Формула за налягане на въздух, пари, течност или твърдо вещество. Как да намерим натиск (формула)?

Натискът е физическо количество, което играе специална роля в природата и човешкия живот. Този невидим феномен не само засяга състоянието на околната среда, но и много добре се чувства от всички. Нека да разберем какво е това, какви видове съществуват и как да намерим натиска (формулата) в различни среди.

Какво се нарича натиск във физиката и химията

Този термин се отнася до важно термодинамично количество, което се изразява в съотношението на перпендикулярната сила на налягането, приложено към повърхността, върху която действа. Това явление не зависи от размера на системата, в която работи, поради което се отнася до интензивни количества.

В състояние на равновесие, според закона на Паскал, натискът е еднакъв за всички точки в системата.

Във физиката и химията това се отбелязва с помощта на буквата "P", която е съкращение на латинското наименование на термина - pressūra.

Ако говорим за осмотичното налягане на течността (баланса между налягането вътре и извън клетката), се използва буквата "P".

Единици на налягане

Съгласно стандартите на международната система SI, разглежданото физическо явление се измерва в паскали (кирилица - Pa, Latin - Ra).

Въз основа на формулата за натиск, се оказва, че един Pa е равен на един H (новтон - единица сила), разделен на един квадратен метър (единица площ).

На практика обаче е трудно да се използва паскал, тъй като това устройство е много малко. В тази връзка, в допълнение към стандартите на системата SI, тази стойност може да бъде измерена по различен начин.

По-долу са най-известните аналози. Повечето от тях се използват широко в района на бившия СССР.

• решетки. Една лента е равна на 105 Ра.
• Torrs или милиметри живак. Приблизително един torr съответства на 133, 3223684 Pa.
• Милиметрови водни колони.
• Метри на водна колона.
• Техническа атмосфера
• Физически атмосфери. Един атом е 101 325 Ра и 1.033233 при.
• Килограмова сила на квадратен сантиметър. Също така, има тон-сила и грам-сила. Освен това има аналог на паунда на квадратен инч.

Общата формула на натиск (физика на 7-ми клас)

От определението на дадено физическо количество можете да определите начина, по който се намира. Това изглежда така на снимката по-долу.

В него F е силата, а S е областта. С други думи, формулата за намиране на налягането е неговата сила, разделена на площта, към която действа.

Тя може също да бъде написана като P = mg / S или P = pVg / S. Така, това физическо количество се свързва с други термодинамични променливи: обем и маса.

Принципът се прилага по отношение на налягането: колкото по-малко е пространството, което се влияе от силата, толкова по-голяма е необходимата сила на притискане. Ако обаче площта се увеличава (при същата сила), желаната стойност намалява.

Формулата на хидростатичното налягане

Различните агрегатни състояния на вещества осигуряват наличието на различни свойства един от друг. Изхождайки от това, методите за определяне на Р в тях също ще бъдат различни.

Например, формулата за водно налягане (хидростатично) изглежда така: P = pgh. Той е приложим и за газове. Въпреки това не може да се използва за изчисляване на атмосферното налягане поради разликата в надморската височина и плътността на въздуха.

В тази формула, p е плътността, g е ускорението, дължащо се на гравитацията, а h е височината. Като се започне от това, колкото по-дълбоко е обектът или обектът потънат, толкова по-голямо е налягането, упражнявано върху него в течността (газ).

Разглежданият вариант е адаптация на класическия пример P = F / S.

Ако се припомни, че производното на силата е равна на масата на свободен скоростта на падане (F = мг) и течната маса - производно на плътност обем (т = PV), налягането на формулата може да бъде записано като Р = PVG / С. Обемът - е площ, умножена по височина (V = Sh).

Ако вмъкнете тези данни, ще получите, че областта в числителя и знаменателя може да бъде съкратена и горната формула се извежда на изхода: P = pgh.

Имайки предвид налягането в течностите, си струва да си припомним, че за разлика от твърдите вещества, често е възможно те да се огъват на повърхността. Това, от своя страна, допринася за формирането на допълнителен натиск.

При такива ситуации се използва малко по-различна формула: P = P₀ + 2QH. В този случай P₀ - налягането на не-извит слой и Q е повърхността на напрежението на течността. H е средната кривина на повърхността, която се определя от закона Лаплас: H = frac12- (1 / R₁+ 1 / R₂). Компонентите на R₁ и R₂ Има радиуси на основната кривина.

Частично налягане и неговата формула

Въпреки че методът P = pgh е приложим както за течности, така и за газове, по-добре е да се изчисли налягането в последния по малко по-различен начин.

Факт е, че в природата, като правило, не абсолютно често има абсолютно чисти вещества, след като всички преобладаващи смеси в нея. Това важи не само за течности, но и за газове. И както знаете, всеки от тези компоненти изпълнява различен натиск, наречен частичен.

Да го дефинираш е съвсем проста. Тя е равна на сумата на налягането на всеки компонент от разглежданата смес (идеален газ).

От това следва, че формулата за парциално налягане изглежда така: P = P₁+ P₂+ P₃hellip и т.н., в зависимост от броя съставки.

