सभी दिशाओं में वायुदाब क्यों होता है?


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  1. यहाँ हवा के दबाव की एक विशिष्ट परिभाषा है:

वायु का दबाव ऊपर के वायु अणुओं के भार के कारण होता है। यहां तक ​​कि छोटे वायु अणुओं का कुछ वजन होता है, और वायु अणुओं की विशाल संख्या जो हमारे वायुमंडल की परतों को सामूहिक रूप से बनाते हैं, वजन का एक बड़ा सौदा होता है, जो नीचे जो कुछ भी होता है उसे दबाता है।

  1. और फिर भी, सभी स्रोतों में मैंने देखा है कि हवा का दबाव सभी दिशाओं में समान है।

1 और 2 विरोधाभासी लगते हैं।

संबंधित प्रश्न:

ऊपर से हवा का दबाव हमें कुचल क्यों नहीं देता है? मैंने जो उत्तर दिया है, वह यह है कि नीचे से एक समान वायु का दबाव इसे संतुलित करता है। लेकिन अगर कोई कार ऊपर से मुझ पर आराम कर रही थी और मुझे कुचल रही थी, तो नीचे से मेरे खिलाफ दबाने वाली दूसरी कार उस दबाव को राहत नहीं देगी - यह केवल उस दबाव को बढ़ाएगा जो मुझे लगेगा! यदि मैं एक संलग्न कोठरी में था, और दीवारों में से एक को मेरे खिलाफ दबाने के लिए था, और फिर विपरीत दीवार मेरे खिलाफ भी दबाएगी, दूसरी दीवार चीजों को "संतुलित" नहीं करेगी, बल्कि केवल दबाव बढ़ाएगी। महसूस होता होगा!


एक द्रव में दबाव की बहने वाली संपत्ति पर विचार करें। दबाव केवल तरल पदार्थ की गहराई पर निर्भर है। उदाहरण के लिए: एक 1 इंच व्यास वाला पाइप एक मील ऊंचा होता है, जो उसी ऊंचाई के 500 फुट व्यास वाले पाइप के बिल्कुल नीचे होता है। यह कोई जवाब नहीं है, बस आपको इसे थोड़ा और समझने के लिए विचार करना चाहिए।
बेसिनकेटर

संक्षिप्त उत्तर यह है कि आप अनिसोट्रॉपी के साथ एक ढाल को भ्रमित कर रहे हैं। दबाव एक स्थान से दूसरे स्थान पर बदलते हैं, लेकिन एक अभिविन्यास से दूसरे में नहीं। तरल पदार्थ कतरनी का समर्थन नहीं कर सकते हैं ताकि उस कतरनी से राहत मिल सके। एक नियंत्रण मात्रा की सीमा के साथ कतरनी के बिना, किसी भी शुद्ध दबाव अंतर से या तो पूरी मात्रा में तेजी आएगी, या यह आकार में विकृत होने का कारण होगा। उच्च दबाव पीवी काम और कम दबाव पीवी काम के बीच असंतुलन के लिए काम करने के लिए दिखाई देने वाली गतिज ऊर्जा में ये दोनों परिणाम देते हैं।
फिल स्वीट स्वीट

जवाबों:


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हवा का दबाव सभी दिशाओं में बराबर क्यों है?

कल्पना कीजिए कि धातु के पतले फ्लैट टुकड़े के लिए इसका क्या मतलब होगा यदि दबाव ऊपर और नीचे से बराबर नहीं था। ऊपर से नीचे धकेलने से अधिक दबाव होगा जो नीचे से ऊपर की ओर जाएगा जो एक शुद्ध बल के बराबर होगा। यह बल नीचे की ओर धातु के टुकड़े को तेज करना शुरू करेगा; कोई संतुलन नहीं होगा। अब धातु के टुकड़े के बारे में भूल जाओ। इसके बिना हवा के अणु दाब प्रवणता से नीचे की ओर भागते होंगे। वे वास्तव में नीचे भागेंगे जब तक कि वे दबाव ढाल को बराबर नहीं कर लेते और हिलना बंद नहीं करते।

