Basınç, doğada ve insan yaşamında özel bir rol oynayan fiziksel bir niceliktir. Gözle algılanamayan bu fenomen sadece çevrenin durumunu etkilemekle kalmaz, aynı zamanda herkes tarafından çok iyi hissedilir. Ne olduğunu, ne türleri olduğunu ve farklı ortamlardaki basıncı (formülü) nasıl bulacağımızı bulalım.
Fizik ve kimyada basınç denilen şey
Bu terim, dik olarak uygulanan basınç kuvvetinin etki ettiği yüzey alanına oranı olarak ifade edilen önemli bir termodinamik niceliği ifade eder. Bu fenomen, içinde çalıştığı sistemin boyutuna bağlı değildir, bu nedenle yoğun miktarlara atıfta bulunur.
Bir denge durumunda, Pascal yasasına göre, sistemdeki tüm noktalar için basınç aynıdır.
Fizik ve kimyada bu, terimin Latince adı olan pressūra'nın kıs altması olan "P" harfi ile gösterilir.
Bir sıvının ozmotik basıncından bahsediyorsak (basınç arasındaki dengekafesin içinde ve dışında), "P" harfi kullanılır.
Basınç birimleri
Uluslararası SI sisteminin standartlarına göre, dikkate alınan fiziksel fenomen paskal cinsinden ölçülür (Kiril - Pa, Latin - Ra).
Basınç formülüne dayanarak, bir Pa'nın bir N (newton - bir kuvvet birimi) bölü bir metrekareye (bir alan birimi) eşit olduğu ortaya çıktı.
Ancak, pratikte, bu birim çok küçük olduğu için paskalları uygulamak oldukça zordur. Bu konuda SI standartlarına ek olarak bu değer farklı bir şekilde ölçülebilir.
Aşağıda en ünlü analogları bulunmaktadır. Çoğu eski SSCB'de yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Barlar. Bir çubuk 105 Pa'ya eşittir.
- Torrs veya milimetre cıva. Yaklaşık bir Torr, 133.3223684 Pa'ya karşılık gelir.
- Milimetre su sütunu.
- Metre su sütunu.
- Teknik atmosferler.
- Fiziksel atmosferler. Bir atm, 'da 101.325 Pa ve 1.033233'e eşittir.
- Santimetre kare başına kilogram-kuvvet. Ayrıca ton-kuvvet ve gram-kuvvet vardır. Ayrıca, inç kare başına analog pound-force vardır.
Basınç için genel formül (7. sınıf fizik)
Verilen bir fiziksel miktarın tanımından onu bulma yöntemini belirleyebilirsiniz. Aşağıdaki fotoğrafa benziyor.
İçinde, F kuvvettir ve S alandır. Başka bir deyişle, basıncı bulma formülü, kuvvetinin, üzerinde bulunduğu yüzey alanına bölünmesidir.etkiler.
Ayrıca şu şekilde de yazılabilir: P=mg / S veya P=pVg / S. Bu nedenle, bu fiziksel miktar diğer termodinamik değişkenlerle ilgilidir: hacim ve kütle.
Basınç için şu ilke geçerlidir: Kuvvetin etkilediği alan ne kadar küçükse, sahip olduğu baskı kuvveti o kadar büyük olur. Ancak alan artarsa (aynı kuvvetle), istenen değer azalır.
Hidrostatik basınç formülü
Maddelerin farklı toplu halleri, birbirinden farklı özelliklerinin bulunmasını sağlar. Buna dayanarak, içlerinde P belirleme yöntemleri de farklı olacaktır.
Örneğin, su basıncı (hidrostatik) formülü şuna benzer: P=pgh. Gazlar için de geçerlidir. Ancak, yükseklikler ve hava yoğunlukları arasındaki fark nedeniyle atmosfer basıncını hesaplamak için kullanılamaz.
Bu formülde p yoğunluk, g yerçekimi ivmesi ve h yüksekliktir. Buna göre, bir nesne veya nesne ne kadar derine batarsa, sıvının (gazın) içinde ona uygulanan basınç o kadar yüksek olur.
İncelenen varyant, klasik P=F / S örneğinin bir uyarlamasıdır.
