Formula za tlak zraka, pare, tekućine ili krutine. Kako pronaći tlak (formula)? Tlak u tekućini i plinu

Čini se da vodovod ne daje puno razloga da se zaroni u džunglu tehnologija, mehanizama, da se upusti u skrupulozne izračune za izgradnju najsloženijih shema. Ali takva vizija je površan pogled na vodovod. Prava vodoinstalaterska industrija ni na koji način nije inferiorna u pogledu složenosti procesa i, kao i mnoge druge industrije, zahtijeva profesionalan pristup. Zauzvrat, profesionalnost je solidna zaliha znanja na kojoj se temelji vodoinstalacija. Uronimo (iako ne previše duboko) u tok vodoinstalaterske obuke kako bismo došli korak bliže profesionalnom statusu vodoinstalatera.

Temeljna osnova moderne hidraulike nastala je kada je Blaise Pascal uspio otkriti da je djelovanje tlaka fluida nepromjenjivo u bilo kojem smjeru. Djelovanje tlaka tekućine usmjereno je pod pravim kutom u odnosu na površinu.

Ako se mjerni uređaj (manometar) postavi ispod sloja tekućine na određenoj dubini i njegov osjetljivi element usmjeri prema različite strane, očitanje tlaka ostat će nepromijenjeno u bilo kojem položaju manometra.

Odnosno, tlak tekućine ne ovisi o promjeni smjera. Ali tlak tekućine na svakoj razini ovisi o parametru dubine. Ako se mjerač tlaka pomakne bliže površini tekućine, očitanje će se smanjiti.

U skladu s tim, kada se uroni, izmjerena očitanja će se povećati. Štoviše, u uvjetima udvostručenja dubine, parametar tlaka također će se udvostručiti.

Pascalov zakon jasno pokazuje učinak pritiska vode u uvjetima koji su nam poznati za suvremeni život.

Stoga, kad god je zadana brzina fluida, dio njegovog početnog statičkog tlaka koristi se za organiziranje te brzine, koja kasnije postoji kao brzina tlaka.

Volumen i protok

Volumen tekućine koja prolazi kroz određenu točku u danom trenutku smatra se volumenskim protokom ili brzinom protoka. Volumen protoka obično se izražava u litrama po minuti (L/min) i povezan je s relativnim tlakom tekućine. Na primjer, 10 litara u minuti pri 2,7 atm.

Brzina protoka (brzina tekućine) definirana je kao Prosječna brzina, pri čemu tekućina prolazi dana točka. Obično se izražava u metrima u sekundi (m/s) ili metrima u minuti (m/min). Brzina protoka je važan faktor u dimenzioniranju hidrauličkih vodova.

Volumen i brzina protoka tekućine tradicionalno se smatraju "povezanim" pokazateljima. Uz istu količinu prijenosa, brzina može varirati ovisno o presjeku prolaza

Volumen i protok često se razmatraju istovremeno. Ostale stvari su jednake (s nepromijenjenim volumenom ubrizgavanja), brzina protoka raste kako se presjek ili veličina cijevi smanjuje, a brzina protoka opada kako se presjek povećava.

Stoga se uočava usporavanje protoka široki dijelovi cjevovoda, a na uskim mjestima, naprotiv, brzina se povećava. U isto vrijeme, volumen vode koja prolazi kroz svaku od ovih kontrolnih točaka ostaje nepromijenjen.

Bernoullijev princip

Nadaleko poznato Bernoullijevo načelo izgrađeno je na logici da porast (pad) tlaka tekućine uvijek prati smanjenje (povećanje) brzine. Obrnuto, povećanje (smanjenje) brzine fluida dovodi do smanjenja (povećanja) tlaka.

Ovo je načelo osnova niza poznatih vodovodnih fenomena. Kao trivijalan primjer, Bernoullijev princip je "kriv" za "uvlačenje" zavjese za tuš kad korisnik pusti vodu.

Razlika u tlaku izvana i iznutra uzrokuje silu na zavjesu tuša. Ovom silom zastor se povlači prema unutra.

ostalo dobar primjer je bočica s raspršivačem parfema kada se stvori područje niski pritisak zbog velike brzine zraka. Zrak sa sobom nosi tekućinu.