ऊपर से हवा का दबाव हमें कुचल क्यों नहीं देता है? मैंने जो उत्तर दिया है, वह यह है कि नीचे से एक समान वायु का दबाव इसे संतुलित करता है।

यह काफी सही नहीं है। दबाव बस ऊपर और नीचे से बराबर नहीं होता है जब तक आपका शरीर विभिन्न दबावों का एक क्षेत्र नहीं होता है। बल्कि, आपका पूरा शरीर परिवेश के समान दबाव पर होता है। अंतर को समझने के लिए, एक टैंक के बारे में सोचें जिसमें से कुछ हवा को खाली किया जा सकता है (एक वैक्यूम टैंक)। जब टैंक चारों ओर हवा के समान दबाव से भरा होता है तो ढक्कन आसानी से हटाया जा सकता है। यदि आप कंटेनर को सील करते हैं, तो कुछ हवा को बाहर पंप करें, और फिर ढक्कन को हटाने की कोशिश करें आप पाएंगे कि यह बहुत कसकर अटक गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अंदर और बाहर दबाव ढाल के कारण ढक्कन पर एक मजबूत बल होता है।

यह तथ्य कि आपका शरीर वायुमंडलीय दबाव पर है, वास्तव में इसके कार्य करने के तरीके के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। यदि आपको किसी ऐसे स्पेसशिप से बाहर निकाला जाए, जहां दबाव शून्य के पास हो, तो आपके शरीर में मौजूद सभी गैसों (ऑक्सीजन का एक महत्वपूर्ण होना) तरल पदार्थ से बाहर निकल जाएंगे।


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हवा के अणुओं की सतह पर हवा के दबाव की सतह पर हवा के दबाव की वजह से सतह पर मार पड़ती है और परावर्तित होती है। इनमें से प्रत्येक परावर्तन (प्रति सेकंड में होने वाला गजिलियन) सतह पर थोड़ा आवेग स्थानांतरित करता है, जिसका स्थूल रूप से स्थायी बल (क्षेत्र की प्रति इकाई) का अर्थ है। वायु के अणु हर समय क्यों उछलते और टकराते हैं? या तो क्योंकि हवा बड़े (उर्फ "हवा") पर घूम रही है, या क्योंकि वे अनियमित रूप से (उर्फ "तापमान") के आसपास उछलते हैं। बाद के आंदोलन को कोई पसंदीदा दिशा नहीं पता है और इसलिए दबाव वही है जो परीक्षण की सतह को उन्मुख करता है। बहुत तथ्य यह है कि कोई शुद्ध आंदोलन (हवा) नहीं है इस तथ्य से व्यक्त किया जाता है कि एक ही बल एक पतली सतह के पीछे की तरफ सामने की तरफ के रूप में कार्य करता है (इसलिए कोई शुद्ध बल नहीं है)।

फिर हवा का दबाव हमारे ऊपर हवा के भार से कैसे संबंधित है? में equilibrum एक काल्पनिक क्षैतिज सतह पर नीचे से हवा के दबाव की वजह से बल बस, whoich का अर्थ है "स्थान पर" यह ऊपर हवा स्तंभ रखने के लिए पर्याप्त है कि यह वजन के बराबर होती है है। हमें हमेशा संतुलन की जरूरत नहीं है, लेकिन अगर हम नहीं करते हैं, तो बलों की स्ट्रिंग त्वरण और आंदोलन का कारण बनती है - जब तक कि संतुलन नहीं पहुंच जाता है।


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यदि मैंने कुछ याद किया है तो मैंने प्रश्नों को थोड़ा विभाजित करने की कोशिश की है, एक टिप्पणी छोड़ दें।

वायु का दबाव ऊपर के वायु अणुओं के भार के कारण होता है।

यह वास्तव में सही है। हवा का दबाव इसके ऊपर की हवा के अनुपात का है: आप समुद्र के स्तर की तुलना में ऊंचे पहाड़ पर कम हैं। आरेख यह व्यवहार में दिखाता है।

