Co to jest mierzone ciśnienie w fizyce, jednostki ciśnienia

Wyobraź sobie wypełniony powietrzem, uszczelniony cylinder z tłokiem zamontowanym na górze. Jeśli zaczniesz naciskać tłok, to objętość powietrza w cylindrze zacznie się zmniejszać, cząsteczki powietrza będą coraz intensywniej zderzać się ze sobą iz tłokiem, a ciśnienie sprężonego powietrza na tłok wzrośnie.

Jeśli tłok zostanie teraz nagle zwolniony, sprężone powietrze popchnie go gwałtownie w górę. Stanie się tak, ponieważ przy stałej powierzchni tłoka siła działająca na tłok od strony sprężonego powietrza będzie rosła. Powierzchnia tłoka pozostaje niezmieniona, ale siła cząsteczek gazu wzrasta, a ciśnienie odpowiednio wzrasta.

Albo inny przykład. Mężczyzna stoi na ziemi, stojąc na obu nogach. W tej pozycji osoba jest wygodna, nie odczuwa dyskomfortu. Ale co, jeśli ta osoba zdecyduje się stanąć na jednej nodze? Zgina jedną nogę w kolanie i teraz spoczywa na ziemi tylko jedną nogą. W tej pozycji osoba odczuje pewien dyskomfort, ponieważ nacisk na nogę wzrósł i około 2 razy.Dlaczego? Ponieważ obszar, przez który siła grawitacji popycha teraz człowieka na ziemię, zmniejszył się 2 razy. Oto przykład tego, czym jest presja i jak łatwo można ją wykryć w życiu codziennym.

Presja fizyczna

Z punktu widzenia fizyki ciśnienie jest wielkością fizyczną, która jest liczbowo równa sile działającej prostopadle do powierzchni na jednostkę powierzchni danej powierzchni. Dlatego, aby określić nacisk w określonym punkcie na powierzchnię, normalny składnik siły przyłożonej do powierzchni jest dzielony przez powierzchnię małego elementu powierzchniowego, na który działa ta siła. Aby określić średnie ciśnienie na całym obszarze, normalny składnik siły działającej na powierzchnię należy podzielić przez całkowitą powierzchnię tej powierzchni.

Paskal (Pa)

Ciśnienie jest mierzone w NE w paskalach (Pa). Ta jednostka miary ciśnienia została nazwana na cześć francuskiego matematyka, fizyka i pisarza Blaise'a Pascala, autora podstawowego prawa hydrostatyki - prawa Pascala, które mówi, że ciśnienie cieczy lub gazu jest przenoszone do dowolnego punktu bez zmian we wszystkich kierunki. Po raz pierwszy jednostka ciśnienia „Pascal” została wprowadzona do obiegu we Francji w 1961 roku, zgodnie z dekretem o jednostkach, trzy wieki po śmierci naukowca.

Jeden paskal jest równy ciśnieniu wywołanemu przez siłę jednego niutona równomiernie rozłożoną i skierowaną prostopadle do powierzchni jednego metra kwadratowego.

Paskale mierzą nie tylko ciśnienie mechaniczne (naprężenie mechaniczne), ale także moduł sprężystości, moduł Younga, moduł objętościowy, granicę plastyczności, granicę proporcjonalności, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścinanie, ciśnienie akustyczne i ciśnienie osmotyczne. Tradycyjnie Pascale wyrażają najważniejsze właściwości mechaniczne materiałów w odpornym materiale.

Atmosfera techniczna (at), fizyczna (atm), kilogram siły na centymetr kwadratowy (kgf / cm2)

Oprócz Pascala do pomiaru ciśnienia używane są inne (poza systemem) jednostki. Jedną z tych jednostek jest „atmosfera” (c). Ciśnienie w jednej atmosferze jest w przybliżeniu równe ciśnieniu atmosferycznemu na powierzchni Ziemi na poziomie Oceanu Światowego. Dzisiaj „atmosfera” rozumiana jest jako atmosfera techniczna (c).