Bernoullijev princip za krilo zrakoplova: 1 - niski tlak; 2 - visoki tlak; 3 - brz protok; 4 - spori protok; 5 - krilo

Bernoullijev princip također pokazuje zašto se prozori na kući spontano razbijaju u uraganima. U takvim slučajevima, ekstremno velika brzina zraka izvan prozora uzrokuje da vanjski tlak postane puno manji od unutarnjeg, gdje zrak ostaje gotovo nepomičan.

Značajna razlika u snazi ​​jednostavno gura prozore prema van, uzrokujući pucanje stakla. Dakle, kada se približava veliki uragan, treba otvoriti prozore što je više moguće kako bi se izjednačio pritisak unutar i izvan zgrade.

I još nekoliko primjera kada Bernoullijevo načelo funkcionira: podizanje aviona s naknadnim letom zahvaljujući krilima i kretanje "zakrivljenih lopti" u bejzbolu.

U oba slučaja stvara se razlika u brzini prolaza zraka pored objekta odozgo i odozdo. Za krila zrakoplova, razlika u brzini nastaje kretanjem zakrilca, u baseballu, prisutnošću valovitog ruba.

kućna vodoinstalaterska praksa

Hidrostatika je grana hidraulike koja proučava zakone ravnoteže fluida i razmatra praktičnu primjenu tih zakona. Za razumijevanje hidrostatike potrebno je definirati neke pojmove i definicije.

Pascalov zakon za hidrostatiku.

Godine 1653. francuski znanstvenik B. Pascal otkrio je zakon koji se obično naziva temeljni zakon hidrostatike.

Zvuči ovako:

Pritisak na površinu tekućine vanjske sile, prenosi se u tekućini jednako u svim smjerovima.

Pascalov zakon je lako razumjeti ako pogledate molekularnu strukturu materije. U tekućinama i plinovima molekule imaju relativnu slobodu, mogu se kretati jedna u odnosu na drugu, za razliku od čvrstih tijela. U čvrstim tijelima molekule su sastavljene u kristalne rešetke.

Relativna sloboda koju posjeduju molekule tekućina i plinova omogućuje prijenos tlaka proizvedenog na tekućinu ili plin ne samo u smjeru sile, već iu svim drugim smjerovima.

Pascalov zakon za hidrostatiku našao je široku primjenu u industriji. Ovaj se zakon temelji na radu hidrauličke automatizacije koja upravlja CNC strojevima, automobilima i zrakoplovima te mnogim drugim hidrauličkim strojevima.

Definicija i formula hidrostatskog tlaka

Iz gore opisanog Pascalovog zakona slijedi sljedeće:

Hidrostatski tlak je tlak kojim na tekućinu djeluje gravitacija.

Vrijednost hidrostatski tlak ne ovisi o obliku posude u kojoj se tekućina nalazi i određena je proizvodom

P = rgh , gdje je

ρ je gustoća tekućine

g - ubrzanje slobodnog pada

h je dubina na kojoj se utvrđuje tlak.

Kako bismo ilustrirali ovu formulu, pogledajmo 3 posude različitih oblika.

U sva tri slučaja pritisak tekućine na dno posude je isti.

Ukupni tlak tekućine u posudi je

P = P0 + ρgh, gdje je

P0 je tlak na površini tekućine. U većini slučajeva uzima se jednako atmosferskom.

Sila hidrostatskog pritiska

Izdvojimo određeni volumen u tekućini u ravnoteži, zatim ga prerežemo proizvoljnom ravninom AB na dva dijela i mentalno odbacimo jedan od tih dijelova, na primjer, gornji. U tom slučaju moramo na ravninu AB djelovati silama čije će djelovanje biti ekvivalentno djelovanju odbačenog gornjeg dijela volumena na njegov preostali donji dio.

Promotrimo u presječnoj ravnini AB zatvorenu konturu površine ΔF koja uključuje neku proizvoljnu točku a. Neka na to područje djeluje sila ΔP.