वातावरण का दबाव

हवा का दबाव सभी दिशाओं में समान है।

यह भी सच है: यह सभी दिशाओं में समान रूप से धक्का देगा। यदि यह असमान होगा, तो यह संतुलन तक पहुंचने की कोशिश करेगा। हवा के अणु गुरुत्वाकर्षण के बल पर इसे पृथ्वी की ओर खींचते हुए (इसे संकुचित करते हुए) और अन्य अणुओं के बल के अधीन होंगे, इसे दूर धकेलेंगे।

खट्टा! [] [2]

स्रोत

और फिर भी, सभी स्रोतों में मैंने देखा है कि हवा का दबाव सभी दिशाओं में समान है।

वातावरण में कुछ बिंदु के लिए, यह सच होगा। सभी दिशाओं में इस पर समान बल होगा।

1 और 2 विरोधाभासी लगते हैं।

के लिए एक बहुत छोटा अंतर है, कहते हैं, नीचे से एक छोटा क्यूबर्ड कंटेनर ऊपर की तरफ से ऊपर की तरफ हवा से थोड़ा अधिक दबाव होगा और दबाव थोड़ा अधिक होगा। हालांकि, ऊंचाई के साथ दबाव में कमी बॉक्स के अंदर और बाहर दोनों जगह होगी। सामान्य तौर पर, लगभग सभी अनुप्रयोगों के लिए दबाव अंतर को अनदेखा किया जा सकता है।


2

सूत्र द्वारा दबाव दिया जाता है,

P=ρgh

कहाँ पे:

  • ρ = घनत्व

  • g = गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक

  • h = ऊंचाई / गहराई

तरल पदार्थ की ऊपरी सीमा से नीचे किसी भी बिंदु पर दबाव , जैसे हवा और पानी, द्रव अणुओं के लगातार गति में रहने और एक दूसरे से टकराते रहने के कारण सभी दिशाओं में समान है। ऊपर तरल पदार्थ की मात्रा के कारण द्रव की गहराई के साथ दबाव बढ़ता है, लेकिन क्षैतिज विमान के किसी भी बिंदु पर समान दबाव होगा।

इसकी तुलना पृथ्वी की क्रस्ट और मेंटल में चट्टान से करें। टेक्टोनिक तनावों को नजरअंदाज करते हुए, ऊर्ध्वाधर दिशा में दबाव अभी भी दिया जाता है

P=ρgh

हालांकि, चट्टान की ठोस प्रकृति के कारण, अणु तेजी से नहीं बढ़ रहे हैं और वे लगातार एक दूसरे से टकराते नहीं हैं। नतीजतन, पार्श्व दिशा में दबाव ऊर्ध्वाधर दिशा में दबाव के बराबर नहीं है और रॉक में दबाव / तनाव सभी दिशाओं में समान नहीं है।

यह स्रोत ऊर्ध्वाधर दबाव / तनाव से संबंधित होने के कारण पार्श्व दबाव / तनाव देता है।

σh=kσv=kρgh


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दबाव औसत बाहरी बल है जो अणु अपने आस-पास फैलाते हैं।

यदि आप हवा के अणुओं के चारों ओर उछलने के मामले को उठाते हैं, तो वे हर चीज को समान रूप से बाहर की ओर धकेलते हैं, लेकिन जैसा कि आपने उनके वजन का उल्लेख किया है, इसका मतलब है कि वे वास्तव में नीचे की ओर धकेलते हैं। चूंकि एक छोटी सी जगह में हवा का वजन बहुत कम है, इस अंतर को आमतौर पर उपेक्षित किया जा सकता है। हालांकि, इस अंतर के बिना गुब्बारे नहीं तैरते। यह छोटा सा अंतर वातावरण में तब तक बढ़ जाता है जब तक कि सतह पर नीचे दबाव वास्तव में बहुत महत्वपूर्ण नहीं होता है।

