Fórmula para la presión del aire, vapor, líquido o sólido. ¿Cómo encontrar la presión (fórmula)? Presión en líquido y gas.
La plomería, al parecer, no ofrece muchas razones para profundizar en la jungla de tecnologías, mecanismos o realizar cálculos escrupulosos para construir esquemas complejos. Pero esa visión es una mirada superficial a la plomería. La verdadera industria de la fontanería no es inferior en complejidad a los procesos y, como muchas otras industrias, requiere un enfoque profesional. A su vez, la profesionalidad es un sólido acervo de conocimientos en el que se basa la fontanería. Profundicemos (aunque no demasiado profundamente) en el flujo de capacitación de plomería para acercarnos un paso más al estatus profesional de un plomero.
La base fundamental de la hidráulica moderna se formó cuando Blaise Pascal descubrió que la acción de la presión del fluido es constante en cualquier dirección. La acción de la presión del líquido se dirige en ángulo recto con respecto al área de la superficie.
Si se coloca un dispositivo de medición (manómetro) debajo de una capa de líquido a una cierta profundidad y su elemento sensible se dirige hacia lados diferentes, la lectura de presión permanecerá sin cambios en cualquier posición del manómetro.
Es decir, la presión del fluido no depende en modo alguno del cambio de dirección. Pero la presión del fluido en cada nivel depende del parámetro de profundidad. Si el medidor de presión se acerca a la superficie del líquido, la lectura disminuirá.
En consecuencia, al bucear, las lecturas medidas aumentarán. Además, en condiciones de duplicar la profundidad, el parámetro de presión también se duplicará.
La ley de Pascal demuestra claramente el efecto de la presión del agua en las condiciones más habituales de la vida moderna.
Por tanto, siempre que se establece la velocidad de movimiento de un fluido, parte de su presión estática inicial se utiliza para organizar esta velocidad, que posteriormente existe como velocidad de presión.
Volumen y caudal
El volumen de fluido que pasa por un punto particular en un momento dado se considera volumen de flujo o caudal. El volumen de flujo generalmente se expresa en litros por minuto (L/min) y está relacionado con la presión relativa del fluido. Por ejemplo, 10 litros por minuto a 2,7 atm.
El caudal (velocidad del fluido) se define como velocidad media, en el que el fluido pasa Punto dado. Normalmente se expresa en metros por segundo (m/s) o metros por minuto (m/min). El caudal es un factor importante a la hora de dimensionar las líneas hidráulicas.
El volumen y la velocidad del flujo de fluido se consideran tradicionalmente indicadores "relacionados". Con el mismo volumen de transmisión, la velocidad puede variar según la sección transversal del pasaje. El volumen y el caudal a menudo se consideran simultáneamente. En igualdad de condiciones (suponiendo que el volumen de entrada permanece constante), el caudal aumenta a medida que disminuye la sección transversal o el tamaño de la tubería, y el caudal disminuye a medida que aumenta la sección transversal.
Por lo tanto, se observa una desaceleración en la velocidad del flujo en partes anchas oleoductos, y en los cuellos de botella, por el contrario, la velocidad aumenta. Al mismo tiempo, el volumen de agua que pasa por cada uno de estos puntos de control permanece sin cambios.
El principio de Bernoulli
El conocido principio de Bernoulli se basa en la lógica de que un aumento (caída) de la presión de un fluido siempre va acompañado de una disminución (aumento) de la velocidad. Por el contrario, un aumento (disminución) de la velocidad del fluido conduce a una disminución (aumento) de la presión.
Este principio subyace a una serie de fenómenos comunes de plomería. Como ejemplo trivial, el principio de Bernoulli es responsable de hacer que la cortina de la ducha se "retraiga hacia adentro" cuando el usuario abre el agua.
La diferencia de presión entre el exterior y el interior provoca una fuerza sobre la cortina de la ducha. Con este fuerte esfuerzo, la cortina se corre hacia adentro.
