hơn áp suất bên trong giác mút. Sự chênh lệch áp suất sẽ làm giác mút dính chặt vào bề mặt đó.

Bình xịt

Một số bình nước hoa, bình xịt muỗi,.... sử dụng khí nén để đẩy nước hoa hay dung dịch thuốc ra bên ngoài dưới dạng các giọt nhỏ.

 Khi trong bình có chất lỏng và chất khí đã bị nén (áp suất cao) (hình 17.10), ta ấn nút ở nắp bình xịt, van nắp bình được mở ra. Áp suất của khí trong bình lớn hơn áp suất khí quyển nên chất lỏng bị đẩy qua ống dẫn, van và vòi xịt ở nắp bình ra ngoài. Khi nhà nút, van đóng lại.