Formulė oro, garų, skysčio ar kieto slėgio. Kaip rasti spaudimą (formulę)?

Slėgis yra fizinis kiekis, kuris vaidina ypatingą vaidmenį gamtoje ir žmogaus gyvenime. Šis nematomas reiškinys ne tik daro įtaką aplinkos būklei, bet ir labai gerai jaučiamas visiems. Pabandykime išsiaiškinti, kas tai yra, kokia ji egzistuoja ir kaip rasti spaudimą (formulę) įvairiose aplinkose.

Kas vadinama slėgiu fizikoje ir chemijoje?

Šis terminas reiškia svarbų termodinaminį kiekį, kuris išreiškiamas statmenos jėgos spaudimu, taikomu paviršiaus plotui, kuriame jis veikia. Šis reiškinys nepriklauso nuo sistemos, kurioje jis veikia, dydžio, todėl tai reiškia intensyvius kiekius.

Esant pusiausvyrai, pagal Pascal'o įstatymus, slėgis visose sistemos taškuose yra vienodas.

Fizikoje ir chemijoje tai nurodo raidė "P", kuri yra lotyniško termino santrumpa - spaudūra.

Jei kalbame apie skysčio osmosinį slėgį (balansą tarp slėgio kameroje ir išorėje), naudojama raidė "P".

Slėgio vienetai

Pagal Tarptautinės SI sistemos standartus nagrinėjamas fizinis reiškinys matuojamas paskaliais (kirilica - Pa, lotynų - ra).

Atsižvelgiant į slėgio formulę, paaiškėja, kad vienas Pa yra lygus vienam H (niujetonas - jėgos vienetas), padalytas iš vieno kvadratinio metro (ploto vieneto).

Tačiau praktiškai yra labai sunku naudoti Pascal, nes šis įrenginys yra labai mažas. Šiuo atžvilgiu, be SI sistemos standartų, šią vertę galima išmatuoti kitaip.

Žemiau yra žinomiausi analogai. Dauguma jų yra plačiai naudojami buvusios TSRS erdvėse.

• Barai . Vienas baras lygus 105 Pa.
• Torr arba milimetrai gyvsidabrio. Maždaug vienas torras atitinka 133, 3223684 Pa.
• Milimetrai vandens stulpelio.
• Skaitikliai iš vandens stulpelio.
• Techninė atmosfera.
• Fizinė atmosfera. Viena ATM yra 101 325 Pa ir 1.033233.
• Kilogramo jėga kvadratiniame centimetre. Taip pat yra ton-jėgos ir gramatikos jėgos. Be to, yra analogo svaro jėgos viename kvadratiniame colyje.

Bendra slėgio formulė (7-ojo laipsnio fizika)

Iš tam tikro fizinio kiekio apibrėžimo galite nustatyti, kaip jis randamas. Tai atrodo taip, kaip parodyta toliau esančioje nuotraukoje.

Jame F yra jėga, o S - sritis. Kitaip tariant, slėgio nustatymo formulė yra jėga, padalyta iš paviršiaus ploto, kuriame jis veikia.

Taip pat galima parašyti kaip P = mg / S arba P = pVg / S. Taigi šis fizinis kiekis yra susijęs su kitais termodinaminiais kintamaisiais: tūriu ir masė.

Slėgiui taikomas šis principas: kuo mažesnė jėgos įtakota erdvė, tuo didesnė spaudimo jėgos suma. Tačiau, jei plotas padidėja (tuo pačiu stiprumu), norima vertė sumažėja.

Hidrostatinė slėgio formulė

Skirtingos agregatinės cheminių medžiagų būsenos sąlygoja skirtingų savybių tarpusavio ryšį. Atsižvelgiant į tai, P nustatymo metodai jose taip pat bus skirtingi.

Pavyzdžiui, vandens slėgio formulė (hidrostatinė) atrodo taip: P = pgh. Jis taip pat taikomas dujoms. Tačiau dėl aukščio ir oro tankio skirtumo ji negali būti naudojama atmosferos slėgiui apskaičiuoti.

Šioje formulėje p yra tankis, g - greitėjimas dėl gravitacijos, h - aukštis. Atsižvelgiant į tai, kuo giliau objektas ar objektas yra panardintas, tuo didesnis jo slėgis skysčio (dujų) viduje.

Nagrinėjamas variantas yra klasikinio P = F / S pavyzdžio pritaikymas.