Често има случаи, когато е необходимо да се определи налягането на въздуха. Обаче някои грешно извършват изчисления само с кислород, съгласно схемата P = pgh. Само въздухът е смес от различни газове. Той съдържа азот, аргон, кислород и други вещества. Въз основа на настоящата ситуация, формулата на въздушното налягане е сумата от налягането на всичките й компоненти. Така че, трябва да вземете по-горе P = P₁+ P₂+ P₃...

Най-често срещаните устройства за измерване на налягането

Въпреки факта, че не е трудно да се изчисли термодинамичното количество, което се разглежда от гореспоменатите формули, понякога просто няма време за изчисление. В края на краищата, винаги трябва да имате предвид многобройните нюанси. Следователно, за удобство от няколко столетия, са разработени редица инструменти, които го правят на мястото на хората.

Всъщност почти всички устройства от този вид са версии на манометър (помага за определяне на налягането в газове и течности). Те обаче се различават по дизайн, точност и обхват.

• Атмосферното налягане се измерва с помощта на манометър, наречен барометър. Ако е необходимо да се определи изпускането (т.е., налягането под атмосферното налягане), се използва друг вид вакуум манометър.
• За да се знае кръвното налягане на човек, се използва сфигмоманометър. Повечето е по-известен като неинвазивен тонометър. Такива устройства са много разновидности: от живачен механичен до напълно автоматичен цифров. Тяхната точност зависи от материалите, от които са направени, и от мястото на измерване.
• Намаляването на налягането в околната среда (на английски - спад на налягането) се определя с помощта на диференциални манометри или диммонометри (да не се бърка с динамометри).

Видове натиск

Предвид натиска, формулата на нейното местоположение и вариациите му за различни вещества, струва си да се научим за сортовете от тази величина. Има пет.

• Абсолютно.
• барометрично
• Прекомерното.
• Вакуумът.
• Диференциална.

абсолютен

Така нареченото общо налягане, под което се намира веществото или обекта, без да се отчита влиянието на други газообразни съставки на атмосферата.

Измерва се в паскали и е сумата от излишък и атмосферно налягане. Това също е разлика в барометричните и вакуумните метрични типове.

Тя се изчислява по формулата P = P₂ + P₃ или Р = Р₂ - P₄.

За референтната точка за абсолютно налягане в условията на планетата Земя се взима налягане в резервоара, от който се отстранява въздух (т.е. класически вакуум).

Само този вид натиск се използва в повечето термодинамични формули.

барометрично

Този термин се отнася до натиска на атмосферата (гравитацията) върху всички обекти и обекти, намерени в нея, включително директно върху повърхността на Земята. Повечето от тях също са известни като атмосферни.

Той е термодинамични параметри, и неговата величина варира по отношение на мястото и времето на измерване, както и метеорологичните условия и местоположението над / под морското равнище.

Степента на барометричното налягане е равна на модула на силата на атмосферата в единична площ по протежение на нормалната към нея.

В една стабилна атмосфера величината на този физически феномен е равна на теглото на въздушната колона на основата с площ равна на една.

Барометричното налягане е 101 325 Ра (760 mm Hg при 0 градуса по Целзий). В този случай, колкото по-голям е обектът от повърхността на Земята, толкова по-ниско става натискът върху нея. След всеки 8 км намалява с 100 Ра.

Благодарение на това свойство в планината водата в чайника кимва много по-бързо от къщите на печката. Фактът е, че натискът влияе върху точката на кипене: с намаляването му, той намалява. И обратното. На този имот се изгражда работата на такива кухненски уреди, като готварска печка и автоклав. Увеличаването на налягането в тях насърчава образуването на по-високи температури в съдовете, отколкото в обикновените саксии на печката.

Формулата за барометрична височина се използва за изчисляване на атмосферното налягане. Това изглежда така на снимката по-долу.

P е необходимото количество на височина, P₀ - плътността на въздуха в близост до повърхността, г - свободно падане ускорение, Н - височина над земята, т - моларната маса на газа, Т - температура на системата, г - универсална газова константа 8.3144598 Dzhfrasl- (мол х К), и д - е броят Eikler, равен на 2,71828.

Често в горната формула на атмосферното налягане, R се заменя от константата К Болцман. Чрез своя продукт честотата на Avogadro често изразява универсалната газова константа. По-удобно е за изчисления, когато броят на частиците е даден в молове.

При извършване на изчисления винаги е важно да се има предвид възможността за промяна на температурата на въздуха поради промяна в метеорологичната ситуация или при изкачване над морското равнище, както и географска ширина.

Прекомерно и вакуумно

Разликата между атмосферното налягане и измереното околно налягане се нарича свръхналягане. В зависимост от резултата името на променливата се променя.

Ако това е положително, то се нарича "габарен натиск".

Ако полученият резултат със знака минус се нарича вакуум. Струва си да си спомним, че тя не може да бъде по-барометрична.

диференциал

Тази стойност е разликата в налягането в различните точки на измерването. Обикновено се използва за определяне на спада на налягането на всяко оборудване. Това е особено вярно в петролната индустрия.

След като приключва с факта, че за термодинамична величина, наречена налягането и с помощта на някои от формулите го намерят, може да се заключи, че това явление е много важно, но тъй като знание за това никога няма да бъде излишно.