A otros un ejemplo claro es un frasco de perfume con una boquilla rociadora cuando se crea un área baja presión debido a la alta velocidad del aire. Y el aire lleva consigo el líquido.
Principio de Bernoulli para el ala de un avión: 1 - baja presión; 2 - alta presión; 3 — flujo rápido; 4 — flujo lento; 5 - ala El principio de Bernoulli también muestra por qué las ventanas de una casa tienden a romperse espontáneamente durante los huracanes. En tales casos, la velocidad extremadamente alta del aire fuera de la ventana hace que la presión exterior sea mucho menor que la presión interior, donde el aire permanece prácticamente inmóvil.
Una diferencia significativa de fuerza simplemente empuja las ventanas hacia afuera, provocando que el vidrio se rompa. Entonces, cuando se acerca un huracán importante, esencialmente desea abrir las ventanas lo más posible para igualar la presión dentro y fuera del edificio.
Y un par de ejemplos más en los que opera el principio de Bernoulli: el ascenso de un avión con posterior vuelo gracias a las alas y el movimiento de las “bolas curvas” en el béisbol.
En ambos casos, se crea una diferencia en la velocidad del aire que pasa por el objeto desde arriba y desde abajo. En las alas de los aviones, la diferencia de velocidad se crea por el movimiento de los flaps; en el béisbol, es la presencia de un borde ondulado.
Práctica de fontanero en casa
La hidrostática es la rama de la hidráulica que estudia las leyes de equilibrio de los fluidos y considera la aplicación práctica de estas leyes. Para comprender la hidrostática es necesario definir algunos conceptos y definiciones.
Ley de Pascal para hidrostática.
En 1653, el científico francés B. Pascal descubrió una ley que comúnmente se denomina ley fundamental de la hidrostática.
Suena así:
La presión sobre la superficie del líquido producido. Fuerzas externas, se transmite en líquido por igual en todas las direcciones.
La ley de Pascal se entiende fácilmente si nos fijamos en la estructura molecular de la materia. En los líquidos y los gases, las moléculas tienen relativa libertad y pueden moverse entre sí, a diferencia de los sólidos. En los sólidos, las moléculas se ensamblan formando redes cristalinas.
La relativa libertad que tienen las moléculas de líquidos y gases permite que la presión ejercida sobre el líquido o gas se transfiera no sólo en la dirección de la fuerza, sino también en todas las demás direcciones.
La ley de Pascal para la hidrostática se utiliza ampliamente en la industria. En esta ley se basa el trabajo de la automatización hidráulica, que controla máquinas CNC, automóviles y aviones, y muchas otras máquinas hidráulicas.
Definición y fórmula de presión hidrostática.
De la ley de Pascal descrita anteriormente se deduce que:
La presión hidrostática es la presión que ejerce la gravedad sobre un fluido.
Magnitud presion hidrostatica No depende de la forma del recipiente en el que se encuentra el líquido y está determinado por el producto.
P = ρgh, donde
ρ – densidad del líquido
g – aceleración de caída libre
h – profundidad a la que se determina la presión.
Para ilustrar esta fórmula, veamos 3 recipientes de diferentes formas.
En los tres casos, la presión del líquido en el fondo del recipiente es la misma.
La presión total del líquido en el recipiente es igual a
P = P0 + ρgh, donde
P0 – presión sobre la superficie del líquido. En la mayoría de los casos se supone que es igual a la presión atmosférica.
Fuerza de presión hidrostática
Seleccionemos un cierto volumen en un líquido en equilibrio, luego lo cortemos en dos partes según un plano arbitrario AB y descartemos mentalmente una de estas partes, por ejemplo la superior. En este caso, debemos aplicar fuerzas al plano AB, cuya acción será equivalente a la acción de la parte superior del volumen desechada sobre la parte inferior restante del mismo.
Consideremos en el plano de sección AB un contorno cerrado de área ΔF, que incluye algún punto arbitrario a. Deje que una fuerza ΔP actúe sobre esta área.
