Mi a mért nyomás a fizikában, nyomás mértékegységei

Képzeljünk el egy levegővel töltött, tömített hengert, amelyre dugattyú van felszerelve. Ha elkezdi nyomni a dugattyút, akkor a hengerben lévő levegő térfogata csökkenni kezd, a levegőmolekulák egyre intenzívebben ütköznek egymással és a dugattyúval, és megnő a sűrített levegő nyomása a dugattyún.

Ha most hirtelen elengedi a dugattyút, a sűrített levegő élesen felfelé nyomja. Ez azért történik, mert állandó dugattyúfelület mellett a dugattyúra a sűrített levegő felől ható erő megnő. A dugattyú területe változatlan marad, de a gázmolekulák ereje és a nyomás ennek megfelelően nő.

Vagy egy másik példa. Egy férfi áll a földön, két lábbal. Ebben a helyzetben az ember kényelmes, nem tapasztal kényelmetlenséget. De mi van akkor, ha az illető úgy dönt, hogy egy lábon áll? Az egyik lábát térdben behajlítja, és most már csak az egyik lábával a talajon pihen. Ebben a helyzetben az ember némi kényelmetlenséget fog érezni, mivel a lábára nehezedő nyomás nőtt, és körülbelül 2-szer.Miért? Mert az a terület, amin keresztül a gravitációs erő most a földre löki az embert, 2-szeresére csökkent. Íme egy példa arra, hogy mi a nyomás, és milyen könnyen észlelhető a mindennapi életben.

Fizikai nyomás

A fizika szempontjából a nyomás olyan fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő az adott felület egységnyi területére eső, a felületre merőleges erővel. Ezért a felület egy bizonyos pontján uralkodó nyomás meghatározásához a felületre kifejtett erő normál összetevőjét elosztjuk annak a kis felületi elemnek a területével, amelyre ez az erő hat. És a teljes terület átlagos nyomásának meghatározásához a felületre ható erő normál összetevőjét el kell osztani a felület teljes területével.

Pascal (Pa)

A nyomást mérik ÉK-ben pascalban (Pa). Ezt a nyomásmértékegységet Blaise Pascal francia matematikus, fizikus és író tiszteletére nevezték el, a hidrosztatika alaptörvényének – a Pascal-törvénynek – a szerzőjének, amely kimondja, hogy a folyadékra vagy gázra nehezedő nyomás bármely pontra átterjed anélkül, hogy mindenben megváltozna. irányokat. A „Pascal” nyomás mértékegységét először 1961-ben bocsátották forgalomba Franciaországban, az egységekről szóló rendelet szerint, három évszázaddal a tudós halála után.

Egy pascal egyenlő azzal a nyomással, amelyet egy newton erő okoz, amely egyenletesen oszlik el és merőleges egy négyzetméteres felületre.

A pascal nemcsak a mechanikai nyomást (mechanikai feszültséget), hanem a rugalmassági modulust, a Young-modulust, a térfogati modulust, a folyáshatárt, az arányos határt, a szakítószilárdságot, a nyírási ellenállást, a hangnyomást és az ozmotikus nyomást is méri. Hagyományosan a Pascal az anyagok legfontosabb mechanikai tulajdonságait egy ellenálló anyagban fejezi ki.

Műszaki légkör (at), fizikai (atm), kilogramm erő négyzetcentiméterenként (kgf / cm2)

A Pascal mellett más (rendszeren kívüli) egységek is használatosak a nyomás mérésére. Az egyik ilyen egység az „atmoszféra” (c). Egy atmoszférában a nyomás megközelítőleg megegyezik a Föld felszínén a Világóceán szintjén uralkodó légköri nyomással. Ma az „atmoszféra” technikai légkört jelent (c).

A technikai atmoszféra (at) az a nyomás, amelyet egy kilogrammonkénti erő (kgf) generál, egyenletesen elosztva egy négyzetcentiméteres területen. Egy kilogramm erő viszont egyenlő az egy kilogramm tömegű testre ható gravitációs erővel 9,80665 m / s2 gravitációs gyorsulás mellett. Így egy kilogramm erő 9,80665 newtonnak felel meg, 1 atmoszféra pedig pontosan 98066,5 Pa-nak felel meg. 1 at = 98066,5 Pa.

