Ang presyon ay isang pisikal na dami na gumaganap ng isang espesyal na papel sa kalikasan at buhay ng tao. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na hindi mahahalata sa mata, ay hindi lamang nakakaapekto sa estado ng kapaligiran, ngunit napakahusay din na nararamdaman ng lahat. Alamin natin kung ano ito, anong mga uri nito ang umiiral at kung paano hanapin ang presyon (formula) sa iba't ibang kapaligiran.
Ano ang tinatawag na pressure sa physics at chemistry
Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang mahalagang thermodynamic na dami, na ipinapahayag bilang ratio ng patayo na puwersa ng presyon sa lugar ng ibabaw kung saan ito kumikilos. Ang phenomenon na ito ay hindi nakadepende sa laki ng system kung saan ito gumagana, samakatuwid ito ay tumutukoy sa masinsinang dami.
Sa isang estado ng equilibrium, ayon sa batas ni Pascal, ang pressure ay pareho para sa lahat ng mga punto sa system.
Sa physics at chemistry, ito ay tinutukoy ng titik na "P", na isang pagdadaglat para sa Latin na pangalan ng terminong - pressūra.
Kung pinag-uusapan natin ang osmotic pressure ng isang likido (ang balanse sa pagitan ng pressuresa loob at labas ng hawla), ang titik na "P" ay ginagamit.
Mga unit ng presyon
Ayon sa mga pamantayan ng International SI system, ang itinuturing na pisikal na phenomenon ay sinusukat sa pascals (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).
Batay sa formula ng presyon, lumalabas na ang isang Pa ay katumbas ng isang N (newton - isang yunit ng puwersa) na hinati sa isang metro kuwadrado (isang yunit ng lawak).
Gayunpaman, sa pagsasagawa, medyo mahirap ilapat ang pascals, dahil napakaliit ng yunit na ito. Kaugnay nito, bilang karagdagan sa mga pamantayan ng SI, ang halagang ito ay maaaring masukat sa ibang paraan.
Sa ibaba ay ang pinakasikat na mga analogue nito. Karamihan sa mga ito ay malawakang ginagamit sa dating USSR.
- Mga Bar. Ang isang bar ay katumbas ng 105 Pa.
- Torrs, o millimeters ng mercury. Tinatayang isang Torr ang katumbas ng 133.3223684 Pa.
- Millimeters ng water column.
- Meter ng water column.
- Mga teknikal na kapaligiran.
- Mga pisikal na kapaligiran. Ang isang atm ay katumbas ng 101,325 Pa at 1.033233 sa.
- Kilogram-force kada square centimeter. Mayroon ding ton-force at gram-force. Bilang karagdagan, mayroong isang analog pound-force bawat square inch.
Pangkalahatang formula para sa pressure (7th grade physics)
Mula sa kahulugan ng isang ibinigay na pisikal na dami, matutukoy mo ang paraan ng paghahanap nito. Kamukha ng larawan sa ibaba.
Sa loob nito, ang F ay puwersa, at ang S ay lugar. Sa madaling salita, ang pormula para sa paghahanap ng presyon ay ang puwersa nito na hinati sa ibabaw na lugar kung saan itonakakaapekto.
Maaari din itong isulat na ganito: P=mg / S o P=pVg / S. Kaya, ang pisikal na dami na ito ay nauugnay sa iba pang thermodynamic variable: volume at mass.
Para sa pressure, nalalapat ang sumusunod na prinsipyo: mas maliit ang puwang na apektado ng puwersa, mas malaki ang dami ng puwersa ng pagpindot na mayroon ito. Kung, gayunpaman, tumaas ang lugar (na may parehong puwersa), bababa ang nais na halaga.
Hydrostatic pressure formula
Iba't ibang pinagsama-samang estado ng mga sangkap, nagbibigay para sa pagkakaroon ng kanilang mga katangian na naiiba sa bawat isa. Batay dito, ang mga paraan para sa pagtukoy ng P sa mga ito ay magkakaiba din.
Halimbawa, ganito ang formula para sa presyon ng tubig (hydrostatic): P=pgh. Nalalapat din ito sa mga gas. Gayunpaman, hindi ito magagamit upang kalkulahin ang presyon ng atmospera, dahil sa pagkakaiba sa mga altitude at densidad ng hangin.
Sa formula na ito, ang p ay ang density, ang g ay ang gravitational acceleration, at ang h ay ang taas. Batay dito, mas malalim ang paglubog ng isang bagay o bagay, mas mataas ang pressure na ibinibigay dito sa loob ng likido (gas).
Ang variant na isinasaalang-alang ay isang adaptasyon ng klasikal na halimbawa P=F / S.