Entonces la presión hidrostática cuya fórmula se parece
Рср = ΔP / ΔF
representa la fuerza que actúa por unidad de área, se llamará presión hidrostática promedio o esfuerzo de presión hidrostática promedio sobre el área ΔF.
La presión real en diferentes puntos de esta área puede ser diferente: en algunos puntos puede ser mayor, en otros puede ser menor que la presión hidrostática promedio. Es obvio que, en el caso general, la presión promedio Рср diferirá menos de la presión real en el punto a, cuanto menor sea el área ΔF, y en el límite la presión promedio coincidirá con la presión verdadera en el punto a.
Para fluidos en equilibrio, la presión hidrostática del fluido es similar a la tensión de compresión en los sólidos.
La unidad de presión del SI es el newton por metro cuadrado (N/m2); se llama pascal (Pa). Dado que el valor del pascal es muy pequeño, a menudo se utilizan unidades ampliadas:
kilonewton por metro cuadrado – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2
meganewton por metro cuadrado – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2
Una presión igual a 1*10 5 N/m 2 se llama bar (bar).
En el sistema físico, la unidad de presión intención es la dina por centímetro cuadrado (dina/m2), en el sistema técnico es el kilogramo-fuerza por metro cuadrado (kgf/m2). En la práctica, la presión del líquido suele medirse en kgf/cm2, y una presión igual a 1 kgf/cm2 se denomina atmósfera técnica (at).
Entre todas estas unidades existe la siguiente relación:
1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dina = 10 4 kgf/m2
Cabe recordar que existe una diferencia entre la atmósfera técnica (at) y la atmósfera física (At). 1 At = 1,033 kgf/cm 2 y representa presión normal al nivel del mar. La presión atmosférica depende de la altitud de un lugar sobre el nivel del mar.
Medición de presión hidrostática
En la práctica utilizan varias maneras teniendo en cuenta la magnitud de la presión hidrostática. Si al determinar la presión hidrostática se tiene en cuenta también la presión atmosférica que actúa sobre la superficie libre del líquido, se denomina total o absoluta. En este caso, el valor de la presión se suele medir en atmósferas técnicas, denominadas absolutas (ata).
A menudo, al tener en cuenta la presión, no se tiene en cuenta la presión atmosférica en la superficie libre, determinando el llamado exceso de presión hidrostática o presión manométrica, es decir, presión superior a la atmosférica.
La presión manométrica se define como la diferencia entre la presión absoluta en un líquido y la presión atmosférica.
Rman = Rabs – Ratm
y también se miden en atmósferas técnicas, denominadas en este caso exceso.
Sucede que la presión hidrostática en un líquido es menor que la atmosférica. En este caso, se dice que el líquido tiene vacío. La magnitud del vacío es igual a la diferencia entre la presión atmosférica y absoluta en el líquido.
Rvak = Ratm – Rabs
y se mide desde cero hasta la atmósfera.
La presión hidrostática del agua tiene dos propiedades principales:
Se dirige a lo largo de la normal interna al área sobre la que actúa;
La cantidad de presión en un punto dado no depende de la dirección (es decir, de la orientación en el espacio del sitio en el que se encuentra el punto).
La primera propiedad es una simple consecuencia del hecho de que en un fluido en reposo no existen fuerzas tangenciales ni de tracción.
Supongamos que la presión hidrostática no se dirige a lo largo de la normal, es decir no perpendicular, sino en algún ángulo con respecto al sitio. Luego se puede descomponer en dos componentes: normal y tangente. La presencia de una componente tangencial, debido a la ausencia de fuerzas de resistencia a las fuerzas de corte en un fluido en reposo, conduciría inevitablemente al movimiento del fluido a lo largo de la plataforma, es decir alteraría su equilibrio.
Por lo tanto, la única dirección posible de la presión hidrostática es su dirección normal al sitio.