Atmoszférában például az autógumik nyomását mérik, például a GAZ-2217 személybusz gumiabroncsainak ajánlott nyomása 3 atmoszféra.

Létezik egy „fizikai atmoszféra” (atm), amelyet egy 760 mm magas higanyoszlop nyomásaként határoznak meg, miközben a higany sűrűsége 13 595,04 kg/m3, 0 °C hőmérsékleten és gravitációs gyorsulás, egyenlő 9,80665 m / s2.Így kiderül, hogy 1 atm = 1,033233 at = 101 325 Pa.

Ami a négyzetcentiméterenkénti kilogramm-erőt (kgf / cm2) illeti, ez a nem szisztematikus nyomásegység jó pontossággal megegyezik a normál légköri nyomással, ami néha alkalmas különféle hatások értékelésére.

Bár (bár), bárium

A rendszeregységen kívül a "bar" körülbelül egy atmoszférával egyenlő, de pontosabban - pontosan 100 000 Pa. Az SGS rendszerben 1 bar egyenlő 1 000 000 dyn / cm2-rel. Korábban a „bár” nevet a ma „bárium”-nak nevezett egység viselte, és 0,1 Pa-nak felelt meg, vagy a CGS-rendszerben 1 bárium = 1 dyn / cm2. A „bár”, „bárium” és „barométer” szavak ugyanabból a görög „súly” szóból származnak.

Gyakran a 0,001 bar-nak megfelelő mbar (millibar) mértékegységet használják a légköri nyomás mérésére a meteorológiában. És a nyomás mérésére olyan bolygókon, ahol a légkör nagyon vékony - μbar (mikrobar), ami 0,000001 bar. A műszaki manométereken a skála leggyakrabban oszlopokban van beosztva.

Higanymilliméter (Hgmm), vízmilliméter (Hgmm)

A nem-milliméteres higanyegység egyenlő 101325/760 = 133,3223684 Pa. Jelölése "mm Hg", de néha "torr"-nak is nevezik - az olasz fizikus, Galilei tanítványa, Evangelista Torricelli, a légköri nyomás fogalmának szerzője tiszteletére.

Az egységet a légköri nyomás barométerrel történő kényelmes mérési módja kapcsán hozták létre, amelyben a higanyoszlop a légköri nyomás hatására egyensúlyban van. A higany sűrűsége nagy, körülbelül 13 600 kg/m3, és szobahőmérsékleten alacsony a telített gőznyomása, ezért választották egyszerre a higanyt a barométerekhez.

Tengerszinten a légköri nyomás megközelítőleg 760 Hgmm, és ez az érték az, ami ma már normális légköri nyomásnak számít, ami 101325 Pa vagy egy fizikai atmoszféra, 1 atm. Vagyis 1 higanymilliméter 101325/760 pascalnak felel meg.

Higanymilliméterben mérik a nyomást az orvostudományban, a meteorológiában és a légi közlekedésben. Az orvostudományban a vérnyomást Hgmm-ben, a vákuumtechnikában mérik nyomásmérő műszerek Hgmm-ben vannak besorolva, oszlopokkal együtt. Néha még csak 25 mikront is írnak, ami az evakuálásnál higanyoszlop mikront jelent, a nyomásméréseket pedig vákuummérőkkel végzik.

Egyes esetekben milliméter vizet használnak, majd 13,59 mm-es vízoszlop = 1 Hgmm. Néha célszerűbb és kényelmesebb. A vízoszlop millimétere, mint a higanyoszlop millimétere, egy olyan egység a rendszeren kívül, amely megegyezik a vízoszlop 1 mm-es hidrosztatikus nyomásával, amelyet ez az oszlop sima alapon 4 °C-os vízoszlop hőmérsékleten fejt ki. °C.