Pres er en fysisk størrelse, der spiller en særlig rolle i naturen og menneskelivet. Dette fænomen, der er umærkeligt for øjet, påvirker ikke kun miljøets tilstand, men mærkes også meget godt af alle. Lad os finde ud af, hvad det er, hvilke typer der findes, og hvordan man finder trykket (formlen) i forskellige miljøer.
Det der kaldes tryk i fysik og kemi
Dette udtryk refererer til en vigtig termodynamisk størrelse, som udtrykkes som forholdet mellem den vinkelret udøvede trykkraft og det overfladeareal, som den virker på. Dette fænomen afhænger ikke af størrelsen af det system, det opererer i, derfor refererer det til intensive mængder.
I en tilstand af ligevægt, ifølge Pascals lov, er trykket det samme for alle punkter i systemet.
I fysik og kemi er dette betegnet med bogstavet "P", som er en forkortelse for det latinske navn på udtrykket - pressūra.
Hvis vi taler om det osmotiske tryk af en væske (balancen mellem tryki og uden for buret), bruges bogstavet "P".
Trykenheder
I henhold til standarderne for det internationale SI-system måles det betragtede fysiske fænomen i pascal (kyrillisk - Pa, latin - Ra).
Baseret på trykformlen viser det sig, at én Pa er lig med én N (newton - en kraftenhed) divideret med én kvadratmeter (en arealenhed).
I praksis er det dog ret svært at anvende pascal, da denne enhed er meget lille. I denne forbindelse kan denne værdi ud over SI-standarderne måles på en anden måde.
Nedenfor er de mest berømte analoger. De fleste af dem er meget udbredt i det tidligere USSR.
- Bars. Én takt er lig med 105 Pa.
- Torrs eller millimeter kviksølv. Cirka én Torr svarer til 133,3223684 Pa.
- Millimeter vandsøjle.
- Meter af vandsøjle.
- Tekniske atmosfærer.
- Fysiske atmosfærer. Én atm er lig med 101.325 Pa og 1,033233 at.
- Kilogram-kraft pr. kvadratcentimeter. Der er også ton-kraft og gram-kraft. Derudover er der en analog pund-kraft pr. kvadrattomme.
Generel formel for pres (fysik i 7. klasse)
Ud fra definitionen af en given fysisk størrelse kan du bestemme metoden til at finde den. Det ligner billedet nedenfor.
I den er F kraft, og S er areal. Med andre ord er formlen for at finde tryk dens kraft divideret med overfladearealet, hvorpå denpåvirker.
Det kan også skrives sådan: P=mg / S eller P=pVg / S. Således er denne fysiske størrelse relateret til andre termodynamiske variabler: volumen og masse.
For tryk gælder følgende princip: Jo mindre plads, der påvirkes af kraften, desto større mængde af pressekraft har den. Hvis arealet dog øges (med samme kraft), falder den ønskede værdi.
Hydrostatisk trykformel
Forskellige aggregerede tilstande af stoffer sørger for tilstedeværelsen af deres egenskaber, der er forskellige fra hinanden. Baseret på dette vil metoderne til at bestemme P i dem også være forskellige.
For eksempel ser formlen for vandtryk (hydrostatisk) sådan ud: P=pgh. Det gælder også for gasser. Det kan dog ikke bruges til at beregne atmosfærisk tryk på grund af forskellen i højder og lufttætheder.
I denne formel er p massefylden, g er gravitationsaccelerationen, og h er højden. Baseret på dette, jo dybere en genstand eller genstand synker, jo højere tryk udøves der på den inde i væsken (gassen).
Varianten under overvejelse er en tilpasning af det klassiske eksempel P=F / S.
Hvis vi husker, at kraften er lig med den afledte af massen af fritfaldshastigheden (F=mg), og væskens masse er den afledte af volumenet ved densiteten (m=pV), så kan trykformlen skrives som P=pVg / S. I dette tilfælde er volumenet arealet ganget med højden (V=Sh).
Hvis du indsætter disse data, viser det sig, at området i tælleren ognævneren kan reduceres og outputtet - ovenstående formel: P=pgh.
I betragtning af trykket i væsker er det værd at huske på, at i modsætning til faste stoffer kan overfladelaget ofte være forvrænget i dem. Og dette bidrager til gengæld til dannelsen af yderligere pres.
For sådanne situationer bruges en lidt anderledes trykformel: P=P0 + 2QH. I dette tilfælde er P0 trykket af det ikke-buede lag, og Q er væskespændingsoverfladen. H er overfladens gennemsnitlige krumning, som er bestemt af Laplaces lov: H=½ (1/R1+ 1/R2). Komponenterne R1 og R2 er radius for hovedkrumning.
Deltryk og dets formel
Selvom P=pgh-metoden er anvendelig for både væsker og gasser, er det bedre at beregne trykket i sidstnævnte på en lidt anden måde.
Faktum er, at i naturen er absolut rene stoffer som regel ikke særlig almindelige, fordi blandinger er fremherskende i det. Og det gælder ikke kun væsker, men også gasser. Og som du ved, udøver hver af disse komponenter et forskelligt tryk, kaldet parti altryk.
Det er ret nemt at få øje på. Det er lig med summen af trykket af hver komponent i den pågældende blanding (idealgas).
Heraf følger, at parti altryksformlen ser sådan ud: P=P1+ P2+ P3… og så videre, i henhold til antallet af komponenter.