Si asumimos que la presión hidrostática no se dirige a lo largo de la normal interna, sino a lo largo de la normal externa, es decir, no dentro del objeto considerado, sino fuera de él, entonces, debido a que el líquido no resiste las fuerzas de tracción, las partículas del líquido comenzarían a moverse y su equilibrio se alteraría.
En consecuencia, la presión hidrostática del agua siempre se dirige a lo largo de la normal interna y representa una presión de compresión.
De esta misma regla se deduce que si la presión cambia en algún punto, entonces la presión en cualquier otro punto de este líquido cambia en la misma cantidad. Esta es la ley de Pascal, que se formula de la siguiente manera: La presión ejercida sobre un líquido se transmite al interior del líquido en todas direcciones con igual fuerza.
El funcionamiento de las máquinas que funcionan bajo presión hidrostática se basa en la aplicación de esta ley.
Otro factor que influye en el valor de la presión es la viscosidad del líquido, que hasta hace poco se solía descuidar. Con la llegada de unidades que operan en hipertensión También había que tener en cuenta la viscosidad. Resultó que cuando cambia la presión, la viscosidad de algunos líquidos, como los aceites, puede cambiar varias veces. Y esto ya determina la posibilidad de utilizar dichos líquidos como medio de trabajo.
Los líquidos y gases transmiten la presión que se les aplica en todas direcciones. Así lo afirma la ley de Pascal y la experiencia práctica.
Pero también está su propio peso, que también debería influir en la presión existente en líquidos y gases. Peso de piezas o capas propias. Las capas superiores de líquido presionan sobre las del medio, las del medio sobre las inferiores y las últimas sobre las inferiores. Es decir, nosotros podemos hablar de la existencia de presión procedente de una columna de líquido en reposo en el fondo.
Fórmula de presión de columna líquida
La fórmula para calcular la presión de una columna de líquido de altura h es la siguiente:
donde ρ es la densidad del líquido,
g - aceleración de caída libre,
h es la altura de la columna de líquido.
Ésta es la fórmula de la llamada presión hidrostática de un fluido.
Presión de columna de líquido y gas.
La presión hidrostática, es decir, la presión que ejerce un líquido en reposo, a cualquier profundidad, no depende de la forma del recipiente en el que se encuentra el líquido. La misma cantidad de agua, al estar en diferentes recipientes, ejercerá diferente presión en el fondo. Gracias a esto, puedes crear una presión enorme incluso con una pequeña cantidad de agua.
Pascal lo demostró de manera muy convincente en el siglo XVII. En un barril cerrado lleno de agua, insertó un tubo muy largo y estrecho. Habiendo subido al segundo piso, vertió solo una taza de agua en este tubo. El cañón estalló. El agua en el tubo, debido a su pequeño espesor, se elevó a una altura muy alta y la presión aumentó a valores tales que el cañón no pudo soportarlo. Lo mismo ocurre con los gases. Sin embargo, la masa de los gases suele ser mucho menor que la masa de los líquidos, por lo que en la práctica a menudo puede ignorarse la presión de los gases debida a su propio peso. Pero en algunos casos hay que tener esto en cuenta. Por ejemplo, la presión atmosférica que ejerce presión sobre todos los objetos de la Tierra tiene gran importancia en algunos procesos de fabricación.
Gracias a la presión hidrostática del agua, los barcos, que a menudo no pesan cientos, sino miles de kilogramos, pueden flotar y no hundirse, ya que el agua los presiona, como si los empujara hacia afuera. Pero es precisamente por la misma presión hidrostática que a grandes profundidades nuestros oídos se tapan, y a muy altas profundidades. profundidad mayor No se puede bajar sin un equipo especial: un traje de buceo o un sumergible. Sólo unos pocos habitantes del mar y del océano se han adaptado a vivir en condiciones de alta presión a grandes profundidades, pero por la misma razón no pueden existir en las capas superiores de agua y pueden morir si caen a poca profundidad.