Kuvvetin, kütlenin serbest düşme hızı ile türevine (F=mg) eşit olduğunu ve sıvının kütlesinin, yoğunluğun (m=pV) hacminin türevi olduğunu hatırlarsak, o zaman basınç formülü P=pVg / S olarak yazılabilir. Bu durumda hacim, alan ile yükseklik (V=Sh) çarpımıdır.
Bu verileri eklerseniz, paydaki alan vepayda az altılabilir ve çıktı - yukarıdaki formül: P=pgh.
Sıvılardaki basınç göz önüne alındığında, katıların aksine, yüzey tabakasının genellikle bunlarda bozulabileceğini hatırlamakta fayda var. Bu da ek basınç oluşumuna katkıda bulunur.
Bu tür durumlar için biraz farklı bir basınç formülü kullanılır: P=P0 + 2QH. Bu durumda P0 eğri olmayan tabakanın basıncıdır ve Q, sıvı gerilim yüzeyidir. H, Laplace Yasası ile belirlenen yüzeyin ortalama eğriliğidir: H=½ (1/R1+ 1/R2). R1 ve R2 bileşenleri temel eğriliğin yarıçaplarıdır.
Kısmi basınç ve formülü
P=pgh yöntemi hem sıvılar hem de gazlar için geçerli olsa da, gazlardaki basıncı biraz farklı bir şekilde hesaplamak daha iyidir.
Gerçek şu ki, doğada, kural olarak, kesinlikle saf maddeler çok yaygın değildir, çünkü içinde karışımlar baskındır. Ve bu sadece sıvılar için değil, gazlar için de geçerlidir. Ve bildiğiniz gibi, bu bileşenlerin her biri kısmi basınç adı verilen farklı bir basınç uygular.
Tespit etmek oldukça kolaydır. Söz konusu karışımın her bir bileşeninin basıncının toplamına eşittir (ideal gaz).
Bundan, kısmi basınç formülü şöyle görünür: P=P1+ P2+ P3… ve benzeri, bileşen sayısına göre.
Genellikle hava basıncını belirlemenin gerekli olduğu zamanlar vardır. Bununla birlikte, bazıları yanlışlıkla P=pgh şemasına göre yalnızca oksijenle hesaplamalar yapar. Ancak hava, farklı gazların bir karışımıdır. Azot, argon, oksijen ve diğer maddeleri içerir. Mevcut duruma göre, hava basıncı formülü, tüm bileşenlerinin basınçlarının toplamıdır. Yani, yukarıdaki P=P1+ P2+ P3… almalısınız.
En yaygın basınç göstergeleri
Yukarıdaki formülleri kullanarak ele alınan termodinamik miktarı hesaplamanın zor olmamasına rağmen, bazen hesaplamayı yapmak için zaman yoktur. Sonuçta, her zaman sayısız nüansı dikkate almalısınız. Bu nedenle, kolaylık sağlamak için yüzyıllar boyunca bunu yapmak için insanlar yerine bir dizi cihaz geliştirilmiştir.
Aslında bu tür cihazların neredeyse tamamı birer manometre çeşididir (gazlarda ve sıvılarda basıncı belirlemeye yardımcı olur). Ancak tasarım, doğruluk ve kapsam açısından farklılık gösterirler.
- Atmosferik basınç, barometre adı verilen bir basınç göstergesi kullanılarak ölçülür. Vakumu belirlemek gerekirse (yani basınç atmosfer basıncının altındadır), bunun başka bir versiyonu olan bir vakum ölçer kullanılır.
- Kişinin tansiyonunu öğrenmek için tansiyon aleti kullanılır. Çoğu kişi için, invaziv olmayan bir tonometre olarak bilinir. Bu tür cihazların birçok çeşidi vardır: cıvalı mekanikten tam otomatik dijitale. Doğrulukları, yapıldıkları malzemelere ve nerede ölçüldüklerine bağlıdır.
- Ortamdaki basınç düşer (Türkçe - basınç düşüşü), diferansiyel basınç göstergeleri veya difnamometreler kullanılarak belirlenir (dinamometrelerle karıştırılmamalıdır).
Baskı türleri
Basınç, onu bulma formülü ve farklı maddeler için varyasyonları göz önüne alındığında, bu miktarın çeşitlerini öğrenmeye değer. Beş tane var.
- Mutlak.
- Barometrik
- Aşırı.
- Vakuometrik.
- Farklı.