कारों के कारण आपको लगता है कि जब कार एक उच्च दबाव के साथ नीचे धकेलती है, तो यह आपकी सतह को तब तक अंदर ले जाएगी, जब तक आप उसी दबाव के साथ पीछे नहीं जाते। दुर्भाग्य से आपके लिए, जैसे-जैसे आपका आंतरिक दबाव बढ़ता है, जो आपके आस-पास की हवा की तुलना में उच्च दबाव पर आपके पक्ष को बनाता है, इसलिए आपके पक्ष बाहर निकल जाते हैं क्योंकि हवा मुश्किल के रूप में वापस धक्का नहीं देती है। तो, यह सिर्फ ऊपर और नीचे से, या यहां तक ​​कि चार तरफ से धकेलने के लिए पर्याप्त नहीं है। आपको अपने आंतरिक दबाव के लिए अपनी नाक के अंदर और अपने फेफड़ों सहित सभी दिशाओं से धक्का देना होगा, ताकि उच्च दबाव के खिलाफ आराम से वापस धक्का दिया जा सके।


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दोनों कथन सही हैं। यह समझने का सबसे अच्छा तरीका है कि ये दोनों कथन एक गैस के दबाव की अवधारणा को कैसे समझ सकते हैं।

अब दबाव को समझने के लिए हम गैस के अणुओं से भरे कंटेनर को देखते हैं। गैस के अणु ठोस या तरल पदार्थ की तरह बिल्कुल भी व्यवहार नहीं करते हैं। एक गैस में अणु एक दूसरे के प्रति आकर्षित नहीं होते हैं इसलिए वे वस्तुओं और अन्य गैस अणुओं में उछलते हुए अत्यधिक गति से उड़ते हैं। ये टकराव लोचदार होते हैं इसलिए टक्करों के दौरान कोई ऊर्जा नहीं खोती है।

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हर बार टक्कर होने पर अणुओं के बीच किसी प्रकार का ऊर्जा हस्तांतरण होता है। हालाँकि, एक मैक्रोस्कोपिक स्तर पर, इतनी टक्कर हो रही है कि वे औसतन शून्य ऊर्जा स्थानांतरित कर रहे हैं। कल्पना कीजिए कि एक गैस अणु ऊपर के कंटेनर से दीवार से टकराने वाला है। हम जानते हैं कि जब अणु हिट करता है तो उछलकर गेंद की तरह दूसरी दिशा में जाकर उछलता है। न्यूटन के दूसरे नियम के कारण दीवार को एक बल भी महसूस होगा । हालांकि कंटेनर के दूसरी तरफ भी ठीक यही बात हो रही है। वास्तव में यही बात कंटेनर के बाहर भी हो रही है। ये सभी टकराव एक शक्ति को बढ़ाते हैं लेकिन ये सभी एक दूसरे को रद्द कर देते हैं।

अब हम इसे आपके पहले निरूपण पर लागू करते हैं। जैसा कि आपने बताया हवा का दबाव ऊपर के वायु अणुओं के भार के कारण होता है। गैस के अणु गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथ्वी की सतह की ओर आकर्षित होते हैं। जैसे ही एक गैस अणु को पृथ्वी की सतह की ओर खींचा जाता है, यह एक और गैस अणु से टकराएगा और दूसरी दिशा में उछल जाएगा। अब कहते हैं कि इस विशेष टक्कर में पहला अणु दूसरे अणु के ऊपर से टकराता है। इसके कारण दूसरा अणु पहले अणु से भी तेज गति से नीचे की ओर यात्रा करता है। ऐसा बार-बार होता है जब तक कि अणु पृथ्वी की सतह पर उछलता नहीं है। इस प्रकार आपकी पहली परिभाषा निकाली गई है। कुंजी यह याद रखना है कि यह एक गैस दबाव है और इस प्रकार सभी पक्षों से है।

