Čo je meraný tlak vo fyzike, jednotky tlaku

Predstavte si vzduchom naplnený utesnený valec s piestom namontovaným na vrchu. Ak začnete tlačiť na piest, potom sa objem vzduchu vo valci začne zmenšovať, molekuly vzduchu budú narážať medzi sebou aj s piestom čoraz intenzívnejšie a tlak stlačeného vzduchu na piest sa bude zvyšovať.

Ak sa piest teraz náhle uvoľní, stlačený vzduch ho prudko vytlačí nahor. Stane sa to preto, že pri konštantnej ploche piesta sa sila pôsobiaca na piest zo strany stlačeného vzduchu zvýši. Plocha piestu zostáva nezmenená, ale zvyšuje sa sila molekúl plynu a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje tlak.

Alebo iný príklad. Muž stojí na zemi a stojí na oboch nohách. V tejto polohe je človek pohodlný, nepociťuje nepohodlie. Ale čo ak sa ten človek rozhodne stáť na jednej nohe? Jednu nohu pokrčí v kolene a teraz bude spočívať na zemi len jednou nohou. V tejto polohe bude človek cítiť nejaké nepohodlie, pretože tlak na nohu sa zvýšil a asi dvakrát.prečo? Pretože plocha, cez ktorú teraz gravitačná sila tlačí človeka k zemi, sa zmenšila 2-krát. Tu je príklad toho, čo je tlak a ako ľahko ho možno odhaliť v každodennom živote.

Fyzický tlak

Z hľadiska fyziky je tlak fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná sile pôsobiacej kolmo na povrch na jednotku plochy daného povrchu. Preto na určenie tlaku v určitom bode na povrchu sa normálna zložka sily pôsobiacej na povrch vydelí plochou malého povrchového prvku, na ktorý táto sila pôsobí. A na určenie priemerného tlaku na celej ploche musí byť normálna zložka sily pôsobiacej na povrch vydelená celkovou plochou tohto povrchu.

Pascal (Pa)

Meria sa tlak v NE v pascaloch (Pa). Táto jednotka merania tlaku bola pomenovaná na počesť francúzskeho matematika, fyzika a spisovateľa Blaise Pascala, autora základného hydrostatického zákona – Pascalovho zákona, ktorý hovorí, že tlak na kvapalinu alebo plyn sa prenáša do akéhokoľvek bodu bez akýchkoľvek zmien. inštrukcie. Prvýkrát bola jednotka tlaku "Pascal" uvedená do obehu vo Francúzsku v roku 1961, podľa vyhlášky o jednotkách, tri storočia po smrti vedca.

Jeden pascal sa rovná tlaku spôsobenému silou jedného newtonu rovnomerne rozloženou a nasmerovanou kolmo na plochu jedného štvorcového metra.

Pascaly merajú nielen mechanický tlak (mechanické napätie), ale aj modul pružnosti, Youngov modul, objemový modul, medzu klzu, proporcionálny limit, pevnosť v ťahu, odolnosť v šmyku, akustický tlak a osmotický tlak. Tradične pascaly vyjadrujú najdôležitejšie mechanické vlastnosti materiálov v odolnom materiáli.

Technická atmosféra (at), fyzická (atm), kilogramová sila na štvorcový centimeter (kgf / cm2)

Okrem Pascalu sa na meranie tlaku používajú aj iné (mimo systému) jednotky. Jednou z týchto jednotiek je „atmosféra“ (c). Tlak v jednej atmosfére sa približne rovná atmosférickému tlaku na povrchu Zeme na úrovni Svetového oceánu. Dnes sa „atmosféra“ chápe ako technická atmosféra (c).

Technická atmosféra (at) je tlak, ktorý vytvára sila na kilogram (kgf) rovnomerne rozložená na ploche jedného centimetra štvorcového. Jeden kilogram sily sa zase rovná sile gravitácie pôsobiacej na teleso s hmotnosťou jedného kilogramu za podmienok tiažového zrýchlenia rovnajúceho sa 9,80665 m/s2. Jeden kilogram sily sa teda rovná 9,80665 newtonom a 1 atmosféra sa presne rovná 98066,5 Pa. 1 pri = 98066,5 Pa.