Consideremos cómo se puede calcular la presión de un líquido en el fondo y las paredes de un recipiente. Primero resolvamos el problema con datos numéricos. Un tanque rectangular está lleno de agua (Fig. 96). El área del fondo del tanque es de 16 m2, su altura es de 5 m. Determinemos la presión del agua en el fondo del tanque.
La fuerza con la que el agua presiona el fondo del recipiente es igual al peso de una columna de agua con una altura de 5 m y un área de base de 16 m2, es decir, esta fuerza es igual al peso. de toda el agua del tanque.
Para encontrar el peso del agua, necesitas saber su masa. La masa de agua se puede calcular a partir de su volumen y densidad. Encontremos el volumen de agua en el tanque multiplicando el área del fondo del tanque por su altura: V= 16 m2*5 m=80 m3. Ahora determinemos la masa de agua; para ello multiplicamos su densidad p = 1000 kg/m3 por volumen: metro = 1000 kg/m3 * 80 m3 = 80.000 kg. Sabemos que para determinar el peso de un cuerpo hay que multiplicar su masa por 9,8 N/kg, ya que un cuerpo que pesa 1 kg pesa 9,8 N.
Por lo tanto, el peso del agua en el tanque es P = 9,8 N/kg * 80.000 kg ≈ 800.000 N. Con tal fuerza el agua presiona el fondo del tanque.
Dividiendo el peso del agua por el área del fondo del tanque, encontramos la presión p :
p = 800.000 N/16 m2 = 50.000 Pa = 50 kPa.
La presión del líquido en el fondo del recipiente se puede calcular mediante la fórmula, que es mucho más sencilla. Para derivar esta fórmula, volvamos al problema, pero solo resolvámoslo en forma general.
Denotemos la altura de la columna de líquido en el recipiente con la letra h y el área del fondo del recipiente. S.
Volumen de la columna de líquido V=sh.
masa liquida t= pV, o m = psh.
El peso de este líquido. p=GM, o p=gpsh.
Dado que el peso de la columna de líquido igual a la fuerza, con el que el líquido presiona el fondo del recipiente, luego, dividiendo el peso PAG a la plaza S, tenemos presión R:
p = P/S, o p = gpSh/S
pag =gph.
Hemos obtenido una fórmula para calcular la presión del líquido en el fondo del recipiente. De esta fórmula queda claro que la presión del líquido en el fondo del recipiente es directamente proporcional a la densidad y altura de la columna de líquido.
Con esta fórmula, es posible calcular la presión en las paredes del recipiente, así como la presión dentro del líquido, incluida la presión de abajo hacia arriba, ya que la presión a la misma profundidad es la misma en todas las direcciones.
Al calcular la presión usando la fórmula:
pag =gph
La densidad p debe expresarse en kilogramos por metro cúbico (kg/m3), y la altura de la columna de líquido. h- en metros (m), gramo= 9,8 N/kg, entonces la presión se expresará en pascales (Pa).
Ejemplo. Determine la presión del aceite en el fondo del tanque si la altura de la columna de aceite es de 10 m y su densidad es de 800 kg/m3.
Preguntas. 1. ¿De qué valores depende la presión del líquido en el fondo del recipiente? 2. ¿Cómo depende la presión del líquido en el fondo del recipiente de la altura de la columna de líquido? 3 . ¿Cómo depende la presión de un líquido en el fondo de un recipiente de la densidad del líquido? 4. ¿Qué cantidades necesitas saber para calcular la presión de un líquido sobre las paredes de un recipiente? 5. ¿Qué fórmula se utiliza para calcular la presión de un líquido en el fondo y las paredes de un recipiente?
Ejercicios. 1. Determine la presión a una profundidad de 0,6 m en agua, queroseno y mercurio. 2. Calcula la presión del agua en el fondo de una de las fosas marinas más profundas, la profundidad es de 10,900 m, la densidad del agua de mar es de 1030 kg/m3. 3. La Figura 97 muestra una cámara de fútbol conectada a un tubo de vidrio vertical. . Hay agua en la cámara y el tubo. Se coloca una tabla sobre la cámara y sobre ella se coloca un peso de 5 kg. La altura de la columna de agua en el tubo es de 1 m. Determine el área de contacto entre la placa y la cámara.
