آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
مانومتر لوله‌ای؛ اختلاف فشار رو از اختلاف سطح بخون
از روی دو سطح مایع چه‌طور می‌شه فهمید فشار گاز از فشار هوا بیشتره یا کمتر؟ فشار گاز رو تغییر بده و هم اختلاف سطح و هم فشار گیج رو بخون.
آزمایش رو شروع کنمقدار فشار گاز و نوع مایع رو انتخاب کن و دو خروجی رو کنار هم ببین. فشار گیج علامت داره، اما ارتفاع خروجی فقط اندازهٔ اختلاف دو سطحه.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
فشار گاز رو با هوای آزاد بسنج
نوع مایع رو جیوه بذار. فشار گاز رو یک بار ۱۰۰ کیلو‌پاسکال و یک بار ۱۱۰ کیلو‌پاسکال کن و فشار گیج و اختلاف ارتفاع رو در هر دو حالت بخون.
حدست چیه؟ وقتی فشار گاز از کمترِ فشار هوا به بیشترِ اون می‌رسه، علامت فشار گیج چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در ۱۰۰ کیلو‌پاسکال، فشار گیج منفی ۱٫۳ کیلو‌پاسکاله و اختلاف سطح حدود ۰٫۰۱ متره. در ۱۱۰ کیلو‌پاسکال، فشار گیج مثبت ۸٫۷ کیلو‌پاسکال و اختلاف سطح حدود ۰٫۰۶۵ متره. ارتفاع همیشه مثبت گزارش می‌شه؛ علامت فشار گیج می‌گه فشار گاز از فشار هوا کمتره یا بیشتر.
آب یا جیوه؛ کدوم ستون بلندتر می‌شه؟
فشار گاز رو روی ۱۰۵ کیلو‌پاسکال نگه دار. یک بار مایع مانومتر رو جیوه و یک بار آب انتخاب کن؛ فشار گیج و اختلاف ارتفاع رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ برای یک اختلاف فشار ثابت، مایع چگال‌تر ستون بلندتری لازم داره یا کوتاه‌تر؟
توضیح نتیجه رو ببین
فشار گیج در هر دو حالت ۳٫۷ کیلو‌پاسکاله. اختلاف ارتفاع در جیوه حدود ۰٫۰۲۸ متر و در آب حدود ۰٫۳۷۷ متر می‌شه؛ چون جیوه چگال‌تره، برای همان اختلاف فشار اختلاف ارتفاع کمتری لازم داره.
فشار بیشتری وارد کن
مانومتر رو روی جیوه نگه دار. فشار گاز رو اول ۱۱۰ و بعد ۱۲۰ کیلو‌پاسکال بذار و تغییر هر دو خروجی رو ببین.
حدست چیه؟ با بیشتر شدن اختلاف فشار، اختلاف ارتفاع جیوه چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
فشار گیج از ۸٫۷ به ۱۸٫۷ کیلو‌پاسکال می‌رسه؛ اختلاف ارتفاع هم از حدود ۰٫۰۶۵ به ۰٫۱۴ متر افزایش پیدا می‌کنه. در یک مایع ثابت، اختلاف ارتفاع با اندازهٔ اختلاف فشار نسبت مستقیم داره.
پشت این حرکت چه خبره؟
فشار گیج یعنی اختلاف دو فشار
DeltaP = P_gas - P_atm
این مانومتر فشار گاز رو با فشار هوای محیط مقایسه می‌کنه. اگر فشار گاز بیشتر باشه، فشار گیج مثبته؛ اگر کمتر باشه، منفی می‌شه. مرجع مدل همیشه ۱۰۱٫۳ کیلو‌پاسکاله.
اختلاف سطح به اختلاف فشار ربط داره
Delta_h = abs(DeltaP)/(rho*g)
دو فشار متفاوت، دو سطح متفاوت برای مایع داخل لوله می‌سازن. ارتفاعِ گزارش‌شده فقط اندازهٔ فاصلهٔ دو سطحه و جهت بالاتر بودن یکی از دو ستون رو مشخص نمی‌کنه؛ برای فهمیدن علامت اختلاف فشار، خروجی فشار گیج رو هم بخون.
مایع چگال‌تر، اختلاف سطح کمتری می‌سازه
Delta_h_1/Delta_h_2 = rho_2/rho_1
برای یک اختلاف فشار یکسان، مانومتر به مایع چگال‌تری نیاز به ستون کوتاه‌تری داره. جیوه چگالی خیلی بیشتری از آب داره؛ برای همین اختلاف سطح جیوه از آب کمتره.
کیلو‌پاسکال رو به پاسکال تبدیل کن
1 kPa = 1000 Pa
فرمول اختلاف سطح با پاسکال، کیلوگرم بر متر مکعب و متر بر مجذور ثانیه کار می‌کنه. فشار ورودی و خروجی بر حسب کیلو‌پاسکاله؛ یک کیلو‌پاسکال برابر هزار پاسکاله.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا جیوه برای سنجش یکسانِ فشار، ستون کوتاه‌تری داره؟
فشار گاز رو روی ۱۰۵ کیلو‌پاسکال بذار و نوع مایع رو عوض کن. فشار گیج در هر دو حالت ۳٫۷ کیلو‌پاسکاله، اما جیوه برای ساختن همین اختلاف فشار حدود ۰٫۰۲۸ متر اختلاف سطح می‌ده و آب حدود ۰٫۳۷۷ متر. مایع چگال‌تر نیروی وزن بیشتری در هر متر ستون داره، پس ارتفاع کمتری لازم داره.
سؤال‌های رایج
فشار گیج چه فرقی با فشار گاز داره؟
فشار گاز مقدار مطلق واردشده رو نشون می‌ده؛ فشار گیج اختلاف اون با فشار هوای محیطه. در این مدل فشار گیج برابر فشار گاز منهای ۱۰۱٫۳ کیلو‌پاسکاله.
علامت مثبت یا منفی فشار گیج چی می‌گه؟
علامت مثبت یعنی فشار گاز بیشتر از فشار هواست؛ علامت منفی یعنی کمتره. خروجی ارتفاع فقط اندازهٔ اختلاف سطحه و علامتش رو نشان نمی‌ده.
چرا آب به ستون بلندتری از جیوه نیاز داره؟
چگالی آب کمتره، پس برای ساختن همان اختلاف فشار به ستون بلندتری نیاز داره. در این مدل، چگالی جیوه ۱۳۶۰۰ و آب ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعبه.
می‌تونم فشار گیج صفر رو دقیق انتخاب کنم؟
نه با لغزندهٔ فعلی؛ فشار مرجع ۱۰۱٫۳ کیلو‌پاسکاله، اما فشار گاز فقط با گام‌های یک‌کیلو‌پاسکالی انتخاب می‌شه. مقدارهای ۱۰۱ و ۱۰۲ دقیقاً با مرجع برابر نیستن.
چرا ستون آب در تصویر از نیم‌متر بلندتر نمی‌شه؟
شکل اختلاف ارتفاع آب رو در نیم‌متر محدود می‌کنه. عدد خروجی ارتفاع کامل محاسبه‌شده رو نشون می‌ده؛ برای آب و اختلاف فشارهای بزرگ‌تر، به همون عدد تکیه کن.