Bài 17: Áp suất chất lỏng và chất khí | Khoa Học Tự nhiên 8 | Chủ đề 3: Khối lượng riêng và áp suất_Phần 2: Năng lượng và sự biến đổi - Lớp 8 - Cánh Diều

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.

Hình 17.1. Một vật đặt trên
mặt bàn

Hình 17.2. Bình đựng chất lỏng

Hình 17.3. Quả bóng cao su chứa nước

1. Một chất lỏng đựng trong bình chứa có gây ra áp suất lên đáy bình không? Vì sao?

Hình 17.4

Hình 17.6. Đo áp suất do chất lỏng truyền đi theo các hướng khác nhau 

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 theo các phương khác nhau (hình 17.5b). Điều đó chứng tỏ, nước gây ra áp suất lên miếng bìa.

Hình 17.5

2. Sự truyền áp suất chất lỏng

Người ta đã chứng minh rằng: Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được truyền 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.

Em có biết

Cấu tạo của máy thủy lực gồm một xilanh nhỏ tiết diện và một xilanh to tiết diện ,  được nối thông với nhau. Trong hai xilanh có chứa dầu. Mỗi xilanh được đậy kín bằng một pít-tông, hình 17.7.

Khi tác dụng một lực lên pít-tông A, lực này gây ra áp suất p lên chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn đến pít-tông B và gây ra lực nâng pít-tông B. Tuỳ vào tiết diện của các pít-tông mà lực nâng có thể lớn hơn nhiều lần lực tác dụng, giúp ta có thể dùng lực của tay nâng được cả chiếc ô tô.

Hình 17.7. Sơ đồ minh hoạ nguyên lí máy thuỷ lực

Em có biết

1. Áp suất p tại một điểm ở độ sâu h so với mặt thoáng chất lỏng được tính bằng: p = dh

2. Trong lòng chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm cùng độ sau là như nhau.

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.

Để tìm hiểu về áp suất khí quyển, em hãy tiến hành các thí nghiệm sau đây.

Chuẩn bị

Cốc chứa nước, tờ giấy không thấm nước, ống thuỷ tinh nhỏ hở hai đầu (ống pipet).

Tiến hành

• Đậy kín một cốc nước đầy bằng một tờ giấy không thấm nước. Lộn ngược cốc nước. Quan sát xem nước có chảy ra ngoài không.

1. Nêu ví dụ thực tế chứng tỏ sự tồn tại của áp suất khí quyển.

2. Tính áp lực do khí quyển tác dụng lên một mặt bàn có kích thước 60 cm x 120 cm. Để tạo ra một áp lực tương tự ta phải đặt lên mặt bàn một vật có khối lượng bao nhiêu?

• Cắm ống thuỷ tinh ngập vào nước trong cốc. Nhấc ống lên khỏi mặt nước và quan sát mực nước trong ống.

• Cắm ống thuỷ tinh ngập vào nước trong cốc, dùng ngón tay bịt kín đầu tiên của ống trước khi nhấc lên (hình 17.8). Giữ tay, nghiêng ống theo các phương khác nhau.

• Quan sát nước trong ống trong hai trường hợp và giải thích vì sao khi một đầu của ống bị bịt kín và nghiêng theo các phương khác nhau mà nước vẫn không chảy ra khỏi ống.

Hình 17.8

Em có biết

Áp suất khí quyển thay đổi theo độ cao so với mực nước biển: càng lên cao, áp suất khí quyển càng giảm. Tính trung bình, khi độ cao tăng 12 m thì áp suất khí quyển giảm khoảng 1 mmHg. Dựa trên nguyên tắc này, người ta có thể xác định độ cao nhờ vào
dụng cụ đo áp suất khí quyển.

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 17.9).

Hình 17.9. Cấu tạo của tai

Giác mút

Giác mút làm bằng chất dẻo, có hình dạng tròn lõm (hình 17.10). 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 khi trong nó. Sau đó thả tay ra, áp suất khí quyển 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.

Hình 17.10. Giác mút

Tìm hiểu thêm

Thí nghiệm bán cầu Magdebourg (Mác-đờ -bơc)

Năm 1654, nhà khoa học Ghê-rich (Otto von Guericke) – Thị trưởng của Magdebourg tiến hành một thí nghiệm lịch sử: Úp chặt hai bán cầu bằng đồng rỗng, đường kính khoảng 30 cm với nhau và hút không khí trong không gian giữa hai bán cầu. Hai đàn ngựa, mỗi đàn tám con kéo từng bán cầu cũng không tách được hai bán cầu rời xa. Giải thích thí nghiệm này.

Hình 17.11. Bình xịt

Vòi phun

Nút xịt

Khí nén áp suất cao

Chất lỏng

3. Vì sao không sử dụng được giác mút với tường nhám?

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.

Trong bình có chất lỏng và chất khí đã bị nén (áp suất cao) (hình 17.11). Khi 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 nhả nút, van đóng lại.

4. Một số bình xịt đã cạn dung dịch, khi ấn nút xịt, ta có thể nghe thấy tiếng xì mạnh. Vì sao?