Zatim formula za hidrostatski tlak koja izgleda

Rav = ΔP / ΔF

predstavlja silu koja djeluje po jedinici površine, nazvat ćemo prosječni hidrostatski tlak ili prosječno naprezanje hidrostatskog tlaka na površini ΔF.

Pravi tlak na različitim točkama ovog područja može biti različit: na nekim točkama može biti veći, na drugim manji od srednjeg hidrostatskog tlaka. Očito, u općem slučaju, prosječni tlak Rav će se manje razlikovati od pravog tlaka u točki a, što je manja površina ΔF, au granici će se prosječni tlak podudarati sa stvarnim tlakom u točki a.

Za tekućine u ravnoteži, hidrostatski tlak tekućine sličan je tlačnom naprezanju u čvrstim tijelima.

SI jedinica za tlak je newton po kvadratnom metru (N/m2) – naziva se pascal (Pa). Budući da je vrijednost paskala vrlo mala, često se koriste uvećane jedinice:

kilonewton po kvadratnom metru - 1kN / m 2 \u003d 1 * 10 3 N / m 2

meganewton po kvadratnom metru - 1MN / m 2 \u003d 1 * 10 6 N / m 2

Tlak jednak 1 * 10 5 N / m 2 naziva se bar (bar).

U fizičkom sustavu jedinica intencije tlaka je din po kvadratnom centimetru (dyne/m2), u tehničkom sustavu to je kilogram-sila po kvadratnom metru (kgf/m2). U praksi se tlak tekućine obično mjeri u kgf / cm 2, a tlak jednak 1 kgf / cm 2 naziva se tehnička atmosfera (at).

Između svih ovih jedinica postoji sljedeći odnos:

1 at = 1 kgf / cm 2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyn = 10 4 kgf / m 2

Treba imati na umu da postoji razlika između tehničke atmosfere (at) i fizičke atmosfere (Am). 1 Na \u003d 1,033 kgf / cm 2 i je normalan pritisak na razini mora. Atmosferski tlak ovisi o nadmorskoj visini mjesta iznad razine mora.

Mjerenje hidrostatskog tlaka

U praksi primijeniti razne načine uzimajući u obzir veličinu hidrostatskog tlaka. Ako se pri određivanju hidrostatskog tlaka uzme u obzir i atmosferski tlak koji djeluje na slobodnu površinu tekućine, naziva se ukupni ili apsolutni. U ovom slučaju, tlak se obično mjeri u tehničkim atmosferama, koje se nazivaju apsolutne (ata).

Često se pri razmatranju tlaka ne uzima u obzir atmosferski tlak na slobodnoj površini, određujući takozvani nadhidrostatski tlak, odnosno nadtlak, tj. tlak iznad atmosferskog.

Nadtlak se definira kao razlika između apsolutnog tlaka u tekućini i atmosferskog tlaka.

Rman \u003d Rabs - Ratm

a također se mjere u tehničkim atmosferama, koje se u ovom slučaju nazivaju ekscesom.

Događa se da je hidrostatski tlak u tekućini manji od atmosferskog. U tom slučaju se kaže da tekućina ima vakuum. Količina vakuuma jednaka je razlici između atmosferskog i apsolutnog tlaka u tekućini.

Rvak = Ratm - Rabs

a mjeri se od nule do atmosfere.

Hidrostatski tlak vode ima dva glavna svojstva:
Usmjeren je duž unutarnje normale na područje na koje djeluje;
Vrijednost tlaka u određenoj točki ne ovisi o smjeru (tj. o prostornoj orijentaciji mjesta na kojem se točka nalazi).

Prvo svojstvo je jednostavna posljedica činjenice da u tekućini koja miruje ne postoje tangencijalne i vlačne sile.

Pretpostavimo da hidrostatski tlak nije usmjeren duž normale, tj. ne okomito, već pod određenim kutom u odnosu na mjesto. Tada se može rastaviti na dvije komponente - normalu i tangentu. Prisutnost tangencijalne komponente zbog nepostojanja sila otpora na posmične sile u tekućini u mirovanju neizbježno bi dovela do kretanja tekućine duž platforme, tj. poremetio bi joj ravnotežu.