Der er ofte tidspunkter, hvor det er nødvendigt at bestemme lufttrykket. Nogle udfører dog fejlagtigt kun beregninger med ilt efter skemaet P=pgh. Men luft er en blanding af forskellige gasser. Det indeholder nitrogen, argon, oxygen og andre stoffer. Baseret på den aktuelle situation er lufttryksformlen summen af trykket af alle dens komponenter. Så du bør tage ovenstående P=P1+ P2+ P3…
De mest almindelige trykmålere
På trods af det faktum, at det ikke er svært at beregne den termodynamiske mængde, der overvejes, ved hjælp af ovenstående formler, er der nogle gange simpelthen ikke tid til at udføre beregningen. Når alt kommer til alt, skal du altid tage højde for adskillige nuancer. Derfor er der for nemheds skyld blevet udviklet en række enheder gennem århundreder til at gøre dette i stedet for mennesker.
Faktisk er næsten alle enheder af denne art varianter af et manometer (hjælper med at bestemme trykket i gasser og væsker). De adskiller sig dog i design, nøjagtighed og omfang.
- Atmosfærisk tryk måles ved hjælp af en trykmåler kaldet et barometer. Hvis det er nødvendigt at bestemme vakuumet (det vil sige, at trykket er under atmosfærisk tryk), bruges en anden version af det, en vakuummåler.
- For at finde ud af en persons blodtryk, bruges et blodtryksmåler. For de fleste er det bedre kendt som et ikke-invasivt tonometer. Der er mange varianter af sådanne enheder: fra kviksølvmekanisk til fuldautomatisk digital. Deres nøjagtighed afhænger af de materialer, de er lavet af, og hvor de er målt.
- Trykfald i miljøet (ifølgeEngelsk - trykfald) bestemmes ved hjælp af differenstrykmålere eller difnamometre (ikke at forveksle med dynamometre).
Typer af pres
I betragtning af trykket, formlen for at finde det og dets variationer for forskellige stoffer, er det værd at lære om varianterne af denne mængde. Der er fem af dem.
- Absolut.
- Barometric
- Excess.
- Vakuometrisk.
- Differential.
Absolut
Dette er navnet på det samlede tryk, som et stof eller en genstand er placeret under, uden at der tages hensyn til indflydelsen fra andre gasformige komponenter i atmosfæren.
Det måles i pascal og er summen af overskydende og atmosfærisk tryk. Det er også forskellen mellem barometriske og vakuumtyper.
Det beregnes af formlen P=P2 + P3 eller P=P2 - R4.
Til referencepunktet for absolut tryk under planeten Jordens forhold tages trykket inde i beholderen, hvorfra luften fjernes (det vil sige klassisk vakuum).
Kun denne type tryk bruges i de fleste termodynamiske formler.
Barometric
Dette udtryk refererer til atmosfærens tryk (tyngdekraften) på alle genstande og genstande, der findes i den, inklusive selve Jordens overflade. Det er også kendt af de fleste som atmosfærisk.
Den er klassificeret som en termodynamisk parameter, og dens værdi varierer afhængigt af sted og tidspunkt for målingen, samt vejrforhold og at være over/under havoverfladen.
Barometrisk trykværdilig med modulet af atmosfærens kraft på et enhedsområde langs normalen til den.
I en stabil atmosfære er størrelsen af dette fysiske fænomen lig med vægten af en luftsøjle på en base med et areal lig med én.
Norm barometertryk - 101 325 Pa (760 mm Hg ved 0 grader Celsius). Desuden, jo højere objektet er fra Jordens overflade, jo lavere bliver lufttrykket på det. Hver 8. km falder den med 100 Pa.
Takket være denne ejendom i bjergene koger vand i elkedler meget hurtigere end hjemme på komfuret. Faktum er, at trykket påvirker kogepunktet: med dets fald falder sidstnævnte. Og omvendt. Arbejdet med sådanne køkkenapparater som en trykkoger og en autoklave er bygget på denne ejendom. Det øgede tryk inde i dem bidrager til dannelsen af højere temperaturer i opvasken end i almindelige pander på komfuret.
Den barometriske højdeformel bruges til at beregne atmosfærisk tryk. Det ligner billedet nedenfor.
P er den ønskede værdi i højden, P0 er lufttætheden nær overfladen, g er fritfaldsaccelerationen, h er højden over jorden, m er gassens molære masse, t er systemets temperatur, r er den universelle gaskonstant på 8,3144598 J⁄(mol x K) og e er Euclair-tallet lig med 2,71828.
Ofte, i ovenstående atmosfæriske trykformel, bruges K i stedet for Rer Boltzmann-konstanten. Den universelle gaskonstant udtrykkes ofte i form af dets produkt ved Avogadro-tallet. Det er mere bekvemt til beregninger, når antallet af partikler er angivet i mol.
Når du foretager beregninger, bør du altid tage højde for muligheden for ændringer i lufttemperaturen på grund af en ændring i den meteorologiske situation eller ved klatring over havets overflade, samt geografisk breddegrad.
Måler og vakuummåler
Forskellen mellem atmosfærisk tryk og målt omgivende tryk kaldes overtryk. Afhængigt af resultatet ændres navnet på værdien.
Hvis det er positivt, kaldes det manometertryk.
Hvis det opnåede resultat er med et minustegn, kaldes det vakuum. Det er værd at huske på, at det ikke kan være mere end barometrisk.
Differential
Denne værdi er trykforskellen ved forskellige målepunkter. Som regel bruges det til at bestemme trykfaldet på ethvert udstyr. Dette gælder især i olieindustrien.
Efter at have fundet ud af, hvilken slags termodynamisk størrelse der kaldes tryk, og med hvilke formler det findes, kan vi konkludere, at dette fænomen er meget vigtigt, og derfor vil viden om det aldrig være overflødig.
