Pritisak je fizička veličina koja igra posebnu ulogu u prirodi i ljudskom životu. Ova pojava, neprimjetna za oko, ne samo da utječe na stanje okoline, već je i svi vrlo dobro osjećaju. Hajde da shvatimo šta je to, koje vrste postoje i kako pronaći pritisak (formulu) u različitim okruženjima.
Šta se u fizici i hemiji zove pritisak
Ovaj termin se odnosi na važnu termodinamičku veličinu, koja se izražava kao omjer sile pritiska okomito na površinu na koju djeluje. Ova pojava ne zavisi od veličine sistema u kojem funkcioniše, pa se odnosi na intenzivne količine.
U stanju ravnoteže, prema Pascalovom zakonu, pritisak je isti za sve tačke u sistemu.
U fizici i hemiji, ovo se označava slovom "P", što je skraćenica za latinski naziv termina - pressūra.
Ako govorimo o osmotskom pritisku tečnosti (ravnoteža između pritiskaunutar i izvan kaveza), koristi se slovo "P".
Jedinice pritiska
Prema standardima međunarodnog SI sistema, razmatrana fizička pojava se mjeri u paskalima (ćirilica - Pa, latinica - Ra).
Na osnovu formule za pritisak, ispada da je jedan Pa jednak jednom N (njutn - jedinica sile) podijeljen sa jednim kvadratnim metrom (jedinicom površine).
Međutim, u praksi je prilično teško primijeniti paskali, jer je ova jedinica vrlo mala. U tom smislu, pored SI standarda, ova vrijednost se može mjeriti na drugačiji način.
U nastavku su njegovi najpoznatiji analozi. Većina njih se široko koristi u bivšem SSSR-u.
- Bars. Jedan bar je jednak 105 Pa.
- Tori, ili milimetri žive. Približno jedan Torr odgovara 133,3223684 Pa.
- Milimetri vodenog stuba.
- Metar vodenog stuba.
- Tehnička atmosfera.
- Fizičke atmosfere. Jedan atm je jednak 101,325 Pa i 1,033233 at.
- Kilogram-sila po kvadratnom centimetru. Postoje i tona-sila i gram-sila. Dodatno, postoji analogna sila funte po kvadratnom inču.
Opšta formula za pritisak (7. razred fizike)
Iz definicije date fizičke veličine, možete odrediti način njenog pronalaženja. Izgleda kao na slici ispod.
U njemu, F je sila, a S je površina. Drugim riječima, formula za pronalaženje pritiska je njegova sila podijeljena površinom na kojoj se nalaziutiče.
Može se napisati i ovako: P=mg / S ili P=pVg / S. Dakle, ova fizička veličina je povezana sa drugim termodinamičkim varijablama: zapreminom i masom.
Za pritisak se primjenjuje sljedeći princip: što je manji prostor na koji djeluje sila, to je veći iznos sile pritiska. Ako se, međutim, površina povećava (s istom silom), željena vrijednost se smanjuje.
formula hidrostatskog pritiska
Različita agregatna stanja supstanci, obezbeđuju prisustvo njihovih svojstava koja se međusobno razlikuju. Na osnovu toga, metode za određivanje P u njima će također biti različite.
Na primjer, formula za pritisak vode (hidrostatski) izgleda ovako: P=pgh. To se odnosi i na gasove. Međutim, ne može se koristiti za izračunavanje atmosferskog pritiska, zbog razlike u visinama i gustoći vazduha.
U ovoj formuli, p je gustina, g je gravitaciono ubrzanje, a h je visina. Na osnovu toga, što dublje neki predmet ili predmet tone, to je veći pritisak koji se na njega vrši unutar tečnosti (gasa).
Varijanta koja se razmatra je adaptacija klasičnog primjera P=F / S.
