Давление на глубине h , оказываемое статической жидкостью с плотностью ρ на стенки сосуда, равно ρgh . То есть увеличивается с глубиной. Это давление, по общему мнению, возникает из-за соударения частиц жидкости, находящихся в тепловом движении, со стенкой сосуда.
Однако, если это так, то, поскольку давление увеличивается с глубиной, должна увеличиваться и величина теплового возбуждения частиц (есть ли какая-либо другая причина, объясняющая увеличение давления?). Следовательно, температура, мера теплового возмущения, также должна увеличиваться с глубиной. Но нигде этого не наблюдается.
Я считаю, что давление, оказываемое жидкостью на стенки сосуда, связано с тем, что система частиц жидкости сдвигается в стороны, к стенке сосуда под действием сил гравитации (подобно песчинкам). наполненный в стакане), а не полностью за счет теплового перемешивания частиц. Стенки контейнера препятствуют смещению частиц жидкости и заставляют всю систему терять форму. Следовательно, существует сила и, следовательно, давление на стену. Оправдано ли это мнение?
Если моя точка зрения верна, то какая часть общего давления на стенку создается тепловым движением частиц (поскольку, возможно, невозможно полностью отрицать, что на стенку действуют какие-то силы, вызванные тепловым движением)?
Кто-то может возразить, что горизонтальное давление на стены не может быть обусловлено вертикальными силами тяжести, не имеющими горизонтальной составляющей. Но я предполагаю, что жидкость, не заключенная в сосуде (т. е. если бы стенка внезапно исчезла), очень похожа на кучу мелких частиц (например, в песчинках), выдавленных из формы из-за отсутствия высокого порядка (видимого в решетчатых конструкциях) под действием сил тяжести и нормальной силы, обеспечиваемой поверхностью, на которую опирается куча.
Прошу простить меня за многословное описание. Я просто хотел прояснить свою точку зрения.
PS 1: я наткнулся на вопрос с ответом, относящимся к моему здесь:
Давление в жидкостях, в частности горизонтальное давление
Эта часть ответа @bright magnus действительно решает проблему:
Возвращаясь к вашему первому вопросу, чтобы подвести итоги. Горизонтальное давление в жидкости возникает из-за двух факторов — кинетической энергии молекул (которая заставляет их двигаться хаотично во всех направлениях) и силы тяжести Земли (поскольку молекулы притягиваются гравитацией вниз и ищут спасения вбок).
Но доля вклада двух факторов не обсуждается. Кроме того, если действительно есть два фактора, которые вносят вклад в горизонтальное давление, как упоминалось, то почему вывод выражения давления на глубине h в статической жидкости, по-видимому, не учитывает «фактор кинетической энергии»?
PS 2: Как я указал в комментарии к ответу @FGSUZ, я знаю, что слои жидкости находятся в тепловом контакте и, следовательно, в тепловом равновесии (что кто-то может подумать, является причиной отсутствия изменения температуры). Однако, если применяется модель теплового перемешивания, то, поскольку вся система имеет одинаковую температуру, везде должно быть одинаковое давление, что не так. Следовательно, я просто хочу знать, насколько верна эта модель теплового перемешивания по сравнению с моделью, которую я предложил?
Согласно закону Паскаля, давление действует во всех направлениях, поэтому я бы не делал различий между горизонтальным и вертикальным давлением. Изменение (в гидростатике) дается только вашим формула.
Хорошо, большее давление должно означать большую температуру, но это изменение температуры совершенно незначительно для большинства практических случаев. Просто возьмите книгу и прижмите ее к двум другим книгам (все они одной температуры). Затем снова измерьте температуру. Существенных изменений вы точно не найдете.
Это потому, что вы создаете очень макроскопическую силу, которая создает небольшую упругую деформацию . Как только вы прекращаете создавать силу, материал высвобождается и принимает ту же первоначальную форму. Она едва переносится на кинетическую энергию отдельных молекул. Вам придется каким-то образом возбудить нормальные моды вибрации, если вы хотите нагреть материал. Так работает микроволновка.
Хотя давление увеличивается с температурой, не все давление связано с ней. На самом деле только для идеального газа давление пропорционально Т. Вы можете оказывать давление на кристалл или, в принципе, на жидкий гелий при путем сжатия. Возвращающая сила обусловлена электронным отталкиванием Паули. При конечной T тепловое движение добавляется к давлению и вызывает тепловое расширение, которое вызовет давление, если объем остается постоянным. При более высоких Т давление пара берет верх.
Гидростатическое давление возникает в результате сжатия под действием силы тяжести. Изменение температуры не играет никакой роли, если вода свободно расширяется.
Думайте о жидкости в контейнере как о континууме. Предположим, что уравнение состояния жидкости имеет вид . Давление действительно увеличивается с глубиной, и тогда уравнение состояния говорит, что по крайней мере одно из должен измениться. Если контейнер подвергается воздействию окружающей среды с постоянной температурой, то при равновесии жидкость также будет везде иметь одинаковую однородную температуру. Это означает, что изменяется только плотность жидкости (она увеличивается с глубиной). Ошибка в вашем рассуждении состоит в том, что вы полагаете, что плотность однородна. Таким образом, на больших глубинах, хотя распределение скоростей молекул осталось прежним (поскольку температура однородна), плотность молекул увеличилась, что привело к большему давлению.
Химиомеханика
Химиомеханика