חוק כלים שלובים

כלים שלובים הם כלים המאפשרים מעבר נוזל  בחופשיות ביניהם.

חוק כלים שלובים הוא חוק פיזיקלי הקובע כי גובה פני נוזל מסוים בכלים שלובים ישאף להיות שווה (אם פועל כוח משיכה).

דוגמה לחוק כלים שלובים ניתן לראות בגובה פני הים. גובה פני הים בכל רחבי כדור הארץ כמעט אחיד (ההבדלים נובעים מהשפעות של גאות ושפל והפרשי מליחות), בכל הימים המחוברים זה לזה. לכן הפשרת הקרחונים היבשתיים 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 מימיהם עולה ויורד במנותק מהאוקיינוסים.

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, מים רבים זורמים מהאוקיינוס האטלנטי אל הים התיכון דרך מצר גיברלטר, ומאזנים את גובה המים בין שניהם. בשל כך ישנה זרימה חזקה מאוד במצר גיברלטר ממערב למזרח, ואף פעם לא להפך.

מבחינה פיזיקלית, מושתת חוק כלים שלובים על עקרון האנרגיה 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.

מעיין פועם 

מעיין פועם הוא סוג של מעיין קרסטי, הבנוי על חוק כלים שלובים, ולכן במקום לנבוע בקצב קבוע, הוא פורץ בקילוחים באופן קצוב כפעימות לב. ספיקה בלתי רציפה זו נגרמת מאגירתם של מי תהום בחללים קרסטיים בסלע, אשר מגיעים לסף מילוי מקסימלי, ואז מתרוקנים בבת אחת.

ישנם מעיינות שפועמים כל השנה, וישנם שפועלים רק בחלק מעונות השנה.

בתרבות
בשיר "כלים שלובים" שכתב אהוד מנור (לחן: יוני רכטר, ביצוע: גידי גוב), ישנה התייחסות לכלים שלובים כתיאור מטאפורי של היחסים בין הדובר לאהובתו.

באוניברסיטת תל אביב, מונהגת תוכנית "כלים שלובים" בה לומדים הסטודנטים קורסים מתחומים שונים ממסלולם הראשי.

ראו גם
חוק פסקל
לחץ הידרוסטטי
סיפון (צינור)

מכניקת הזורמים
כלים שלובים

קישורים חיצוניים
 השיר ׳כלים שלובים׳ באתר: ׳יוטיוב׳.