חוק כלים שלובים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

כלים שלובים הינם כלים המאפשרים מעבר נוזל בחופשיות ביניהם.

חוק כלים שלובים הוא חוק פיזיקלי הטוען שגובה 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), 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 ביחס לקו האדום.

גובה פני המים בכלים המחוברים אינו תלוי בצורת הכלי או ברוחבו. מפלס פני הים בים התיכון ובאוקיינוס האטלנטי נמצא באותו גובה, אפילו שהים התיכון קטן הרבה יותר, מכיוון שהם מחוברים במצר גיברלטר.

מבחינה פיזיקלית, מושתת חוק כלים שלובים על עקרון האנרגיה המינימלית. בהנתן 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 עד כדי אינסופי.

[עריכה] ראו גם