V atmosfére sa napríklad meria tlak v pneumatikách automobilov, napríklad odporúčaný tlak v pneumatikách osobného autobusu GAZ-2217 je 3 atmosféry.

Existuje aj «fyzikálna atmosféra» (atm), definovaná ako tlak ortuťového stĺpca vysokého 760 mm pri jeho základni, pričom hustota ortuti je 13 595,04 kg/m3, pri teplote 0 °C a za podmienok gravitačné zrýchlenie rovné 9,80665 m/s2.Ukazuje sa teda, že 1 atm = 1,033233 pri = 101 325 Pa.

Pokiaľ ide o kilogram-silu na štvorcový centimeter (kgf / cm2), táto nesystematická jednotka tlaku sa s dobrou presnosťou rovná normálnemu atmosférickému tlaku, čo je niekedy vhodné na vyhodnotenie rôznych účinkov.

Bar (bar), bárium

Mimo systémovej jednotky «bar» sa rovná približne jednej atmosfére, ale je presnejšia - presne 100 000 Pa. V systéme SGS sa 1 bar rovná 1 000 000 dynov / cm2. Predtým bol názov „bar“ niesla jednotka teraz nazývaná „bárium“ a rovnala sa 0,1 Pa alebo v systéme CGS 1 bárium = 1 dyn / cm2. Slová „bar“, „bárium“ a „barometer“ pochádzajú z rovnakého gréckeho slova pre „hmotnosť“.

Na meranie atmosférického tlaku v meteorológii sa často používa jednotka mbar (milibar), ktorá sa rovná 0,001 baru. A na meranie tlaku na planétach, kde je atmosféra veľmi tenká — μbar (mikrobar), rovný 0,000001 bar. Na technických manometroch je stupnica najčastejšie odstupňovaná v baroch.

Milimeter ortuti (mmHg), milimeter vody (mmHg)

Nemilimeter ortuťovej jednotky sa rovná 101325/760 = 133,3223684 Pa. Označuje sa „mm Hg“, ale niekedy sa označuje aj „torr“ - na počesť talianskeho fyzika, študenta Galilea, Evangelisty Torricelliho, autora konceptu atmosférického tlaku.

Jednotka vznikla v súvislosti s pohodlným spôsobom merania atmosférického tlaku barometrom, v ktorom je ortuťový stĺpec pod vplyvom atmosférického tlaku v rovnováhe. Ortuť má vysokú hustotu asi 13 600 kg/m3 a má nízky tlak nasýtených pár pri izbovej teplote, preto bola ortuť zvolená súčasne pre barometre.

Na hladine mora je atmosférický tlak približne 760 mm Hg a práve táto hodnota sa teraz považuje za normálny atmosférický tlak, ktorý sa rovná 101325 Pa alebo jednej fyzickej atmosfére, 1 atm. To znamená, že 1 milimeter ortuti sa rovná 101325/760 pascalov.

V milimetroch ortuti sa tlak meria v medicíne, meteorológii a leteckej navigácii. V medicíne sa krvný tlak meria v mm Hg, vo vákuovej technike prístroje na meranie tlaku sú odstupňované v mmHg spolu so stĺpcami. Niekedy dokonca píšu len 25 mikrónov, čo pri evakuácii znamená mikróny ortuťového stĺpca a meranie tlaku sa robí pomocou vákuomerov.

V niektorých prípadoch sa používajú milimetre vody a potom 13,59 mm vodného stĺpca = 1 mm Hg. Niekedy je to výhodnejšie a pohodlnejšie. Milimeter vodného stĺpca, podobne ako milimeter ortuťového stĺpca, je jednotka mimo systému, ktorá sa rovná hydrostatickému tlaku 1 mm vodného stĺpca, ktorý tento stĺpec vyvíja na rovnej základni pri teplote vodného stĺpca 4 °C.