Kung matatandaan natin na ang puwersa ay katumbas ng derivative ng masa sa pamamagitan ng free fall velocity (F=mg), at ang mass ng likido ay ang derivative ng volume ayon sa density (m=pV), kung gayon ang formula ng presyon ay maaaring isulat bilang P=pVg / S. Sa kasong ito, ang volume ay ang lugar na pinarami ng taas (V=Sh).
Kung ilalagay mo ang data na ito, lumalabas na ang lugar sa numerator atang denominator ay maaaring bawasan at ang output - ang formula sa itaas: P=pgh.
Isinasaalang-alang ang presyon sa mga likido, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na, hindi tulad ng mga solido, ang ibabaw na layer ay kadalasang nabaluktot sa kanila. At ito naman, ay nakakatulong sa pagbuo ng karagdagang pressure.
Para sa mga ganitong sitwasyon, ginagamit ang isang bahagyang naiibang pressure formula: P=P0 + 2QH. Sa kasong ito, ang P0 ay ang presyon ng di-curved na layer, at ang Q ay ang liquid tension surface. Ang H ay ang average na curvature ng surface, na tinutukoy ng Laplace's Law: H=½ (1/R1+ 1/R2). Ang mga bahaging R1 at R2 ay ang radii ng principal curvature.
Partial pressure at ang formula nito
Bagaman ang P=pgh na paraan ay naaangkop para sa parehong mga likido at gas, mas mabuting kalkulahin ang presyon sa huli sa bahagyang naiibang paraan.
Ang katotohanan ay na sa likas na katangian, bilang isang panuntunan, ang ganap na dalisay na mga sangkap ay hindi karaniwan, dahil ang mga mixture ay nangingibabaw dito. At nalalapat ito hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gas. At tulad ng alam mo, ang bawat isa sa mga bahaging ito ay nagdudulot ng iba't ibang presyon, na tinatawag na partial pressure.
Medyo madaling makita. Ito ay katumbas ng kabuuan ng presyon ng bawat bahagi ng pinaghalong isinasaalang-alang (ideal na gas).
Mula rito, ganito ang hitsura ng partial pressure formula: P=P1+ P2+ P3… at iba pa, ayon sa bilang ng mga bahagi.
May mga madalas na pagkakataon na kinakailangan upang matukoy ang presyon ng hangin. Gayunpaman, ang ilan ay nagkakamali na nagsasagawa ng mga kalkulasyon lamang sa oxygen ayon sa scheme P=pgh. Ngunit ang hangin ay pinaghalong iba't ibang mga gas. Naglalaman ito ng nitrogen, argon, oxygen at iba pang mga sangkap. Batay sa kasalukuyang sitwasyon, ang air pressure formula ay ang kabuuan ng mga pressure ng lahat ng mga bahagi nito. Kaya, dapat mong kunin ang nasa itaas na P=P1+ P2+ P3…
Pinakakaraniwang pressure gauge
Sa kabila ng katotohanang hindi mahirap kalkulahin ang termodinamikong dami na isinasaalang-alang gamit ang mga formula sa itaas, kung minsan ay walang oras upang isagawa ang pagkalkula. Pagkatapos ng lahat, dapat mong palaging isaalang-alang ang maraming mga nuances. Samakatuwid, para sa kaginhawahan, maraming device ang binuo sa paglipas ng mga siglo upang gawin ito sa halip na mga tao.
Sa katunayan, halos lahat ng device ng ganitong uri ay mga uri ng manometer (tumutulong upang matukoy ang presyon sa mga gas at likido). Gayunpaman, naiiba ang mga ito sa disenyo, katumpakan at saklaw.
- Ang atmospheric pressure ay sinusukat gamit ang pressure gauge na tinatawag na barometer. Kung kinakailangan upang matukoy ang vacuum (iyon ay, ang presyon ay mas mababa sa atmospheric pressure), isa pang bersyon nito, isang vacuum gauge, ang ginagamit.
- Upang malaman ang presyon ng dugo ng isang tao, gumamit ng sphygmomanometer. Para sa karamihan, mas kilala ito bilang isang non-invasive tonometer. Mayroong maraming mga uri ng naturang mga aparato: mula sa mercury mechanical hanggang sa ganap na awtomatikong digital. Ang kanilang katumpakan ay depende sa mga materyales kung saan sila ginawa at kung saan sila sinusukat.
- Bumaba ang presyon sa kapaligiran (ayon saEnglish - pressure drop) ay tinutukoy gamit ang differential pressure gauge o difnamometers (hindi dapat ipagkamali sa mga dynamometer).
Mga uri ng presyon
Kung isasaalang-alang ang presyon, ang formula para sa paghahanap nito at ang mga pagkakaiba-iba nito para sa iba't ibang mga sangkap, ito ay nagkakahalaga ng pag-aaral tungkol sa mga uri ng dami na ito. Lima sila.
- Ganap.
- Barometric
- Sobra.
- Vacuometric.
- Differential.
