Формула ціску паветра, пара, вадкасці або цвёрдага цела. Як знаходзіць ціск (формула)?

Ціск - гэта фізічная велічыня, якая адыгрывае асаблівую ролю ў прыродзе і жыцці чалавека. Гэты незаўважны воку з'ява не толькі ўплывае на стан навакольнага асяроддзя, але і вельмі добра адчуваецца усімі. Давайце разбярэмся, што гэта такое, якія віды яго існуюць і як знаходзіць ціск (формула) у розных асяроддзях.

Што называецца ціскам у фізіцы і хіміі

Дадзеных тэрмінам называецца важная тэрмадынамічная велічыня, якая выяўляецца ў суадносінах перпендыкулярна якая аказваецца сілы ціску на плошчу паверхні, на якую яна ўздзейнічае. Гэта з'ява не залежыць ад памеру сістэмы, у якой дзейнічае, таму ставіцца да інтэнсіўных велічыням.

У стане раўнавагі, па законе Паскаля, ціск аднолькава для ўсіх кропак сістэмы.

У фізіцы і хіміі падай гэта пазначаецца з дапамогай літары "Р", што з'яўляецца скарачэннем ад лацінскай назвы тэрміна - pressūra.

Калі гаворка ідзе пра асматычнага ціску вадкасці (раўнавагу паміж ціскам ўнутры і звонку клеткі), выкарыстоўваецца літара «П».

адзінкі ціску

Паводле стандартаў Міжнароднай сістэмы СІ, разгляданая фізічная з'ява вымяраецца ў Паскаль (кірыліцай - Па, лацінкай - Ра).

Зыходзячы з формулы ціску атрымліваецца, што адзін По роўны аднаму Н (ньютан - адзінка вымярэння сілы) падзел на адзін квадратны метр (адзінка вымярэння плошчы).

Аднак на практыцы прымяняць Пасканная даволі складана, паколькі гэтая адзінка вельмі малая. У сувязі з гэтым, акрамя стандартаў сістэмы СІ, дадзеная велічыня можа вымярацца па-іншаму.

Ніжэй прыведзены найбольш вядомыя яе аналагі. Большасць з іх шырока выкарыстоўваецца на прасторах былога СССР.

• Бары. Адзін бар роўны 105 Па.
• Торэ, ці міліметры ртутнага слупа. Прыблізна адзін Торэ адпавядае 133, 3223684 Па.
• Міліметры вадзянога слупа.
• Метры вадзянога слупа.
• Тэхнічныя атмасферы.
• Фізічныя атмасферы. Адна атм роўная 101 325 Па і 1,033233 ат.
• Кілаграм-сілы на квадратны сантыметр. Таксама вылучаюцца тона-сіла і грам-сіла. Акрамя гэтага, ёсць аналаг фунт-сіла на квадратны цаля.

Агульная формула ціску (фізіка 7-га класа)

З вызначэння дадзенай фізічнай велічыні можна вызначыць спосаб яе знаходжання. Выглядае ён такім чынам, як на фота ніжэй.

У ім F - гэта сіла, а S - плошча. Іншымі словамі, формула знаходжання ціску - гэта яго сіла, падзеленая на плошчу паверхні, на якую яно ўздзейнічае.

Таксама яна можа быць запісана так: Р = mg / S або Р = pVg / S. Такім чынам, гэтая фізічная велічыня аказваецца звязанай з іншымі тэрмадынамічных зменнымі: аб'ёмам і масай.

Для ціску дзейнічае наступны прынцып: чым менш прастору, на якое ўплывае сіла - тым большая колькасць якая душыць сілы на яго прыходзіцца. Калі, ж плошчу павялічваецца (пры той жа сіле) - шуканая велічыня памяншаецца.

Формула гідрастатычнага ціску

Розныя агрэгатныя станы рэчываў, прадугледжваюць наяўнасць у іх выдатных адзін ад аднаго уласцівасцяў. Зыходзячы з гэтага, спосабы вызначэння Р у іх таксама будуць іншымі.

Да прыкладу, формула ціску вады (гідрастатычнага) выглядае вось так: Р = pgh. Таксама яна дастасоўная і да газам. Пры гэтым яе нельга выкарыстоўваць для вылічэнні атмасфернага ціску, з-за рознасці вышынь і шчыльнасцяў паветра.

У дадзенай формуле р - шчыльнасць, g - паскарэнне вольнага падзення, а h - вышыня. Зыходзячы з гэтага, чым глыбей апускаецца прадмет або аб'ект, тым вышэй які аказваецца на яго ціск усярэдзіне вадкасці (газу).

Разгляданы варыянт з'яўляецца адаптацыяй класічнай прыкладу Р = F / S.

