דחיסה: למה זה אפשרי?
מדוע גז נדחס בקלות, נוזל כמעט ולא, ומוצק בכלל לא?
מהי דחיסה?
דחיסת גז
גז נדחס בקלות רבה!
המרווחים בין חלקיקי הגז הם עצומים. כשמפעילים לחץ, פשוט מקרבים את החלקיקים זה לזה.
דחיסת נוזל
נוזל כמעט ואינו נדחס!
המרווחים בין חלקיקי הנוזל קטנים מאוד. כמעט אין "מקום" לקרב אותם עוד יותר.
דחיסת מוצק
מוצק אינו נדחס (אלא בלחץ עצום)!
החלקיקים כבר צמודים זה לזה במבנה קבוע. אין מרווחים שאפשר להקטין.
השוואת יכולת הדחיסה במצבי צבירה שונים
| מצב צבירה | גודל המרווחים | יכולת דחיסה | דוגמה מחיי היומיום |
|---|---|---|---|
| גז | גדולים מאוד | נדחס בקלות | משאבת אופניים - דוחסים אוויר בקלות |
| נוזל | קטנים | כמעט לא נדחס | מזרק מלא מים - לא ניתן לדחוס |
| מוצק | קטנים מאוד | לא נדחס | קוביית עץ - לא משתנה בלחץ יד |
* ככל שהמרווחים בין החלקיקים גדולים יותר, כך יכולת הדחיסה גדולה יותר!
גורמים המשפיעים על לחץ גז בכלי
| גורם | מה קורה ללחץ? | הסבר לפי מודל החלקיקים |
|---|---|---|
| טמפרטורה עולה | הלחץ עולה | החלקיקים נעים מהר יותר, מתנגשים בדפנות לעיתים קרובות יותר ובחוזקה רבה יותר |
| כמות הגז עולה | הלחץ עולה | יש יותר חלקיקים בכלי, ולכן יש יותר התנגשויות בדפנות |
| נפח הכלי קטן | הלחץ עולה | אותם חלקיקים נמצאים במרחב קטן יותר ומתנגשים בדפנות בתדירות גבוהה יותר |
| קצב ההתנגשויות עולה | הלחץ עולה | לחץ גז הוא תוצאה של התנגשויות חלקיקי הגז בדפנות הכלי |
* מסוכן לחמם כלי סגור שיש בו גז, כי עליית הלחץ עלולה לגרום לכלי להתפוצץ.
ניסוי חשיבה: המזרק הסגור
מזרק עם אוויר
כשסוגרים את קצה המזרק ולוחצים על הבוכנה, האוויר נדחס בקלות. המרווחים העצומים בין חלקיקי הגז מתכווצים.
מזרק עם מים
כשמנסים לעשות את אותו הדבר עם מים, הבוכנה כמעט לא זזה! אין מספיק מרווחים בין חלקיקי המים.
למרות שנוזלים כמעט אינם נדחסים, תכונה זו דווקא מאוד שימושית!
מערכות הידראוליות: מערכות הבלמים ברכב עובדות על עיקרון זה. כשלוחצים על דוושת הבלם, שמן (נוזל) מעביר את הלחץ לגלגלים. מכיוון שהנוזל לא נדחס, הלחץ מועבר במלואו ובמהירות!
לו השמן היה נדחס כמו גז, הבלמים לא היו עובדים ביעילות!
שאלה לחשיבה
למה אפשר לדחוס הרבה אוויר לתוך משאבת אופניים, אבל כמעט אי אפשר לדחוס מים בתוך מזרק?
באוויר, שהוא גז, יש רווחים גדולים מאוד בין החלקיקים ולכן אפשר לקרב אותם זה לזה כשמפעילים לחץ. במים, שהם נוזל, החלקיקים כבר קרובים מאוד זה לזה ולכן כמעט אין מקום פנוי לצמצם, ולכן הדחיסה זעירה מאוד.