Trykk er en fysisk størrelse som spiller en spesiell rolle i naturen og menneskelivet. Dette fenomenet, umerkelig for øyet, påvirker ikke bare miljøtilstanden, men føles også veldig godt av alle. La oss finne ut hva det er, hvilke typer det finnes og hvordan du finner trykket (formelen) i forskjellige miljøer.
Det som kalles trykk i fysikk og kjemi
Dette begrepet refererer til en viktig termodynamisk størrelse, som uttrykkes som forholdet mellom den vinkelrett utøvde trykkkraften og overflatearealet den virker på. Dette fenomenet er ikke avhengig av størrelsen på systemet det opererer i, derfor refererer det til intensive mengder.
I en tilstand av likevekt, i henhold til Pascals lov, er trykket det samme for alle punkter i systemet.
I fysikk og kjemi er dette betegnet med bokstaven "P", som er en forkortelse for det latinske navnet på begrepet - pressūra.
Hvis vi snakker om det osmotiske trykket til en væske (balansen mellom trykkinnenfor og utenfor buret), brukes bokstaven "P".
Trykkenheter
I henhold til standardene til det internasjonale SI-systemet, måles det betraktede fysiske fenomenet i pascal (kyrillisk - Pa, latin - Ra).
Basert på trykkformelen viser det seg at én Pa er lik én N (newton – en kraftenhet) delt på én kvadratmeter (en enhet av areal).
I praksis er det imidlertid ganske vanskelig å bruke pascal, siden denne enheten er veldig liten. I denne forbindelse, i tillegg til SI-standardene, kan denne verdien måles på en annen måte.
Nedenfor er de mest kjente analogene. De fleste av dem er mye brukt i det tidligere Sovjetunionen.
- Bars. Én strek er lik 105 Pa.
- Torrs, eller millimeter kvikksølv. Omtrent én Torr tilsvarer 133,3223684 Pa.
- Millimeter vannsøyle.
- Meter vannsøyle.
- Tekniske atmosfærer.
- Fysiske atmosfærer. Én atm er lik 101 325 Pa og 1,033233 at.
- Kilogram-kraft per kvadratcentimeter. Det er også tonn-kraft og gram-kraft. I tillegg er det en analog pundstyrke per kvadrattomme.
Generell formel for press (fysikk i 7. klasse)
Fra definisjonen av en gitt fysisk mengde kan du bestemme metoden for å finne den. Det ser ut som bildet nedenfor.
I den er F kraft, og S er areal. Formelen for å finne trykk er med andre ord dens kraft delt på overflaten den er påpåvirker.
Det kan også skrives slik: P=mg / S eller P=pVg / S. Dermed er denne fysiske størrelsen relatert til andre termodynamiske variabler: volum og masse
For trykk gjelder følgende prinsipp: jo mindre plass som påvirkes av kraften, desto større trykkkraft har den. Hvis imidlertid arealet øker (med samme kraft), reduseres ønsket verdi.
Hydrostatisk trykkformel
Ulike aggregerte tilstander av stoffer sørger for tilstedeværelsen av deres egenskaper som er forskjellige fra hverandre. Basert på dette vil også metodene for å bestemme P i dem være forskjellige.
For eksempel ser formelen for vanntrykk (hydrostatisk) slik ut: P=pgh. Det gjelder også gasser. Den kan imidlertid ikke brukes til å beregne atmosfærisk trykk, på grunn av forskjellen i høyder og lufttettheter.
I denne formelen er p tettheten, g er gravitasjonsakselerasjonen og h er høyden. Basert på dette, jo dypere en gjenstand eller gjenstand synker, jo høyere trykk utøves på den inne i væsken (gassen).
Varianten som vurderes er en tilpasning av det klassiske eksemplet P=F / S.
Hvis vi husker at kraften er lik den deriverte av massen ved fritt fallhastigheten (F=mg), og massen til væsken er den deriverte av volumet med tettheten (m=pV), så kan trykkformelen skrives som P=pVg / S. I dette tilfellet er volumet arealet multiplisert med høyden (V=Sh).
Hvis du setter inn disse dataene, viser det seg at området i telleren ognevneren kan reduseres og utgangen - formelen ovenfor: P=pgh.
Med tanke på trykket i væsker, er det verdt å huske at, i motsetning til faste stoffer, kan overflatelaget ofte være forvrengt i dem. Og dette bidrar i sin tur til dannelsen av ytterligere press.
For slike situasjoner brukes en litt annen trykkformel: P=P0 + 2QH. I dette tilfellet er P0 trykket til det ikke-buede laget, og Q er væskespenningsoverflaten. H er gjennomsnittlig krumning av overflaten, som bestemmes av Laplaces lov: H=½ (1/R1+ 1/R2). Komponentene R1 og R2 er radius for hovedkrumning.
Deltrykk og dets formel
Selv om P=pgh-metoden kan brukes for både væsker og gasser, er det bedre å beregne trykket i sistnevnte på en litt annen måte.
Faktum er at i naturen, som regel, er absolutt rene stoffer ikke så vanlig, fordi blandinger dominerer i det. Og dette gjelder ikke bare væsker, men også gasser. Og som du vet, utøver hver av disse komponentene et forskjellig trykk, k alt parti altrykk.
Det er ganske enkelt å få øye på. Den er lik summen av trykket til hver komponent i blandingen som vurderes (ideell gass).
Av dette følger at parti altrykkformelen ser slik ut: P=P1+ P2+ P3… og så videre, i henhold til antall komponenter.