Atmosfera techniczna (at) to ciśnienie generowane przez siłę na kilogram (kgf) równomiernie rozłożoną na powierzchni jednego centymetra kwadratowego. Z kolei jeden kilogram siły jest równy sile grawitacji działającej na ciało o masie jednego kilograma w warunkach przyspieszenia grawitacyjnego równego 9,80665 m/s2. Zatem jeden kilogram siły jest równy 9,80665 niutonów, a 1 atmosfera jest dokładnie równa 98066,5 Pa. 1 przy = 98066,5 Pa.

Na przykład w atmosferach mierzy się ciśnienie w oponach samochodowych, na przykład zalecane ciśnienie w oponach autobusu pasażerskiego GAZ-2217 wynosi 3 atmosfery.

Istnieje również „atmosfera fizyczna” (atm), zdefiniowana jako ciśnienie słupa rtęci o wysokości 760 mm u podstawy, przy czym gęstość rtęci wynosi 13 595,04 kg/m3, w temperaturze 0°C i w warunkach przyspieszenie grawitacyjne, równe 9,80665 m / s2.Okazuje się więc, że 1 atm = 1,033233 przy ciśnieniu = 101 325 Pa.

Jeśli chodzi o kilogram siły na centymetr kwadratowy (kgf / cm2), ta niesystematyczna jednostka ciśnienia odpowiada z dobrą dokładnością normalnemu ciśnieniu atmosferycznemu, co czasami jest wygodne do oceny różnych efektów.

Bar (bar), bar

Na zewnątrz jednostki systemowej „bar” odpowiada w przybliżeniu jednej atmosferze, ale dokładniej – dokładnie 100 000 Pa. W systemie SGS 1 bar to 1 000 000 dyn/cm2. Wcześniej nazwa „bar” była noszona przez jednostkę zwaną obecnie „bar” i była równa 0,1 Pa lub w systemie CGS 1 bar = 1 dyn / cm2. Słowa „bar”, „bar” i „barometr” pochodzą od tego samego greckiego słowa oznaczającego „wagę”.

Często jednostka mbar (milibar), równa 0,001 bara, jest używana do pomiaru ciśnienia atmosferycznego w meteorologii. A do pomiaru ciśnienia na planetach, gdzie atmosfera jest bardzo cienka — μbar (mikrobar), równy 0,000001 bara. Na manometrach technicznych skala jest najczęściej wyskalowana w słupkach.

Milimetr słupa rtęci (mmHg), milimetr słupa wody (mmHg)

Niemilimetrowa jednostka rtęci jest równa 101325/760 = 133,3223684 Pa. Jest oznaczony „mm Hg”, ale czasami jest oznaczony jako „tor” - na cześć włoskiego fizyka, ucznia Galileusza, Evangelista Torricelli, autora koncepcji ciśnienia atmosferycznego.

Urządzenie powstało w związku z wygodnym sposobem pomiaru ciśnienia atmosferycznego za pomocą barometru, w którym słupek rtęci znajduje się w równowadze pod wpływem ciśnienia atmosferycznego. Rtęć ma dużą gęstość około 13 600 kg/m3 i niską prężność pary nasyconej w temperaturze pokojowej, dlatego rtęć została wybrana jednocześnie do barometrów.

Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne wynosi około 760 mm Hg i to właśnie ta wartość jest obecnie uważana za normalne ciśnienie atmosferyczne, równe 101325 Pa lub jednej atmosferze fizycznej, 1 atm. Oznacza to, że 1 milimetr słupa rtęci to 101325/760 paskali.

W milimetrach słupa rtęci mierzy się ciśnienie w medycynie, meteorologii i nawigacji lotniczej. W medycynie ciśnienie krwi mierzy się w mm Hg, w technologii próżniowej przyrządy do pomiaru ciśnienia są wyskalowane w mmHg wraz z kreskami. Czasami piszą nawet tylko 25 mikronów, co oznacza mikrony słupa rtęci, jeśli chodzi o ewakuację, a pomiary ciśnienia wykonuje się próżniomierzami.

W niektórych przypadkach stosuje się milimetry słupa wody, a następnie 13,59 mm słupa wody = 1 mm Hg. Czasami jest to bardziej celowe i wygodne. Milimetr słupa wody, podobnie jak milimetr słupa rtęci, jest jednostką poza układem, równą z kolei ciśnieniu hydrostatycznemu 1 mm słupa wody, jakie ten słupek wywiera na płaską podstawę przy temperaturze słupa wody 4 °C.