Ich habe das Gefühl, je tiefer ich mich mit Flüssigkeiten in der Physik beschäftige, desto mehr merke ich, dass ich das grundlegende Konzept des Flüssigkeitsdrucks nicht wirklich verstehe. Erstens, was ist mit Flüssigkeitsdruck gemeint? Ist es der Druck/die Kraft, die flüssige Moleküle aufeinander ausüben, wenn sie unzählige Male aufeinanderprallen? Ist es der Druck, den die SEITEN und der BODEN des Behälters, der die Flüssigkeitsmoleküle enthält, oder die in die Flüssigkeit getauchten GEGENSTÄNDE (ob es sich um eine schwimmende Person oder ein Boot handelt) spüren, wenn die Flüssigkeitspartikel mit ihrer Oberfläche kollidieren?
Wie trägt die Schwerkraft zum Flüssigkeitsdruck bei? Wie ich immer wieder lese, ist der Flüssigkeitsdruck am Boden des Behälters, der die Flüssigkeit enthält, größer als oben im Behälter, weil das Gewicht der Flüssigkeitspartikel oben auf die Partikel unten nach unten drückt. Aber warum ist das eigentlich so? Stoßen Flüssigkeitsmoleküle nicht auf die gleiche Weise zusammen (wie gleiche Anzahl, Stoßkraft), unabhängig davon, ob sie sich unten, in der Mitte oder oben im Behälter befinden? Wir wissen auch, dass Flüssigkeitspartikel (eher Gaspartikel als Flüssigkeiten) immer in Bewegung sind, dann wäre es in Anbetracht dessen richtig anzunehmen, dass in einem Behälter mit Flüssigkeit viele Flüssigkeitspartikel immer zufällig am Boden des Behälters wandern könnten ( wie eine vertikale Strecke nach oben fahren und somit vertikale Positionen tauschen) bis nahe an die Oberseite oder Mitte des Containers, also manchmal die ganze Zeit Druck von unten nach oben und dann von oben nach unten im Behälter übertragen (weil natürlich immer Partikel / Moleküle kollidieren)? Wenn diese meine Annahme richtig ist, woher kommt dann das Konzept des Flüssigkeitsdrucks, der mit größerer Tiefe zunimmt?
Ich weiß nicht, ob meine Annahmen im vorangegangenen Absatz falsch sind und das ist der Grund, warum mein Verständnis von Flüssigkeiten verzerrt ist, aber wenn jemand irgendeine Erklärung zu diesem Thema geben könnte, wäre es großartig.
Ist es der Druck/die Kraft, die flüssige Moleküle aufeinander ausüben, wenn sie unzählige Male aufeinanderprallen? Ist es der Druck, den die SEITEN und der BODEN des Behälters, der die Flüssigkeitsmoleküle enthält, oder die in die Flüssigkeit getauchten GEGENSTÄNDE (ob es sich um eine schwimmende Person oder ein Boot handelt) spüren, wenn die Flüssigkeitspartikel mit ihrer Oberfläche kollidieren?
Alles das oben Genannte.
Stoßen Flüssigkeitsmoleküle nicht auf die gleiche Weise zusammen (wie gleiche Anzahl, Stoßkraft), unabhängig davon, ob sie sich unten, in der Mitte oder oben im Behälter befinden?
Nein. Wenn Sie sich vorstellen, dass die Flüssigkeit aus starren Teilchen (Molekülen) besteht, hat jedes Teilchen eine Masse. Wenn es sich also nach oben bewegt, wird es wie jedes andere Projektil von der Schwerkraft beeinflusst und verlangsamt sich. Bewegt es sich nach unten, beschleunigt es wieder. Daher ist der Druck am Boden einer vertikalen Flüssigkeitssäule größer als der Druck am Kopf.
Druck ist, , (in einem idealen Gas) Boltzmannsche Konstante mal Dichte mal Temperatur. Druck ist die Kraft pro Fläche, die auf einen Behälter ausgeübt würde, wenn Sie etwas von der Flüssigkeit in einem Behälter auffangen würden, und diese Kraft ist auf Kollisionen mit den Wänden des Behälters zurückzuführen, aber nicht auf Kollisionen zwischen Partikeln im Inneren Fluid. Die Teilchen innerhalb der Flüssigkeit können untereinander völlig kollisionsfrei sein und der Druck ist immer noch endlich, weil er eine Dichte und Temperatur hat. Dichte und Temperatur werden letztlich aus einer Verteilung von Partikeln mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten definiert. Wenn die Schwerkraft auf die Flüssigkeit wirkt, ist der Druck am Boden größer, weil die Schwerkraft einen Dichtegradienten und damit einen Gesamtdruckgradienten verursacht. Warum gibt es einen Dichtegradienten? Weil am Boden des Behälters Teilchen sind, die nicht genug Energie haben, um die Oberseite des Behälters zu erreichen (denken Sie wieder an eine Verteilung von Teilchen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten). Es hat nichts damit zu tun, dass Partikel oben auf die Partikel unten "herunterdrücken". Die Partikel können kollidieren, und dies bewirkt, dass das Fluid in ein thermisches Gleichgewicht gebracht wird, aber das Fluid kann kollisionsfrei sein und es würde immer noch einen Druckgradienten geben.
Bearbeiten: Beachten Sie, dass Druck in Bezug auf Kollisionen mit einem Behälter oder Objekten, die in der Flüssigkeit sitzen, davon ausgeht, dass Kollisionen mit dem Behälter oder Objekt vorliegen. Mit diesem Konzept von Kollisionen mit Behälterwänden misst man Druck , aber es ist nicht so definiert . Wenn die Flüssigkeit keine Kollisionen mit den Wänden erfährt, messen Sie offensichtlich keinen endlichen Druck. Zum Beispiel kollidieren Neutrinos kaum mit irgendetwas, also müssen Sie den Druck aus anderen Messungen, Theorien, Annahmen usw. ableiten.
Antonios Sarikas