Det er ofte tider når det er nødvendig å bestemme lufttrykket. Noen utfører imidlertid feilaktig beregninger bare med oksygen i henhold til skjemaet P=pgh. Men luft er en blanding av forskjellige gasser. Den inneholder nitrogen, argon, oksygen og andre stoffer. Basert på dagens situasjon er lufttrykkformelen summen av trykket til alle komponentene. Så du bør ta ovennevnte P=P1+ P2+ P3…
De vanligste trykkmålerne
Til tross for at det ikke er vanskelig å beregne den termodynamiske mengden som vurderes ved å bruke formlene ovenfor, er det noen ganger rett og slett ikke tid til å utføre beregningen. Tross alt må du alltid ta hensyn til mange nyanser. Derfor, for enkelhets skyld, har en rekke enheter blitt utviklet gjennom århundrene for å gjøre dette i stedet for mennesker.
Faktisk er nesten alle enheter av denne typen varianter av et manometer (hjelper med å bestemme trykket i gasser og væsker). Imidlertid er de forskjellige i design, nøyaktighet og omfang.
- Atmosfærisk trykk måles ved hjelp av en trykkmåler k alt et barometer. Hvis det er nødvendig å bestemme vakuumet (det vil si at trykket er under atmosfærisk trykk), brukes en annen versjon av det, en vakuummåler
- For å finne ut blodtrykket til en person, brukes et sfygmomanometer. For de fleste er det bedre kjent som et ikke-invasivt tonometer. Det er mange varianter av slike enheter: fra kvikksølvmekanisk til helautomatisk digital. Nøyaktigheten deres avhenger av materialene de er laget av og hvor de er målt.
- Trykkfall i miljøet (ihtEngelsk - trykkfall) bestemmes ved hjelp av differensi altrykkmålere eller difnamometre (må ikke forveksles med dynamometre).
Typer press
Med tanke på trykket, formelen for å finne det og dets variasjoner for forskjellige stoffer, er det verdt å lære om variantene av denne mengden. Det er fem av dem.
- Absolutt.
- Barometric
- Excess.
- Vakuometrisk.
- Differensial.
Absolute
Dette er navnet på det totale trykket et stoff eller en gjenstand befinner seg under, uten å ta hensyn til påvirkningen fra andre gassformige komponenter i atmosfæren.
Det måles i pascal og er summen av overskudd og atmosfærisk trykk. Det er også forskjellen mellom barometriske og vakuumtyper.
Det beregnes av formelen P=P2 + P3 eller P=P2 - R4.
For referansepunktet for absolutt trykk under forholdene til planeten Jorden, tas trykket inne i beholderen som luften fjernes fra (det vil si klassisk vakuum).
Bare denne typen trykk brukes i de fleste termodynamiske formler.
Barometric
Dette begrepet refererer til atmosfærens trykk (tyngdekraften) på alle gjenstander og gjenstander som finnes i den, inkludert selve jordens overflate. Det er også kjent for de fleste som atmosfærisk.
Den er klassifisert som en termodynamisk parameter, og verdien varierer avhengig av sted og tidspunkt for målingen, samt værforhold og å være over/under havnivå.
Barometrisk trykkverdilik kraftmodulen til atmosfæren på et enhetsområde langs normalen til den.
I en stabil atmosfære er størrelsen på dette fysiske fenomenet lik vekten av en luftsøyle på en base med et areal lik én.
Norm barometertrykk - 101 325 Pa (760 mm Hg ved 0 grader Celsius). Dessuten, jo høyere objektet er fra jordoverflaten, jo lavere blir lufttrykket på det. Hver 8. km reduseres den med 100 Pa.
Takket være denne eiendommen på fjellet, koker vann i vannkoker mye raskere enn hjemme på komfyren. Faktum er at trykket påvirker kokepunktet: med reduksjonen reduseres sistnevnte. Og vice versa. Arbeidet med slike kjøkkenapparater som en trykkoker og en autoklav er bygget på denne eiendommen. Økningen i trykk inne i dem bidrar til at det dannes høyere temperaturer i oppvasken enn i vanlige panner på komfyren.
Den barometriske høydeformelen brukes til å beregne atmosfærisk trykk. Det ser ut som bildet nedenfor.
P er ønsket verdi i høyden, P0 er lufttettheten nær overflaten, g er akselerasjonen for fritt fall, h er høyden over jorden, m er den molare massen til gass, t er temperaturen til systemet, r er den universelle gasskonstanten på 8,3144598 J⁄(mol x K) og e er Euclair-tallet lik 2,71828.
Ofte, i formelen ovenfor for atmosfæretrykk, brukes i stedet for R, Ker Boltzmann-konstanten. Den universelle gasskonstanten uttrykkes ofte i form av produktet ved Avogadro-tallet. Det er mer praktisk for beregninger når antall partikler er gitt i mol.
Når du gjør beregninger, bør du alltid ta hensyn til muligheten for endringer i lufttemperaturen på grunn av endring i den meteorologiske situasjonen eller ved klatring over havet, samt geografisk breddegrad.
Måler og vakuummåler
Forskjellen mellom atmosfærisk trykk og målt omgivelsestrykk kalles overtrykk. Avhengig av resultatet endres navnet på verdien.
Hvis det er positivt, kalles det manometertrykk.
Hvis resultatet er med et minustegn, kalles det vakuum. Det er verdt å huske at det ikke kan være mer enn barometrisk.
Differensial
Denne verdien er trykkforskjellen ved forskjellige målepunkter. Som regel brukes den til å bestemme trykkfallet på ethvert utstyr. Dette gjelder spesielt i oljeindustrien.
Etter å ha funnet ut hva slags termodynamisk størrelse som kalles trykk og med hvilke formler det finnes, kan vi konkludere med at dette fenomenet er veldig viktig, og derfor vil kunnskap om det aldri være overflødig.
