Какво е измереното налягане във физиката, мерни единици за налягане

Представете си запълнен с въздух, запечатан цилиндър с бутало, монтирано отгоре. Ако започнете да натискате буталото, тогава обемът на въздуха в цилиндъра ще започне да намалява, въздушните молекули ще се сблъскват помежду си и с буталото все по -интензивно, а налягането на сгъстен въздух върху буталото ще се увеличи.

Ако сега буталото се освободи внезапно, сгъстеният въздух ще го избута рязко нагоре. Това ще се случи, защото с постоянна площ на буталото, силата, действаща върху буталото от страната на сгъстения въздух, ще се увеличи. Площта на буталото остава непроменена, но силата на молекулите на газа се увеличава и съответно се увеличава налягането.

Или друг пример. Мъж стои на земята, стои с двата крака. В тази позиция човек е удобен, не изпитва неудобства. Но какво ще стане, ако този човек реши да застане на един крак? Той ще огъне единия си крак в коляното и сега ще почива на земята само с един крак. В това положение човек ще почувства известен дискомфорт, тъй като натискът върху крака се е увеличил, и около 2 пъти. Защо? Тъй като зоната, през която силата на гравитацията сега избутва човек на земята, е намаляла 2 пъти. Ето пример за това какво представлява натискът и колко лесно може да бъде открит в ежедневието.

Физически натиск

От гледна точка на физиката, налягането е физическа величина, която е числено равна на силата, действаща перпендикулярно на повърхността на единица площ от дадената повърхност. Следователно, за да се определи налягането в определена точка на повърхността, нормалният компонент на силата, приложена към повърхността, се разделя на площта на малкия повърхностен елемент, върху който действа тази сила. И за да се определи средното налягане по цялата площ, нормалният компонент на силата, действаща върху повърхността, трябва да бъде разделен на общата площ на тази повърхност.

Паскал (Па)

Измерва се налягането в СИ в паскали (Pa). Тази единица за измерване на налягането е получила името си в чест на френския математик, физик и писател Блез Паскал, автор на основния закон за хидростатиката — Закона на Паскал, който гласи, че натискът върху течност или газ се предава до всяка точка без промени във всички посоки. За първи път единицата за налягане «паскал» е въведена в обращение във Франция през 1961 г., съгласно постановлението за единици, три века след смъртта на учения.

Един паскал е равен на налягането, причинено от сила от един нютон, равномерно разпределено и насочено перпендикулярно на повърхност от един квадратен метър.

В паскалите се измерва не само механичното налягане (механично напрежение), но също така и модулът на еластичност, модулът на Йънг, обемният модул, точката на пропускане, пропорционалната граница, якостта на опън, съпротивлението на срязване, звуковото налягане и осмотичното налягане. Традиционно в Pascals се изразяват най -важните механични характеристики на материалите в устойчив материал.

Техническа атмосфера (at), физическа (atm), килограм сила на квадратен сантиметър (kgf / cm2)

В допълнение към Pascal, за измерване на налягането се използват и други (извън системата) единици. Една от тези единици е «атмосфера» (в). Налягането в една атмосфера е приблизително равно на атмосферното налягане върху земната повърхност на нивото на Световния океан. Днес „атмосфера“ се разбира като техническа атмосфера (в).

Техническата атмосфера (at) е налягането, генерирано от сила на килограм (kgf), равномерно разпределена върху площ от един квадратен сантиметър. Една килограм сила от своя страна е равна на силата на гравитацията, действаща върху тяло с маса от един килограм при условия на гравитационно ускорение, равно на 9.80665 m / s2. Така един килограм сила е равен на 9.80665 нютона, а 1 атмосфера е точно равна на 98066.5 Pa. 1 при = 98066,5 Pa.

В атмосфери например се измерва налягането в автомобилните гуми, например препоръчителното налягане в гумите на пътническия автобус ГАЗ-2217 е 3 атмосфери.

Съществува и «физическа атмосфера» (atm), определена като налягането на живачен стълб с височина 760 mm в основата му, докато плътността на живака е 13 595,04 kg / m3, при температура от 0 ° C и под условия на гравитационно ускорение, равно на 9, 80665 m / s2. Така се оказва, че 1 atm = 1.033233 at = 101 325 Pa.

Що се отнася до килограм-сила на квадратен сантиметър (kgf / cm2), тази несистемна единица за налягане се равнява с добра точност на нормалното атмосферно налягане, което понякога е удобно за оценка на различни ефекти.

Бар (бар), барий

Извън системната единица «бар» е равна на приблизително една атмосфера, но е по -точна — точно 100 000 Pa. В системата SGS 1 бар е равен на 1 000 000 дина / см2. Преди това името «бар» се носи от единицата, наречена сега «барий», и е равна на 0,1 Pa или в CGS системата 1 барий = 1 dyn / cm2. Думите «бар», «барий» и «барометър» идват от една и съща гръцка дума за «тежест».

Често единицата mbar (милибар), равна на 0,001 bar, се използва за измерване на атмосферното налягане в метеорологията. И за измерване на налягането върху планети, където атмосферата е много разредена — μbar (микробар), равно на 0,000001 бара. На техническите манометри скалата най -често се градуира в барове.

Милиметър живак (mmHg), милиметър вода (mmHg)

Измервателната единица извън системата „милиметър живак“ е равна на 101325/760 = 133,3223684 Pa. Означава се „mm Hg“, но понякога се обозначава „torr“ — в чест на италианския физик, ученик на Галилей, Евангелиста Торичели, автор на концепцията за атмосферното налягане.

Агрегатът е създаден във връзка с удобен начин за измерване на атмосферното налягане с барометър, при който живачната колона е в равновесие под въздействието на атмосферното налягане. Живакът има висока плътност от около 13 600 кг / м3 и има ниско налягане на наситени пари при стайна температура, поради което живакът е избран едновременно за барометри.

На морското равнище атмосферното налягане е приблизително 760 mm Hg и именно тази стойност сега се счита за нормалното атмосферно налягане, равно на 101325 Pa или една физическа атмосфера, 1 atm. Тоест 1 милиметър живак е равен на 101325/760 паскал.

В милиметри живак, налягането се измерва в медицината, метеорологията и авиационната навигация. В медицината кръвното налягане се измерва в mm Hg, във вакуумната технология инструменти за измерване на налягане са градуирани в mmHg, заедно с барове. Понякога те дори изписват само 25 микрона, което означава микрони от живачна колона, когато става въпрос за евакуация, а измерванията на налягането се извършват с вакуумметри.

В някои случаи се използват милиметри вода и след това 13,59 mm воден стълб = 1 mm Hg. Понякога е по -целесъобразно и удобно. Милиметър на воден стълб, подобно на милиметър на живачен стълб, е единица извън системата, равна на свой ред на хидростатичното налягане от 1 мм от воден стълб, което тази колона упражнява върху плоска основа при температура на водния стълб от 4 ° C.