Mutlak
Bu, atmosferdeki diğer gaz halindeki bileşenlerin etkisini hesaba katmadan, bir maddenin veya nesnenin bulunduğu toplam basıncın adıdır.
Paskal cinsinden ölçülür ve fazlalık ile atmosfer basıncının toplamıdır. Aynı zamanda barometrik ve vakum türleri arasındaki farktır.
P=P2 + P3 veya P=P2 formülüyle hesaplanır - R4.
Dünya gezegeninin koşullarında mutlak basınç için referans noktası olarak, havanın çıkarıldığı kabın içindeki basınç (yani klasik vakum) alınır.
Çoğu termodinamik formülde yalnızca bu tür basınç kullanılır.
Barometrik
Bu terim, Dünya'nın yüzeyi de dahil olmak üzere, içinde bulunan tüm nesneler ve nesneler üzerindeki atmosferin (yerçekimi) basıncını ifade eder. Çoğu kişi tarafından atmosferik olarak da bilinir.
Termodinamik bir parametre olarak sınıflandırılır ve değeri, ölçüm yeri ve zamanının yanı sıra hava şartlarına ve deniz seviyesinin üstünde / altında olmasına bağlı olarak değişir.
Barometrik basınç değeriatmosferin normali boyunca birlik alanı üzerindeki kuvvet modülüne eşittir.
Kararlı bir atmosferde, bu fiziksel olgunun büyüklüğü, alanı bire eşit olan bir taban üzerindeki bir hava sütununun ağırlığına eşittir.
Norm barometrik basınç - 101 325 Pa (0 santigrat derecede 760 mm Hg). Ayrıca, nesne Dünya yüzeyinden ne kadar yüksekse, üzerindeki hava basıncı o kadar düşük olur. Her 8 km'de 100 Pa azalır.
Dağlardaki bu özellik sayesinde su ısıtıcısındaki su, evde ocakta olduğundan çok daha hızlı kaynar. Gerçek şu ki, basınç kaynama noktasını etkiler: azalmasıyla ikincisi azalır. Ve tam tersi. Düdüklü tencere ve otoklav gibi mutfak aletlerinin çalışması bu mülk üzerine inşa edilmiştir. İçlerindeki basıncın artması, ocaktaki sıradan tavalara göre bulaşıklarda daha yüksek sıcaklıkların oluşmasına katkıda bulunur.
Barometrik yükseklik formülü, atmosferik basıncı hesaplamak için kullanılır. Aşağıdaki fotoğrafa benziyor.
P yükseklikte istenen değerdir, P0 yüzeye yakın hava yoğunluğudur, g serbest düşüş ivmesidir, h Dünya'nın üzerindeki yüksekliktir, m gazın molar kütlesi, t sistemin sıcaklığıdır, r, 8.3144598 J⁄(mol x K) evrensel gaz sabitidir ve e, 2.71828'e eşit Euclair sayısıdır.
Genellikle, yukarıdaki atmosferik basınç formülünde R yerine K kullanılırBoltzmann sabitidir. Evrensel gaz sabiti genellikle ürünü cinsinden Avogadro sayısı ile ifade edilir. Parçacık sayısı mol olarak verildiğinde hesaplamalar için daha uygundur.
Hesaplama yaparken, meteorolojik durumdaki bir değişiklikten veya deniz seviyesinden yukarı çıkarken ve ayrıca coğrafi enlemden dolayı hava sıcaklığındaki değişiklik olasılığını her zaman hesaba katmalısınız.
Gage ve vakum ölçer
Atmosferik basınç ile ölçülen ortam basıncı arasındaki farka aşırı basınç denir. Sonuca bağlı olarak değerin adı değişir.
Pozitif ise buna gösterge basıncı denir.
Elde edilen sonuç eksi işaretli ise buna vakum denir. Barometrikten daha fazlası olamayacağını hatırlamakta fayda var.
Farklı
Bu değer, farklı ölçüm noktalarındaki basınç farkıdır. Kural olarak, herhangi bir ekipmandaki basınç düşüşünü belirlemek için kullanılır. Bu özellikle petrol endüstrisinde geçerlidir.
Ne tür bir termodinamik niceliğin basınç olarak adlandırıldığını ve hangi formüllerle bulunduğunu anladıktan sonra, bu fenomenin çok önemli olduğu ve bu nedenle onunla ilgili bilginin asla gereksiz olmayacağı sonucuna varabiliriz.