Ako se sjetimo da je sila jednaka derivatu mase po brzini slobodnog pada (F=mg), a masa tekućine je derivat zapremine po gustini (m=pV), tada se formula pritiska može napisati kao P=pVg / S. U ovom slučaju, zapremina je površina pomnožena sa visinom (V=Sh).
Ako unesete ovaj podatak, ispada da je površina u brojiocu iimenilac se može smanjiti, a rezultat - gornja formula: P=pgh.
S obzirom na pritisak u tečnostima, vredi zapamtiti da, za razliku od čvrstih materija, površinski sloj u njima često može biti izobličen. A ovo, zauzvrat, doprinosi stvaranju dodatnog pritiska.
Za takve situacije koristi se malo drugačija formula pritiska: P=P0 + 2QH. U ovom slučaju P0 je pritisak nezakrivljenog sloja, a Q je površina zatezanja tekućine. H je prosječna zakrivljenost površine, koja je određena Laplaceovim zakonom: H=½ (1/R1+ 1/R2). Komponente R1 i R2 su poluprečnici glavne krivine.
Parcijalni pritisak i njegova formula
Iako je metoda P=pgh primjenjiva i za tekućine i za plinove, bolje je izračunati pritisak u potonjem na malo drugačiji način.
Činjenica je da u prirodi, po pravilu, apsolutno čiste supstance nisu baš česte, jer u njoj preovlađuju mješavine. I to se ne odnosi samo na tečnosti, već i na gasove. I kao što znate, svaka od ovih komponenti vrši drugačiji pritisak, koji se naziva parcijalni pritisak.
Prilično je lako uočiti. On je jednak zbiru pritiska svake komponente mešavine koja se razmatra (idealni gas).
Iz ovoga sledi da formula parcijalnog pritiska izgleda ovako: P=P1+ P2+ P3… i tako dalje, prema broju komponenti.
Često se dešavaju situacije kada je potrebno odrediti pritisak vazduha. Međutim, neki greškom provode proračune samo s kisikom prema shemi P=pgh. Ali vazduh je mešavina različitih gasova. Sadrži dušik, argon, kisik i druge tvari. Na osnovu trenutne situacije, formula vazdušnog pritiska je zbir pritisaka svih njegovih komponenti. Dakle, trebali biste uzeti gore navedeno P=P1+ P2+ P3…
Najčešći manometri
Uprkos činjenici da nije teško izračunati termodinamičku količinu koja se razmatra korištenjem gornjih formula, ponekad jednostavno nema vremena za izračun. Uostalom, uvijek morate uzeti u obzir brojne nijanse. Stoga, radi praktičnosti, vekovima su razvijeni brojni uređaji koji to rade umesto ljudi.
U stvari, skoro svi uređaji ove vrste su varijante manometra (pomaže u određivanju pritiska u gasovima i tečnostima). Međutim, razlikuju se po dizajnu, preciznosti i obimu.
- Atmosferski pritisak se meri pomoću manometra koji se zove barometar. Ako je potrebno odrediti vakuum (tj. pritisak je ispod atmosferskog), koristi se druga njegova verzija, vakuum mjerač.
- Da bi se utvrdio krvni pritisak neke osobe, koristi se tlakomjer. Većini je poznatiji kao neinvazivni tonometar. Postoji mnogo varijanti takvih uređaja: od živinih mehaničkih do potpuno automatskih digitalnih. Njihova tačnost zavisi od materijala od kojih su napravljeni i gde se mere.
- Pad pritiska u okolini (premaengleski - pad pritiska) određuju se pomoću diferencijalnih manometara ili difnamometara (ne brkati se sa dinamometrima).
Vrste pritiska
Uzimajući u obzir pritisak, formulu za njegovo pronalaženje i njegove varijacije za različite supstance, vrijedi naučiti o varijantama ove količine. Ima ih pet.
- Apsolutno.
- Barometric
- višak.
- Vakuometrijski.
- Diferencijal.