Stoga je jedini mogući smjer hidrostatskog tlaka njegov smjer duž normale na mjesto.

Ako pretpostavimo da je hidrostatski tlak usmjeren ne duž unutarnje, već duž vanjske normale, tj. ne unutar promatranog predmeta, nego izvan njega, tada bi zbog činjenice da se tekućina ne odupire vlačnim silama čestice tekućine pokrenule i njezina ravnoteža bi bila poremećena.

Stoga je hidrostatski tlak vode uvijek usmjeren duž unutarnje normale i tlačni je tlak.

Iz istog pravila slijedi da ako se tlak u nekoj točki promijeni, tada će se tlak u bilo kojoj drugoj točki ove tekućine promijeniti za isti iznos. To je Pascalov zakon, koji je formuliran na sljedeći način: Tlak proizveden na tekućinu prenosi se unutar tekućine u svim smjerovima istom silom.

Na primjeni ovog zakona temelji se rad strojeva koji rade pod hidrostatskim tlakom.

Videi sa sličnim sadržajem

Još jedan čimbenik koji utječe na veličinu tlaka je viskoznost tekućine, koja je do nedavno bila uobičajena za zanemarivanje. Pojavom jedinica koje djeluju na visokotlačni morala se uzeti u obzir i viskoznost. Pokazalo se da se kod promjene tlaka viskoznost nekih tekućina, poput ulja, može promijeniti nekoliko puta. I to već određuje mogućnost korištenja takvih tekućina kao radnog medija.

Tekućine i plinovi prenose pritisak koji se na njih primjenjuje u svim smjerovima. To govore Pascalov zakon i praktično iskustvo.

Ali postoji i vlastita težina, koja bi također trebala utjecati na tlak koji postoji u tekućinama i plinovima. Težina vlastitih dijelova ili slojeva. Gornji slojevi tekućine pritišću srednje, srednji donje, a zadnji donji. Odnosno mi možemo govoriti o postojanju tlaka stupca tekućine koji miruje na dnu.

Formula tlaka stupca tekućine

Formula za izračunavanje tlaka stupca tekućine visine h je sljedeća:

gdje je ρ gustoća tekućine,
g - ubrzanje slobodnog pada,
h je visina stupca tekućine.

Ovo je formula za takozvani hidrostatski tlak tekućine.

Tlak stupca tekućine i plina

Hidrostatski tlak, odnosno tlak kojim djeluje tekućina u mirovanju, na bilo kojoj dubini ne ovisi o obliku posude u kojoj se tekućina nalazi. Ista količina vode, koja se nalazi u različitim posudama, vršit će različit pritisak na dno. Zahvaljujući tome, možete stvoriti ogroman pritisak čak i s malom količinom vode.

To je vrlo uvjerljivo pokazao Pascal u sedamnaestom stoljeću. U zatvorenoj bačvi puna vode, umetnuo je vrlo dugu usku cijev. Popevši se na drugi kat, ulio je samo jednu šalicu vode u ovu cijev. Cijev je pukla. Voda u cijevi, zbog svoje male debljine, porasla je do vrlo visoke visine, a tlak je porastao do takvih vrijednosti da bačva nije mogla izdržati. Isto vrijedi i za plinove. Međutim, masa plinova obično je puno manja od mase tekućina, pa se tlak u plinovima zbog vlastite težine u praksi često može zanemariti. Ali u nekim slučajevima potrebno je računati s tim. Na primjer, atmosferski tlak, koji pritišće sve objekte na Zemlji, ima veliki značaj u nekim proizvodnim procesima.

Zahvaljujući hidrostatskom pritisku vode, brodovi koji često teže ne stotine, već tisuće kilograma, mogu plutati i ne potonuti, jer ih voda pritišće, kao da ih gura van. Ali upravo zbog istog hidrostatskog tlaka na velikim dubinama, naše uši su položene, a na vrlo velika dubina ne možete sići bez posebnih uređaja - ronilačkog odijela ili batiskafa. Samo nekoliko morskih i oceanskih stanovnika prilagodilo se životu u uvjetima jakog pritiska na velikim dubinama, ali iz istog razloga ne mogu postojati u gornjim slojevima vode i mogu umrijeti ako padnu na malu dubinu.