Калі ўзгадаць, што сіла роўная вытворнай масы на хуткасць вольнага падзення (F = mg), а маса вадкасці - гэта вытворная аб'ёму на шчыльнасць (m = pV), то формулу ціск можна запісаць як P = pVg / S. Пры гэтым аб'ём - гэта плошчы, памножаная на вышыню (V = Sh).

Калі ўставіць гэтыя дадзеныя, атрымаецца, што плошча ў лічніку і назоўніку можна скараціць і на выхадзе - гэта згаданы формула: Р = pgh.

Разглядаючы ціск у вадкасцях, варта памятаць, што, у адрозненне ад цвёрдых тэл, у іх часта магчыма скрыўленне павярхоўнага пласта. А гэта, у сваю чаргу, спрыяе адукацыі дадатковага ціску.

Для падобных сітуацый прымяняецца некалькі іншая формула ціску: Р = Р ₀ + 2QH. У дадзеным выпадку Р ₀ - ціск не скрыўленых пласта, а Q - паверхня нацяжэння вадкасці. Н - гэта сярэдняя крывізна паверхні, якую вызначаюць па Закону Лапласа: Н = ½ (1 / R ₁ + 1 / R _2). Складнікі R ₁ і R ₂ - гэта радыусы галоўнай крывулі.

Парцыяльны ціск і яго формула

Хоць спосаб Р = pgh выкарыстоўваецца і ў дачыненні як для вадкасцяў, так і для газаў, ціск у апошніх лепш вылічаць некалькі іншым шляхам.

Справа ў тым, што ў прыродзе, як правіла, не вельмі часта сустракаюцца абсалютна чыстыя рэчывы, бо ў ёй пераважаюць сумесі. І гэта тычыцца не толькі вадкасцяў, але і газаў. А як вядома, кожны з такіх кампанентаў ажыццяўляе розны ціск, званае парцыяльная.

Вызначыць яго даволі проста. Яно роўна суме ціску кожнага кампанента разгляданай сумесі (ідэальны газ).

З гэтага вынікае, што формула парцыяльнага ціску выглядае такім чынам: Р = Р ₁ + Р ₂ + Р ₃ ... і гэтак далей, згодна з колькасцю складнікаў кампанентаў.

Нярэдкія выпадкі, калі неабходна вызначыць ціск паветра. Аднак некаторыя з памылкі праводзяць вылічэнні толькі з кіслародам па схеме Р = pgh. Вось толькі паветра - гэта сумесь з розных газаў. У ім сустракаюцца азот, аргон, кісларод і іншыя рэчывы. Зыходзячы з сітуацыі, якая склалася, формула ціску паветра - гэта сума ціскаў ўсіх яго складнікаў. А значыць, варта прыме вышэйзгаданы Р = Р ₁ + Р ₂ + Р ₃ ...

Найбольш распаўсюджаныя прыборы для вымярэння ціску

Нягледзячы на тое што вылічыць разгляданую тэрмадынамічных велічыню па вышэйзгаданых формулах не складана, праводзіць вылічэнне часам папросту няма часу. Бо трэба заўсёды ўлічваць шматлікія нюансы. Таму для зручнасці за некалькі стагоддзяў быў распрацаваны шэраг прыбораў, якія робяць гэта замест людзей.

Фактычна амаль усе апараты такога роду з'яўляюцца разнавіднасцямі манометра (дапамагае вызначаць ціск у газах і вадкасцях). Пры гэтым яны адрозніваюцца па канструкцыі, дакладнасці і сферы прымянення.

• Атмасферны ціск вымяраецца з дапамогай манометра, названага барометрам. Калі неабходна вызначыць разраджэнне (гэта значыць ціск ніжэй атмасфернага) - прымяняюцца іншая яго разнавіднасць, вакуумметра.
• Для таго каб даведацца артэрыяльны ціск у чалавека, у ход ідзе сфигмоманометр. Большасці ён больш вядомы пад імем неинвазивного танометра. Такіх апаратаў існуюць нямала разнавіднасцяў: ад ртутных механічных да цалкам аўтаматычных лічбавых. Іх дакладнасць залежыць ад матэрыялаў, з якіх яны вырабляюцца і месцы вымярэння.
• Перапады ціску ў навакольным асяроддзі (па-ангельску - pressure drop) вызначаюцца з дапамогай дыферэнцыяльных манометры або дифнамометров (не блытаць з дынамометрамі).

віды ціску

Разглядаючы ціск, формулу яго знаходжання і яе варыяцыі для розных рэчываў, варта даведацца аб разнавіднасцях гэтай велічыні. Іх пяць.

