חוק כלים שלובים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
חוק כלים שלובים
כלים שלובים

כלים שלובים הם כלים המאפשרים מעבר נוזל בחופשיות ביניהם.

חוק כלים שלובים הוא חוק פיזיקלי הקובע כי גובה פני נוזל בכלים שלובים ישאף להיות שווה.

דוגמה לחוק כלים שלובים ניתן לראות בגובה פני הים. גובה פני הים בכל רחבי כדור הארץ כמעט אחיד (עד כדי השפעות של גאות ושפל והפרשי מליחות), בכל הימים המחוברים זה לזה. לכן התמוססות הקרחונים בקטבים תביא לעליית גובה פני הים בכל כדור הארץ, ואיים טרופיים שכל גובהם סנטימטרים ספורים מעל גובה פני הים הנוכחיים יכוסו מים. לעומת זאת, ימים שאינם מחוברים לאוקיינוסים העולמיים הם בעלי מפלס שונה, למשל ים המלח והכנרת, שמפלס מימיה עולה ויורד במנותק מהאוקיינוסים, ונהוג למודדו ביחס לקו האדום שלה.

גובה פני המים בכלים המחוברים אינו תלוי בצורת הכלי או ברוחבו. לדוגמה, פני הים התיכון ופני האוקיינוס האטלנטי שואפים להיות באותו גובה, מכיוון שהם מחוברים במצר גיברלטר, למרות שהים התיכון קטן ורדוד בהרבה מהאוקיינוס האטלנטי. מאחר שהים התיכון שוכן באזור חם יחסית בתוך אגן סגור כמעט לגמרי, טמפרטורת המים בו גבוהה יותר והאידוי שלו מהיר יותר מזה של האוקיינוס האטלנטי, ואלמלא היו מחוברים, הוא היה מאבד מגובהו לעומת האוקיינוס האטלנטי (עד כדי התייבשות, כפי שקרה באירוע המסיני). בשל חוק הכלים השלובים, מזרים האוקיינוס האטלנטי מים רבים אל הים התיכון דרך מצר גיברלטר, כדי לאזן את גובה המים בין שניהם. בשל כך ישנה זרימה חזקה מאד במצר גיברלטר ממערב למזרח, ואף פעם לא להפך.

מבחינה פיזיקלית, מושתת חוק כלים שלובים על עקרון האנרגיה הפוטנציאלית המינימלית. בהינתן מגוון מצבים אפשריים שהמערכת יכולה להימצא בהם, המערכת תימצא במצב בעל האנרגיה הפוטנציאלית הנמוכה ביותר, כל עוד המערכת יכולה לעבור בקלות בין מצבים. האנרגיה הפוטנציאלית של טיפת נוזל מתבטאת בגובהה של הטיפה, כלומר במרחקה של הטיפה ממרכז כדור הארץ. האנרגיה הפוטנציאלית של כל המערכת תהיה הנמוכה ביותר כאשר הנוזל ממלא את המקומות הנמוכים ביותר האפשריים. מכיוון שמדובר בנוזל, הרי שאין כמעט התנגדות של הנוזל לזרימה (צמיגות). לו היה מדובר בזורם צמיג, למשל דבש קר, היה זמן ההגעה לשיווי משקל ארוך יותר.

עקרון הפעולה של כלי העבודה שטיכמוס, המשמש לפילוס, מבוסס על החוק.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]