Razmislite kako možete izračunati pritisak tekućine na dno i stijenke posude. Prvo ćemo riješiti problem s numeričkim podacima. Pravokutni spremnik je napunjen vodom (slika 96). Površina dna spremnika je 16 m2, njegova visina je 5 m. Odredimo tlak vode na dnu spremnika.

Sila kojom voda pritišće dno posude jednaka je težini stupca vode visine 5 m i osnovice 16 m2, odnosno jednaka je težini svih voda u spremniku.

Da biste pronašli težinu vode, morate znati njezinu masu. Masa vode može se izračunati iz volumena i gustoće. Nađimo volumen vode u spremniku množenjem površine dna spremnika s njegovom visinom: V= 16 m2*5 m=80 m3. Sada odredimo masu vode, za to pomnožimo njenu gustoću p = 1000 kg/m3 s volumenom: m = 1000 kg/m3 * 80 m3 = 80 000 kg. Znamo da je za određivanje težine tijela potrebno njegovu masu pomnožiti s 9,8 N/kg, budući da tijelo mase 1 kg teži 9,8 N.

Prema tome, težina vode u spremniku je P = 9,8 N/kg * 80 000 kg ≈ 800 000 N. S takvom snagom voda pritišće dno spremnika.

Podijelivši težinu vode s površinom dna spremnika, nalazimo tlak p :

p \u003d 800000 H / 16 m2 \u003d 50 000 Pa \u003d 50 kPa.

Tlak tekućine na dno posude može se izračunati pomoću formule koja je puno jednostavnija. Da bismo izveli ovu formulu, vratimo se problemu, ali riješimo ga samo općenito.

Označimo visinu stupca tekućine u posudi slovom h, a površinu dna posude S.

Volumen stupca tekućine V=Sh.

Tekuća masa t= pV, ili m = pH.

Težina ove tekućine P=gm, ili P=gpSh.

Budući da težina stupca tekućine jednako snazi, kojim tekućina pritišće dno posude, zatim, dijeleći težinu P Na trg S, dobiti pritisak R:

p = P/S, ili p = gpSh/S

p=gph.

Dobili smo formulu za izračunavanje tlaka tekućine na dno posude. Iz ove formule se vidi da Tlak tekućine na dnu posude izravno je proporcionalan gustoći i visini stupca tekućine.

Pomoću ove formule može se izračunati i pritisak na stijenke posude, kao i pritisak unutar tekućine, uključujući i pritisak odozdo prema gore, jer je pritisak na istoj dubini isti u svim smjerovima.

Pri izračunavanju tlaka pomoću formule:

p=gph

potrebno je izraziti gustoću p u kilogramima po kubnom metru (kg/m3), a visinu stupca tekućine h- u metrima (m), g\u003d 9,8 N / kg, tada će tlak biti izražen u paskalima (Pa).

Primjer. Odredite tlak ulja na dnu spremnika ako je visina stupca ulja 10 m, a njegova gustoća 800 kg/m3.

Pitanja. 1. O kojim veličinama ovisi tlak tekućine na dnu posude? 2. Kako tlak tekućine na dno posude ovisi o visini stupca tekućine? 3 . Kako tlak tekućine na dno posude ovisi o gustoći tekućine? 4. Koje veličine treba poznavati da bi se izračunao pritisak tekućine na stijenke posude? 5. Kojom formulom se izračunava pritisak tekućine na dno i stijenke posude?

Vježbe. 1. Odredite tlak na dubini od 0,6 m u vodi, kerozinu, živi. 2. Izračunajte tlak vode na dnu jednog od najdubljih morskih rovova čija je dubina 10 900 m, gustoća morske vode 1030 kg/m3. 3. Slika 97 prikazuje nogometnu kameru spojenu na okomitu staklenu cijev. . U komori i cijevi ima vode. Na komoru je postavljena ploča, a na njoj uteg od 5 kg. Visina vodenog stupca u cijevi je 1 m. Odredite područje kontakta između daske i kamere.