• Абсалютная.
• бараметрычны
• Залішняе.
• Вакуумметрическое.
• Дыферэнцыяльнае.

абсалютная

Так называецца поўнае ціск, пад якім знаходзіцца рэчыва або аб'ект, без уліку ўплыву іншых газападобных складнікаў атмасферы.

Вымяраецца яно ў Паскаль і выяўляецца як суму залішняга і атмасфернага ціскаў. Таксама ён з'яўляецца рознасцю бараметрычнага і вакуумметрического відаў.

Вылічаецца яно па формуле Р = Р ₂ + Р ₃ або Р = Р ₂ - Р _4.

За пачатак адліку для абсалютнага ціску ва ўмовах планеты Зямля, бярэцца ціск усярэдзіне ёмістасці, з якой выдалены паветра (гэта значыць класічны вакуум).

Толькі такі від ціску выкарыстоўваецца ў большасці тэрмадынамічных формул.

бараметрычны

Гэтым тэрмінам называецца ціск атмасферы (гравітацыі) на ўсе прадметы і аб'екты, якія знаходзяць у ёй, уключаючы непасрэдна паверхню Зямлі. Большасці яно таксама вядома пад імем атмасфернага.

Яго залічваюць да тэрмадынамічнай параметрах, а яго велічыня змяняецца адносна месца і часу вымярэння, а таксама ўмоў надвор'я і знаходжання над / ніжэй за ўзровень мора.

Велічыня бараметрычнага ціску роўная модулю сілы атмасферы на плошчы адзінку па нармалі да яе.

У стабільнай атмасферы велічыня дадзенай фізічнай з'явы роўная вазе слупа паветра на падставу з плошчай, роўнай адзінцы.

Норма бараметрычнага ціску - 101 325 По (760 мм рт. Арт. Пры 0 градусаў Цэльсія). Пры гэтым чым вышэй аб'ект аказваецца ад паверхні Зямлі, тым больш нізкім становіцца ціск на яго паветра. Праз кожны 8 км яно зніжаецца на 100 Па.

Дзякуючы гэтай уласцівасці ў гарах вада ў імбрычках заківалі нашмат хутчэй, чым дома на пліце. Справа ў тым, што ціск ўплывае на тэмпературу кіпення: з яго зніжэннем апошняя памяншаецца. І наадварот. На гэтым ўласцівасці пабудавана праца такіх кухонных прыбораў, як хуткаварка і аўтаклаў. Павышэнне ціску ўнутры іх спрыяюць фармаванню ў пасудзіна больш высокіх тэмператур, чым у звычайных рондалях на пліце.

Выкарыстоўваецца для вылічэння атмасфернага ціску формула бараметрычнага вышыні. Выглядае яна такім чынам, як на фота ніжэй.

Р - гэта шуканая велічыня на вышыні, Р ₀ - шчыльнасць паветра каля паверхні, g - свабоднага падзення паскарэнне, h - вышыня над Зямлёй, м - малярная маса газу, т - тэмпература сістэмы, r - універсальная газавая пастаянная 8,3144598 Дж/ ( моль х К), а е - гэта лік Эйклера, роўнае 2.71828.

Часта ў прадстаўленай вышэй формуле ціску атмасфернага замест R выкарыстоўваецца Да - пастаянная Больцмана. Праз яе твор на лік Авагадра нярэдка выяўляецца універсальная газавая пастаянная. Яна больш зручная для разлікаў, калі лік часціц зададзена ў молях.

Пры правядзенні вылічэнняў заўсёды варта браць пад увагу магчымасць змены тэмпературы паветра з-за змены метэаралагічнай сітуацыі або пры наборы вышыні над узроўнем мора, а таксама геаграфічную шырату.

Залішняе і вакуумметрическое

Розніцу паміж атмасферным і вымераным ціскам навакольнага асяроддзя называюць залішнім ціскам. У залежнасці ад выніку, змяняецца назва велічыні.

Калі яна станоўчая, яе называюць манометрическим ціскам.

Калі ж атрыманы вынік са знакам мінус - яго называюць вакуумметрическим. Варта памятаць, што ён не можа быць больш бараметрычнага.

дыферэнцыяльнае

Дадзеная велічыня з'яўляецца розніцай ціскаў у розных кропках вымярэння. Як правіла, яе выкарыстоўваюць для вызначэння падзення ціску на якім-небудзь абсталяванні. Асабліва гэта актуальна ў нафтаздабываючай прамысловасці.

Разабраўшыся з тым, што за тэрмадынамічная велічыня называецца ціскам і з дапамогай якіх формул яе знаходзяць, можна зрабіць выснову, што гэта з'ява вельмі важна, а таму веды пра яго ніколі не будуць лішнімі.