Tareas. 1. Tome un recipiente alto. En su superficie lateral en línea recta, sobre diferentes alturas Haz tres pequeños agujeros desde la parte inferior. Selle los agujeros con cerillas y llene el recipiente hasta arriba con agua. Abra los agujeros y observe los chorros de agua que salen (Fig. 98). Responda las preguntas: ¿por qué sale agua de los agujeros? ¿Qué significa que la presión aumenta con la profundidad? 2. Lea los párrafos “Paradoja hidrostática” al final del libro de texto. El experimento de Pascal", "Presión en el fondo de los mares y océanos. Exploración de las profundidades del mar."
La presión es cantidad física, que juega un papel especial en la naturaleza y la vida humana. Este fenómeno invisible no sólo afecta la condición ambiente, pero también muy bien sentido por todos. Averigüemos qué es, qué tipos existen y cómo encontrar presión (fórmula) en diferentes entornos.
¿Qué es la presión en física y química?
Este término se refiere a una cantidad termodinámica importante, que se expresa en la relación entre la fuerza de presión ejercida perpendicularmente al área de la superficie sobre la que actúa. Este fenómeno no depende del tamaño del sistema en el que opera y, por tanto, se refiere a cantidades intensivas.
En estado de equilibrio, la presión es la misma para todos los puntos del sistema.
En física y química se denota con la letra "P", que es una abreviatura del nombre latino del término: pressūra.
Si estamos hablando de presión osmótica fluido (equilibrio entre la presión dentro y fuera de la célula), se utiliza la letra “P”.
Unidades de presión
Según los estándares Sistema internacional SI, el fenómeno físico considerado se mide en pascales (cirílico - Pa, latín - Ra).
Según la fórmula de la presión, resulta que un Pa es igual a un N (newton, dividido por un metro cuadrado (unidad de área).
Sin embargo, en la práctica es bastante difícil utilizar pascales, ya que esta unidad es muy pequeña. En este sentido, además de los estándares SI, esta cantidad se puede medir de diferentes maneras.
A continuación se muestran sus análogos más famosos. La mayoría de ellos se utilizan ampliamente en la antigua URSS.
- Barras. Una barra equivale a 105 Pa.
- Torrs o milímetros de mercurio. Aproximadamente un torr corresponde a 133,3223684 Pa.
- Milímetros de columna de agua.
- Metros de columna de agua.
- Atmósferas técnicas.
- Atmósferas físicas. Una atm equivale a 101.325 Pa y 1,033233 atm.
- Kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado. También se distinguen toneladas-fuerza y gramos-fuerza. Además, existe un análogo de la libra fuerza por pulgada cuadrada.
Fórmula general para la presión (física de séptimo grado)
A partir de la definición de una cantidad física determinada, se puede determinar el método para encontrarla. Se parece a la foto de abajo.
En él, F es fuerza y S es área. En otras palabras, la fórmula para encontrar la presión es su fuerza dividida por la superficie sobre la que actúa.
También se puede escribir de la siguiente manera: P = mg/S o P = pVg/S. Así, esta cantidad física resulta estar relacionada con otras variables termodinámicas: volumen y masa.
Para la presión se aplica el siguiente principio: cuanto más pequeño es el espacio afectado por la fuerza, mayor gran cantidad hay una fuerza que lo presiona. Si el área aumenta (con la misma fuerza), el valor deseado disminuye.
Fórmula de presión hidrostática
Diferente estados de agregación sustancias, prevén la presencia de propiedades diferentes entre sí. En base a esto, los métodos para determinar P en ellos también serán diferentes.
Por ejemplo, la fórmula para la presión del agua (hidrostática) se ve así: P = pgh. También se aplica a los gases. Sin embargo, no se puede utilizar para calcular la presión atmosférica debido a la diferencia de altitud y densidad del aire.