Jei prisimename, kad jėga yra lygi masės išvestinei pagal laisvo kritimo greitį (F = mg), o skysčio masė yra tūrio darinys pagal tankį (m = pV), tada formulę galima parašyti kaip P = pVg / S. Plotas, padaugintas iš aukščio (V = Sh).

Jei įterpsite šiuos duomenis, pasirodys, kad skaitiklio ir vardiklio plotas gali būti sutrumpintas, o aukščiau pateikta formulė išvesta išvesties: P = pgh.

Atsižvelgiant į slėgį skysčiuose, verta prisiminti, kad, skirtingai nuo kietųjų dalelių, dažnai įmanoma juos paversti paviršiniu sluoksniu. Ir tai, savo ruožtu, padeda formuoti papildomą spaudimą.

Tokiose situacijose naudojama šiek tiek kitokia slėgio formulė: P = P ₀ + 2QH. Šiuo atveju P ₀ yra ne lenkto sluoksnio slėgis, o Q yra skysčio įtempio paviršius. H yra vidutinis paviršiaus kreivumas, kuris nustatomas pagal Laplaso įstatymą: H = 1 (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ). R1 ir R2 komponentai yra pagrindinės kreivės spinduliai.

Dalinis slėgis ir jo formulė

Nors metodas P = pgh yra taikomas tiek skysčiams, tiek dujoms, geriau yra apskaičiuoti slėgį šiek tiek kitokiu būdu.

Faktas yra tai, kad gamtoje, kaip taisyklė, ne visada dažnai yra absoliučiai grynos medžiagos, po to visur vyrauja jo mišiniai. Ir tai taikoma ne tik skysčiams, bet ir dujoms. Kaip žinote, kiekvienas iš šių komponentų atlieka skirtingą spaudimą, vadinamą daline.

Nustatyti tai yra gana paprasta. Tai yra lygi kiekvieno nagrinėjamo mišinio komponento slėgio sumai (idealios dujos).

Iš to išplaukia, kad dalinio slėgio formulė yra tokia: P = P ₁ + P ₂ + P ₃ ... ir tt, atsižvelgiant į sudedamųjų dalių skaičių.

Dažnai yra atvejų, kai reikia nustatyti oro slėgį. Tačiau kai kurie klaidingai atlikti skaičiavimus tik su deguonimi pagal schemą P = pgh. Tačiau oras yra įvairių dujų mišinys. Jame yra azoto, argono, deguonies ir kitų medžiagų. Remiantis dabartine situacija, oro slėgio formulė yra visų jo komponentų slėgio suma. Taigi, jūs turite imtis aukščiau P = P ₁ + P ₂ + P ₃ ...

Dažniausiai naudojami slėgio matavimo prietaisai

Nepaisant to, kad sunku apskaičiuoti nagrinėjamą termodinaminį kiekį aukščiau pateiktose formulėse, kartais tiesiog nėra laiko apskaičiuoti. Galų gale, jūs visada turite apsvarstyti daugybę niuansų. Todėl patogumui kelis šimtmečius buvo sukurta daug priemonių, kurios padėtų žmonėms.

Tiesą sakant, beveik visi tokie įtaisai yra manometro tipai (tai padeda nustatyti slėgį dujose ir skysčiuose). Tuo pačiu metu jie skiriasi dizainu, tikslumu ir apimtimi.

• Atmosferos slėgis matuojamas naudojant manometrą, vadinamą barometru. Jei reikia nustatyti išsiskyrimą (t. Y., Slėgį žemiau atmosferos slėgio), naudojama kita vakuumo daviklio rūšis.
• Norint žinoti žmogaus kraujospūdį, naudojamas sfigmomanometras. Dauguma jis yra geriau žinomas kaip neinvazinis tonometras. Tokie prietaisai yra daugybė rūšių: nuo gyvsidabrio mechaninio iki visiškai automatizuoto skaitmeninio. Jų tikslumas priklauso nuo medžiagų, iš kurių jie pagaminti, ir matavimo vietos.
• Diferencinis slėgis aplinkoje (angliškai - slėgio kritimas) nustatomas naudojant diferencinius manometrus arba diferencinius skaitiklius (negalima supainioti su dinamometrais).

Slėgio rūšys

Atsižvelgiant į slėgį, jo vietovės formulę ir skirtingų medžiagų svyravimus, verta sužinoti apie tokio dydžio veisles. Yra penkios.