यह समझ में आने वाली सबसे कठिन अवधारणा है क्योंकि जब कोई सुनता है कि उसके ऊपर सैकड़ों पाउंड की हवा है तो वे अपने कंधों पर सैकड़ों पाउंड स्टील की प्लेटों की कल्पना करते हैं। इसे ऐसे मत समझो। यदि उछाल भरी गेंद आपके सिर पर गिरती है तो यह आपको नीचे धकेलती है। हालाँकि अगर यह याद आती है, तो फर्श से टकराता है, उछलता है और आपको टकराता है, दोनों बल एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। चाल यह महसूस करने के लिए है कि इतने सारे टकराव इतने मिनट के पैमाने पर हो रहे हैं कि आप वातावरण के दबाव को "महसूस" नहीं करते हैं।

सभी दिशाओं से समान बल का विरोध करने पर ठोस वस्तुएँ बहुत अच्छी होती हैं। क्या आपने कभी सुना है कि आप एक अंडे को कुचल नहीं सकते अगर आप इसे सभी दिशाओं से निचोड़ते हैं? आपके शरीर पर भी यही अवधारणा लागू होती है। वातावरण सभी दिशाओं (यहां तक ​​कि आपके फेफड़ों के अंदर से भी) पर बहुत जोर दे रहा है, लेकिन वे सभी को रद्द कर देते हैं।

इसके विपरीत यह कल्पना करने के लिए कि इसमें केवल कुछ गैस अणुओं के साथ एक स्टील ड्रम होगा?

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अब इस शांत नोटिस के बावजूद कि बैरल के किनारे भी ढह जाते हैं। इसका मतलब है कि हवा के अणु बगल से धकेल रहे थे लेकिन अंदर से पीछे धकेलने के लिए कुछ भी नहीं था। हम प्रतिगामी बैरल से देख सकते हैं कि वातावरण हमें एक स्टील ड्रम को समेटने के लिए पर्याप्त बल के साथ संपीड़ित कर रहा है। हालाँकि, क्योंकि यह दबाव हर दिशा से हटा दिया जाता है और सेनाएँ रद्द कर दी जाती हैं और हमें कोई चीज़ महसूस नहीं होती।


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मैं अपनी समझ जोड़ना चाहूंगा, यदि यह किसी को कारण समझने में मदद करता है। इन स्थितियों में हर तरफ से दबाव का कारण संतुलन में तरल पदार्थों के गुणों के कारण होता है। उदाहरण के लिए, वायुमंडल में, ऊपर से "वज़न नीचे" होने वाले वायु के अणुओं को हवा के स्तंभ के किनारों को निचोड़ दिया जाएगा, यदि यह संभव था। यह निश्चित रूप से नहीं है, क्योंकि आसन्न वायु स्तंभ एक ही बल के तहत है और इस प्रकार वे बेहतर बंद नहीं हैं। गैस के अणु हर दिशा में या दूसरे शब्दों में ऊर्जावान होते हैं , अगर संतुलन में द्रव का दबाव एक दिशा में मौजूद नहीं हो सकता है , क्योंकि दबाव में कोई अंतर गति (हवा) पैदा करेगा।

जिस कारण से आप अपने ऊपर पड़ने वाले क्षैतिज दबाव को जानने के लिए आपके (वायु, महासागर, आदि) के ऊपर के तरल पदार्थ के वजन का उपयोग करते हैं क्योंकि आप मान रहे हैं कि आप संतुलन के तहत एक क्षेत्र में हैं और इस प्रकार आप उपरोक्त कारणों से जानते हैं कि "क्षैतिज" दबाव "ऊर्ध्वाधर" दबाव के बराबर है।

एक और अंतर्ज्ञान मुझे एक वायवीय पिस्टन का विचार है। जिस सिलेंडर में तरल पदार्थ होता है, उसे फटने से बचाने के लिए मजबूत होना चाहिए। यदि आपने द्रव को एक धातु की छड़ से बदल दिया है और उस पर पिस्टन बल लगाया है, तो सिलेंडर की दीवारों को कुछ भी महसूस नहीं होगा।

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