En esta fórmula, p es la densidad, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura. En base a esto, cuanto más profundamente se sumerge un objeto u objeto, mayor será la presión que se ejerce sobre él dentro del líquido (gas).
La opción considerada es una adaptación del ejemplo clásico P = F / S.
Si recordamos que la fuerza es igual a la derivada de la masa por la velocidad de caída libre (F = mg), y la masa del líquido es la derivada del volumen por la densidad (m = pV), entonces la fórmula presión puede ser escrito como P = pVg / S. En este caso, el volumen es el área multiplicada por la altura (V = Sh).
Si insertamos estos datos, resulta que el área en el numerador y el denominador se puede reducir en la salida: la fórmula anterior: P = pgh.
Al considerar la presión en los líquidos, vale la pena recordar que, a diferencia de los sólidos, en ellos a menudo es posible la curvatura de la capa superficial. Y esto, a su vez, contribuye a la formación de presión adicional.
Para tales situaciones, se utiliza una fórmula de presión ligeramente diferente: P = P 0 + 2QH. En este caso, P 0 es la presión de la capa no curvada y Q es la superficie de tensión del líquido. H es la curvatura media de la superficie, que se determina según la ley de Laplace: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Los componentes R 1 y R 2 son los radios de la curvatura principal.
Presión parcial y su fórmula.
Aunque el método P = pgh es aplicable tanto para líquidos como para gases, es mejor calcular la presión en estos últimos de una forma ligeramente diferente.
El hecho es que en la naturaleza, por regla general, no se encuentran muy a menudo sustancias absolutamente puras, porque en ella predominan las mezclas. Y esto se aplica no sólo a los líquidos, sino también a los gases. Y como sabes, cada uno de estos componentes lleva a cabo presión diferente, llamado parcial.
Es bastante fácil de definir. Es igual a la suma de las presiones de cada componente de la mezcla considerada (gas ideal).
De esto se deduce que la fórmula de la presión parcial se ve así: P = P 1 + P 2 + P 3 ... y así sucesivamente, según el número de componentes.
A menudo hay casos en los que es necesario determinar la presión del aire. Sin embargo, algunas personas realizan erróneamente cálculos sólo con oxígeno según el esquema P = pgh. Pero el aire es una mezcla de diferentes gases. Contiene nitrógeno, argón, oxígeno y otras sustancias. Según la situación actual, la fórmula de la presión del aire es la suma de las presiones de todos sus componentes. Esto significa que debemos tomar el P = P 1 + P 2 + P 3 mencionado anteriormente ...
Los instrumentos más comunes para medir la presión.
A pesar de que podemos calcular la cantidad termodinámica considerada usando las fórmulas anteriores No es difícil; a veces simplemente no hay tiempo para hacer los cálculos. Después de todo, siempre hay que tener en cuenta numerosos matices. Por lo tanto, por conveniencia, a lo largo de varios siglos se han desarrollado varios dispositivos que hacen esto en lugar de personas.
De hecho, casi todos los dispositivos de este tipo son una especie de manómetro (ayuda a determinar la presión en gases y líquidos). Sin embargo, difieren en diseño, precisión y ámbito de aplicación.
- La presión atmosférica se mide mediante un manómetro llamado barómetro. Si es necesario determinar el vacío (es decir, la presión por debajo de la atmosférica), se utiliza otro tipo: un vacuómetro.
- Para poder descubrir presion arterial en humanos, se utiliza un esfigmomanómetro. La mayoría de la gente lo conoce mejor como un monitor de presión arterial no invasivo. Hay muchas variedades de estos dispositivos: desde mecánicos de mercurio hasta digitales completamente automáticos. Su precisión depende de los materiales con los que están hechos y del lugar de medición.
- Las caídas de presión en el medio ambiente (en inglés, caída de presión) se determinan mediante medidores de presión diferencial (que no deben confundirse con dinamómetros).