Zadaci. 1. Uzmite visoku posudu. U bočnoj površini od njega u ravnoj liniji, na različite visine napravite tri male rupe odozdo. Zatvorite rupe šibicama i ulijte vodu u posudu do vrha. Otvorite rupe i pratite curenje vode koja teče (Sl. 98). Odgovorite na pitanja: zašto voda teče iz rupa? Što znači da tlak raste s dubinom? 2. Pročitajte odlomke na kraju udžbenika „Hidrostatski paradoks. Pascalovo iskustvo“, „Tlak na dnu mora i oceana. Istraživanje morskih dubina.

Pritisak je fizička količina koja ima posebnu ulogu u prirodi i ljudskom životu. Ova pojava, neprimjetna oku, ne samo da utječe na stanje okoliš, ali i jako dobro osjete svi. Razmotrimo što je to, koje vrste postoje i kako pronaći tlak (formulu) u različitim okruženjima.

Ono što se u fizici i kemiji naziva tlakom

Ovaj pojam odnosi se na važnu termodinamičku veličinu, koja se izražava u omjeru okomito izvedene sile pritiska i površine na koju djeluje. Ova pojava ne ovisi o veličini sustava u kojem djeluje, te se stoga odnosi na intenzivne količine.

U stanju ravnoteže tlak je isti za sve točke u sustavu.

U fizici i kemiji to se označava slovom "P", što je skraćenica za latinski naziv pojma - pressūra.

Ako se radi o Osmotski tlak fluid (ravnoteža između tlaka unutar i izvan ćelije), koristi se slovo "P".

Jedinice tlaka

Standardi međunarodni sustav SI, fizički fenomen koji se razmatra mjeri se u paskalima (na ćirilici - Pa, na latinici - Ra).

Na temelju formule za tlak ispada da je jedan Pa jednak jednom N (njutnu - podijeljeno s jednim kvadratnim metrom (jedinica površine).

Međutim, u praksi je prilično teško koristiti pascal, jer je ova jedinica vrlo mala. S tim u vezi, osim standardima SI sustava, ova se vrijednost može mjeriti i na drugačiji način.

Ispod su njegovi najpoznatiji analozi. Većina ih se široko koristi u bivšem SSSR-u.

• barovi. Jedan bar jednak je 105 Pa.
• Torres, ili milimetri živinog stupca. Otprilike jedan Torr odgovara 133,3223684 Pa.
• milimetara vodenog stupca.
• Metri vodenog stupca.
• tehničke atmosfere.
• fizičke atmosfere. Jedan atm jednak je 101,325 Pa i 1,033233 at.
• Kilogram-sila po kvadratnom centimetru. Postoje i tona-sila i gram-sila. Osim toga, postoji analogna funta-sila po kvadratnom inču.

Opća formula za tlak (7. razred fizike)

Iz definicije dane fizikalne veličine može se odrediti način njezina pronalaženja. Izgleda kao na slici ispod.

U njemu je F sila, a S površina. Drugim riječima, formula za određivanje tlaka je njegova sila podijeljena s površinom na koju djeluje.

Može se napisati i na sljedeći način: P = mg / S ili P = pVg / S. Dakle, ova fizikalna veličina povezana je s drugim termodinamičkim varijablama: volumenom i masom.

Za pritisak vrijedi sljedeće načelo: što je manji prostor na koji djeluje sila, to je velika količina sila pritiska na njega. Ako se, međutim, površina povećava (s istom snagom) - željena vrijednost se smanjuje.

Formula hidrostatskog tlaka

Razni agregatna stanja tvari, osiguravaju prisutnost različitih svojstava jedna od druge. Na temelju toga, metode za određivanje P u njima također će biti različite.

Na primjer, formula za tlak vode (hidrostatski) izgleda ovako: P = pgh. Vrijedi i za plinove. Istodobno, ne može se koristiti za izračunavanje atmosferskog tlaka, zbog razlike u nadmorskim visinama i gustoći zraka.