• Absoliutus.
• Barometrinis
• Per daug.
• Vakuuminis matavimas.
• Diferencialas.

Absoliutus

Tai bendras slėgis, pagal kurį esama medžiagos ar daikto, neatsižvelgiant į kitų atmosferos dūmų sudedamųjų dalių įtaką.

Jis matuojamas paskaliais ir yra perteklinio ir atmosferinio slėgio suma. Tai taip pat skiriasi barometrinių ir vakuuminių metrikos tipų.

Jis apskaičiuojamas pagal formulę P = P ₂ + P ₃ arba P = P ₂ - P ₄ .

Atsižvelgiant į absoliučiojo slėgio atskaitos tašką planetos Žemės sąlygomis, bakelyje paimamas slėgis, iš kurio oras pašalinamas (tai yra klasikinis vakuumas).

Daugumoje termodinaminių formulių naudojamas tik šio tipo slėgis.

Barometrinis

Ši sąvoka reiškia atmosferos (gravitacijos) slėgį ant visų esančių objektų ir objektų, įskaitant tiesiogiai Žemės paviršių. Dauguma jos taip pat žinomos kaip atmosferos.

Tai laikomas termodinaminiu parametru, jo dydis skiriasi atsižvelgiant į matavimo vietą ir laiką, taip pat oro sąlygas ir vietą virš jūros lygio.

Barometrinio slėgio dydis yra lygus atmosferos jėgos moduliui vieneto plote palei įprastą jėgą.

Stabiliame atmosferoje šio fizinio reiškinio dydis yra lygus oro stulpelio svoriui bazėje, kurio plotas lygus vienam.

Barometrinis slėgis yra 101 325 Pa (760 mm Hg 0 ° C temperatūroje). Šiuo atveju, kuo aukštesnis objektas yra iš Žemės paviršiaus, tuo mažesnis yra oro slėgis. Po kas 8 km jis sumažėja 100 Pa.

Dėl šios savybės kalnuose virdulių vanduo kyksta daug greičiau nei krosnies namai. Faktas yra tas, kad slėgis turi įtakos virimo temperatūrai: jo sumažėjimas mažėja. Ir atvirkščiai. Šioje savybėje yra pastatytas tokių virtuvės prietaisų darbas kaip slėginė viryklė ir autoklave. Padidinus slėgį viduje, indai formuojami aukštesnės temperatūros induose, nei įprastose krosnies dėžėse.

Barometrinio aukščio formulė naudojama atmosferos slėgiui apskaičiuoti. Tai atrodo taip, kaip parodyta toliau esančioje nuotraukoje.

P yra reikiama vertė aukštyje, P ₀ yra oro tankis šalia paviršiaus, g yra laisvojo kritimo pagreitis, h yra aukštis virš žemės, m yra dujų molinė masė, m yra sistemos temperatūra, r universali dujų konstanta 8,3144598 J / Mole x K) ir e yra Eiclerio numeris lygus 2.71828.

Dažnai aukščiau minėtoje atmosferos slėgio formulėje vietoj R, K yra Boltzmano konstanta. Per savo produktą "Avogadro" numeris dažnai išreiškia universalią dujų konstantą. Tai yra patogiau skaičiavimams, kai dalelių skaičius pateikiamas molais.

Atliekant skaičiavimus visada verta atsižvelgti į oro temperatūros keitimo galimybę dėl to, kad pasikeitė meteorologinė padėtis, pakilti virš jūros lygio ir geografinės platumos.

Pernelyg didelis ir vakuumas

Skirtumas tarp atmosferos ir išmatuoto aplinkos slėgio vadinamas viršslėgiu. Priklausomai nuo rezultato, kintamojo pavadinimas pasikeičia.

Jei tai yra teigiama, tai vadinama manometriniu slėgiu.

Jei rezultatas, gautas su minuso ženklu, vadinamas vakuumuometru. Verta prisiminti, kad ji negali būti labiau barometrinė.

Diferencialas

Ši vertė yra slėgio skirtumas įvairiuose matavimo taškuose. Paprastai jis naudojamas norint nustatyti bet kokios įrangos slėgio kritimą. Tai ypač aktualu naftos pramonei.

Atsižvelgdama į tai, kad termodinaminis kiekis vadinamas slėgiu ir pagal kokias formules jis nustatomas, galime daryti išvadą, kad šis reiškinys yra labai svarbus, todėl žinios apie jį niekada nebus nereikalingos.