Tipos de presión
Teniendo en cuenta la presión, la fórmula para encontrarla y sus variaciones para diferentes sustancias, vale la pena conocer las variedades de esta cantidad. Hay cinco de ellos.
- Absoluto.
- Barométrico
- Excesivo.
- Métrica de vacío.
- Diferencial.
Absoluto
Se llama así a la presión total bajo la cual se encuentra una sustancia u objeto, sin tener en cuenta la influencia de otros componentes gaseosos de la atmósfera.
Se mide en pascales y es la suma del exceso y la presión atmosférica. También es la diferencia entre los tipos barométricos y de vacío.
Se calcula mediante la fórmula P = P 2 + P 3 o P = P 2 - P 4.
El punto de partida de la presión absoluta en las condiciones del planeta Tierra es la presión dentro del recipiente del que se ha extraído el aire (es decir, un vacío clásico).
Sólo este tipo de presión se utiliza en la mayoría de las fórmulas termodinámicas.
Barométrico
Este término se refiere a la presión de la atmósfera (gravedad) sobre todos los objetos y objetos que se encuentran en ella, incluida la propia superficie de la Tierra. La mayoría de la gente también lo conoce como atmosférico.
Se clasifica como tal y su valor varía dependiendo del lugar y momento de la medición, así como de las condiciones climáticas y la ubicación sobre/bajo el nivel del mar.
La magnitud de la presión barométrica es igual al módulo de la fuerza atmosférica sobre un área de una unidad normal a ella.
En una atmósfera estable el valor de este fenómeno físico igual al peso de una columna de aire sobre una base con un área igual a uno.
La presión barométrica normal es 101.325 Pa (760 mm Hg a 0 grados Celsius). Además, cuanto más alto esté el objeto desde la superficie de la Tierra, menor será la presión del aire sobre él. Cada 8 km disminuye en 100 Pa.
Gracias a esta propiedad, el agua de las teteras hierve mucho más rápido en la montaña que en la estufa de casa. El caso es que la presión afecta el punto de ebullición: a medida que disminuye, este último disminuye. Y viceversa. El funcionamiento de aparatos de cocina como ollas a presión y autoclaves se basa en esta propiedad. Un aumento de presión en su interior contribuye a la formación de más altas temperaturas que en sartenes ordinarias en la estufa.
La fórmula de la altitud barométrica se utiliza para calcular la presión atmosférica. Se parece a la foto de abajo.
P es el valor deseado en altitud, P 0 es la densidad del aire cerca de la superficie, g es la aceleración de caída libre, h es la altura sobre la Tierra, m - masa molar gas, t es la temperatura del sistema, r es la constante universal de los gases 8,3144598 J⁄(mol x K) y e es el número de Eichler igual a 2,71828.
A menudo, en la fórmula anterior para la presión atmosférica, se utiliza K - la constante de Boltzmann en lugar de R. La constante universal de los gases a menudo se expresa mediante su producto por el número de Avogadro. Es más conveniente para los cálculos cuando el número de partículas se expresa en moles.
A la hora de realizar los cálculos siempre se debe tener en cuenta la posibilidad de cambios en la temperatura del aire debido a un cambio en la situación meteorológica o al ganar altitud sobre el nivel del mar, así como la latitud geográfica.
Manómetro y vacío
La diferencia entre la presión atmosférica y la ambiental medida se llama presión demasiada. Dependiendo del resultado, el nombre de la cantidad cambia.
Si es positiva se llama presión manométrica.
Si el resultado obtenido tiene signo menos se denomina vacumétrico. Vale recordar que no puede ser mayor que el barométrico.
Diferencial
Este valor es la diferencia de presión en varios puntos mediciones. Como regla general, se utiliza para determinar la caída de presión en cualquier equipo. Esto es especialmente cierto en la industria petrolera.
Habiendo descubierto qué cantidad termodinámica se llama presión y con qué fórmulas se encuentra, podemos concluir que este fenómeno es muy importante y, por lo tanto, su conocimiento nunca será superfluo.