U ovoj formuli, p je gustoća, g je gravitacijsko ubrzanje, a h je visina. Na temelju toga, što dublje predmet ili predmet tone, to je veći pritisak koji se na njega vrši unutar tekućine (plina).

Varijanta koja se razmatra je adaptacija klasičnog primjera P = F / S.

Ako se prisjetimo da je sila jednaka derivaciji mase po brzini slobodnog pada (F = mg), a masa tekućine je derivacija volumena po gustoći (m = pV), tada je formula tlaka može se napisati kao P = pVg / S. U ovom slučaju, volumen je površina pomnožena s visinom (V = Sh).

Ako umetnete ove podatke, ispada da se površina u brojniku i nazivniku može smanjiti, a izlaz je gornja formula: P \u003d pgh.

S obzirom na tlak u tekućinama, vrijedi zapamtiti da je, za razliku od čvrstih tijela, kod njih često moguća zakrivljenost površinskog sloja. A to, zauzvrat, doprinosi stvaranju dodatnog pritiska.

Za takve situacije koristi se nešto drugačija formula tlaka: P \u003d P 0 + 2QH. U ovom slučaju P 0 je tlak nezakrivljenog sloja, a Q je vlačna površina tekućine. H je prosječna zakrivljenost površine, koja je određena Laplaceovim zakonom: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Komponente R1 i R2 su polumjeri glavne zakrivljenosti.

Parcijalni tlak i njegova formula

Iako je metoda P = pgh primjenjiva i na tekućine i na plinove, bolje je izračunati tlak u potonjima na nešto drugačiji način.

Činjenica je da u prirodi, u pravilu, apsolutno čiste tvari nisu vrlo česte, jer u njoj prevladavaju smjese. I to se ne odnosi samo na tekućine, već i na plinove. I kao što znate, svaka od ovih komponenti djeluje različit pritisak nazvan parcijalni.

Prilično je lako definirati. Jednak je zbroju tlaka svake komponente razmatrane smjese (idealni plin).

Iz ovoga slijedi da formula parcijalnog tlaka izgleda ovako: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... i tako dalje, prema broju sastavnih komponenti.

Česti su slučajevi kada je potrebno odrediti tlak zraka. Međutim, neki pogrešno provode izračune samo s kisikom prema shemi P = pgh. Ali zrak je mješavina različitih plinova. Sadrži dušik, argon, kisik i druge tvari. Na temelju trenutne situacije, formula za tlak zraka je zbroj tlakova svih njegovih komponenti. Dakle, trebali biste uzeti gore spomenuti P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ...

Najčešći instrumenti za mjerenje tlaka

Unatoč tome što za izračunavanje razmatrane termodinamičke veličine iz gornje formule nije teško, ponekad jednostavno nema vremena za izračun. Uostalom, uvijek morate uzeti u obzir brojne nijanse. Stoga je, radi praktičnosti, tijekom nekoliko stoljeća razvijen niz uređaja koji to rade umjesto ljudi.

Zapravo, gotovo svi uređaji ove vrste su vrste manometra (pomaže u određivanju tlaka u plinovima i tekućinama). Međutim, razlikuju se po dizajnu, točnosti i opsegu.

• Atmosferski tlak se mjeri pomoću manometra koji se naziva barometar. Ako je potrebno odrediti vakuum (tj. tlak ispod atmosferskog tlaka), koristi se druga njegova verzija, vakuum mjerač.
• Kako bi se saznalo arterijski tlak kod ljudi se koristi sfigmomanometar. Većini je poznatiji kao neinvazivni tonometar. Postoje mnoge vrste takvih uređaja: od živinih mehaničkih do potpuno automatskih digitalnih. Njihova točnost ovisi o materijalima od kojih su izrađeni i mjestu mjerenja.
• Padovi tlaka u okolini (na engleskom - pressure drop) određuju se pomoću difnamometara (ne brkati s dinamometrima).

Vrste pritiska

Uzimajući u obzir tlak, formulu za njegovo pronalaženje i njegove varijacije za različite tvari, vrijedi naučiti o sortama ove količine. Ima ih pet.