Apsolutno
Ovo je naziv ukupnog pritiska pod kojim se supstanca ili predmet nalazi, bez uzimanja u obzir uticaja drugih gasovitih komponenti atmosfere.
Mjeri se u paskalima i predstavlja zbir viška i atmosferskog pritiska. To je također razlika između barometrijskog i vakuumskog tipa.
Izračunava se po formuli P=P2 + P3 ili P=P2 - R4.
Za referentnu tačku za apsolutni pritisak u uslovima planete Zemlje uzima se pritisak unutar posude iz koje se uklanja vazduh (tj. klasični vakuum).
Samo ovaj tip pritiska se koristi u većini termodinamičkih formula.
Barometric
Ovaj termin se odnosi na pritisak atmosfere (gravitaciju) na sve objekte i objekte koji se nalaze u njoj, uključujući i površinu same Zemlje. Većini je poznat i kao atmosferski.
Klasifikuje se kao termodinamički parametar, a njegova vrijednost varira u zavisnosti od mjesta i vremena mjerenja, kao i vremenskih uslova i visine/ispod nivoa mora.
Vrijednost barometarskog pritiskajednak modulu sile atmosfere na površini jedinice duž normale na nju.
U stabilnoj atmosferi, veličina ovog fizičkog fenomena jednaka je težini stupca zraka na bazi čija je površina jednaka jedan.
Normalni barometarski pritisak - 101 325 Pa (760 mm Hg na 0 stepeni Celzijusa). Štaviše, što je objekat viši od površine Zemlje, to je niži vazdušni pritisak na njega. Svakih 8 km smanjuje se za 100 Pa.
Zahvaljujući ovom imanju u planini, voda u kotlićima ključa mnogo brže nego kod kuće na šporetu. Činjenica je da pritisak utječe na točku ključanja: s njegovim smanjenjem, potonji se smanjuje. I obrnuto. Na ovom imanju izgrađen je rad kuhinjskih aparata kao što su ekspres lonac i autoklav. Povećanje pritiska u njima doprinosi stvaranju viših temperatura u posudama nego u običnim tiganjima na šporetu.
Formula barometrijske visine koristi se za izračunavanje atmosferskog pritiska. Izgleda kao na slici ispod.
P je željena vrijednost na visini, P0 je gustina zraka blizu površine, g je ubrzanje slobodnog pada, h je visina iznad Zemlje, m je molarna masa gasa, t je temperatura sistema, r je univerzalna gasna konstanta od 8,3144598 J⁄(mol x K) i e je Euclairov broj jednak 2,71828.
Često se u gornjoj formuli za atmosferski pritisak umjesto R koristi Kje Boltzmannova konstanta. Univerzalna plinska konstanta se često izražava u smislu njenog proizvoda Avogadrovim brojem. Pogodnije je za proračune kada je broj čestica dat u molovima.
Prilikom proračuna uvijek treba uzeti u obzir mogućnost promjene temperature zraka zbog promjene meteorološke situacije ili prilikom penjanja iznad nivoa mora, kao i geografsku širinu..
Mjerač i vakuum mjerač
Razlika između atmosferskog pritiska i izmerenog pritiska okoline naziva se nadpritisak. U zavisnosti od rezultata, naziv vrijednosti se mijenja.
Ako je pozitivan, to se zove manometar.
Ako je dobijeni rezultat sa predznakom minus, naziva se vakuum. Vrijedi zapamtiti da ne može biti više od barometarskog.
Diferencijal
Ova vrijednost je razlika u tlaku na različitim mjernim točkama. U pravilu se koristi za određivanje pada tlaka na bilo kojoj opremi. Ovo se posebno odnosi na naftnu industriju.
Nakon što smo shvatili koja se vrsta termodinamičke veličine naziva tlakom i po kojim formulama se ona nalazi, možemo zaključiti da je ovaj fenomen veoma važan, pa stoga znanje o njemu nikada neće biti suvišno.