Ganap
Ito ang pangalan ng kabuuang presyon kung saan matatagpuan ang isang substance o bagay, nang hindi isinasaalang-alang ang impluwensya ng iba pang mga gas na bahagi ng atmospera.
Ito ay sinusukat sa pascals at ang kabuuan ng labis at atmospheric pressure. Ito rin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng barometric at vacuum.
Kinakalkula ito ng formula P=P2 + P3 o P=P2 - R4.
Para sa reference point para sa absolute pressure sa mga kondisyon ng planetang Earth, kinukuha ang pressure sa loob ng container kung saan inaalis ang hangin (iyon ay, classical vacuum).
Ang ganitong uri ng pressure lang ang ginagamit sa karamihan ng mga thermodynamic formula.
Barometric
Ang terminong ito ay tumutukoy sa presyon ng atmospera (gravity) sa lahat ng bagay at bagay na matatagpuan dito, kabilang ang ibabaw ng Earth mismo. Kilala rin ito ng karamihan bilang atmospheric.
Ito ay inuri bilang isang thermodynamic parameter, at ang halaga nito ay nag-iiba depende sa lugar at oras ng pagsukat, gayundin sa mga kondisyon ng panahon at pagiging nasa itaas / ibaba ng antas ng dagat.
Barometric pressure valuekatumbas ng modulus ng puwersa ng atmospera sa isang lugar ng pagkakaisa kasama ang normal dito.
Sa isang matatag na kapaligiran, ang laki ng pisikal na phenomenon na ito ay katumbas ng bigat ng isang haligi ng hangin sa isang base na may sukat na katumbas ng isa.
Norm barometric pressure - 101 325 Pa (760 mm Hg sa 0 degrees Celsius). Bukod dito, mas mataas ang bagay mula sa ibabaw ng Earth, mas mababa ang presyon ng hangin dito. Bawat 8 km ay bumababa ito ng 100 Pa.
Salamat sa property na ito sa kabundukan, ang tubig sa mga kettle ay mas mabilis kumulo kaysa sa bahay sa kalan. Ang katotohanan ay ang presyon ay nakakaapekto sa kumukulo: sa pagbaba nito, bumababa ang huli. At vice versa. Ang gawain ng naturang mga kasangkapan sa kusina bilang isang pressure cooker at isang autoclave ay itinayo sa ari-arian na ito. Ang pagtaas ng presyon sa loob ng mga ito ay nakakatulong sa pagbuo ng mas mataas na temperatura sa mga pinggan kaysa sa mga ordinaryong kawali sa kalan.
Ang barometric altitude formula ay ginagamit upang kalkulahin ang atmospheric pressure. Kamukha ng larawan sa ibaba.
P ay ang gustong halaga sa taas, P0 ay ang density ng hangin malapit sa ibabaw, ang g ay ang free fall acceleration, h ay ang taas sa ibabaw ng Earth, m ay ang molar mass ng gas, t ay ang temperatura ng system, r ay ang unibersal na gas constant na 8.3144598 J⁄(mol x K) at e ang Euclair number na katumbas ng 2.71828.
Kadalasan, sa itaas na atmospheric pressure formula, sa halip na R, K ang ginagamitay ang Boltzmann constant. Ang unibersal na pare-pareho ng gas ay madalas na ipinahayag sa mga tuntunin ng produkto nito sa pamamagitan ng numero ng Avogadro. Ito ay mas maginhawa para sa mga kalkulasyon kapag ang bilang ng mga particle ay ibinigay sa mga moles.
Kapag gumagawa ng mga kalkulasyon, dapat mong palaging isaalang-alang ang posibilidad ng mga pagbabago sa temperatura ng hangin dahil sa pagbabago sa sitwasyong meteorolohiko o kapag umaakyat sa ibabaw ng dagat, gayundin ang heograpikal na latitude.
Gage at vacuum gauge
Ang pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric pressure at sinusukat na ambient pressure ay tinatawag na overpressure. Depende sa resulta, nagbabago ang pangalan ng value.
Kung ito ay positibo, ito ay tinatawag na gauge pressure.
Kung ang resultang nakuha ay may minus sign, ito ay tinatawag na vacuum. Dapat tandaan na hindi ito maaaring higit sa barometric.
Differential
Ang halagang ito ay ang pagkakaiba ng presyon sa iba't ibang mga punto ng pagsukat. Bilang isang tuntunin, ginagamit ito upang matukoy ang pagbaba ng presyon sa anumang kagamitan. Ito ay totoo lalo na sa industriya ng langis.
Napag-isip-isip kung anong uri ng thermodynamic na dami ang tinatawag na pressure at sa kung anong mga formula ito matatagpuan, maaari nating tapusin na ang phenomenon na ito ay napakahalaga, at samakatuwid ang kaalaman tungkol dito ay hindi kailanman magiging kalabisan.