• Apsolutno.
• barometarski
• Višak.
• Vakuum.
• Diferencijal.

Apsolutno

Ovo je naziv ukupnog tlaka pod kojim se nalazi tvar ili predmet, ne uzimajući u obzir utjecaj drugih plinovitih komponenti atmosfere.

Mjeri se u paskalima i zbroj je viška i atmosferskog tlaka. To je također razlika između barometarskih i vakuumskih tipova.

Izračunava se po formuli P = P 2 + P 3 ili P = P 2 - P 4.

Za referentnu točku za apsolutni tlak u uvjetima planete Zemlje uzet je tlak unutar spremnika iz kojeg se uklanja zrak (odnosno klasični vakuum).

Samo se ova vrsta tlaka koristi u većini termodinamičkih formula.

barometarski

Ovaj pojam odnosi se na pritisak atmosfere (gravitaciju) na sve objekte i predmete koji se u njoj nalaze, uključujući i samu površinu Zemlje. Većina ljudi ga poznaje i pod nazivom atmosferski.

Poziva se i njegova vrijednost varira ovisno o mjestu i vremenu mjerenja, kao i vremenskim uvjetima i položaju iznad/ispod razine mora.

Vrijednost barometarskog tlaka jednaka je modulu sile atmosfere po jedinici površine duž normale na nju.

U stabilnoj atmosferi, vrijednost ovoga fizički fenomen jednaka težini stupca zraka na podlozi s površinom jednakom jedan.

Norma barometarskog tlaka je 101,325 Pa (760 mm Hg na 0 stupnjeva Celzijusa). Štoviše, što je objekt viši od površine Zemlje, to je niži tlak zraka na njemu. Svakih 8 km smanjuje se za 100 Pa.

Zahvaljujući ovom svojstvu, u planinama voda u kotlićima ključa mnogo brže nego kod kuće na štednjaku. Činjenica je da tlak utječe na vrelište: s njegovim smanjenjem, potonji se smanjuje. I obrnuto. Rad takvih kuhinjskih aparata kao što su ekspres lonac i autoklav temelji se na ovom svojstvu. Povećanje pritiska unutar njih doprinosi stvaranju više visoke temperature nego u konvencionalnim loncima na štednjaku.

Formula za barometarsku visinu koristi se za izračun atmosferskog tlaka. Izgleda kao na slici ispod.

P je željena vrijednost na visini, P 0 je gustoća zraka u blizini površine, g je ubrzanje slobodnog pada, h je visina iznad Zemlje, m - molekulska masa plin, t je temperatura sustava, r je univerzalna plinska konstanta od 8,3144598 J⁄(mol x K), a e je Euclairov broj od 2,71828.

Često se u gornjoj formuli za atmosferski tlak umjesto R koristi K - Boltzmannova konstanta. Univerzalna plinska konstanta često se izražava kroz svoj umnožak Avogadrovim brojem. Pogodnije je za izračune kada je broj čestica dat u molovima.

Prilikom izračunavanja uvijek je vrijedno uzeti u obzir mogućnost promjena temperature zraka zbog promjene meteorološke situacije ili penjanja iznad razine mora, kao i geografske širine.

Mjerač i vakuum

Razlika između atmosferskog i izmjerenog tlaka okoline naziva se nadpritisak. Ovisno o rezultatu, naziv vrijednosti se mijenja.

Ako je pozitivan, naziva se nadtlak.

Ako je dobiveni rezultat s predznakom minus, naziva se vakuum mjerač. Vrijedno je zapamtiti da ne može biti više od barometarskog.

diferencijal

Ova vrijednost je razlika tlaka u razne točke mjerenja. U pravilu se koristi za određivanje pada tlaka na bilo kojoj opremi. To se posebno odnosi na naftnu industriju.

Nakon što smo shvatili kakva se termodinamička veličina naziva tlakom i uz pomoć kojih se formula nalazi, možemo zaključiti da je ovaj fenomen vrlo važan, pa stoga znanje o njemu nikada neće biti suvišno.