Druk is 'n fisiese hoeveelheid wat 'n spesiale rol in die natuur en menslike lewe speel. Hierdie verskynsel, onwaarneembaar vir die oog, beïnvloed nie net die toestand van die omgewing nie, maar word ook baie goed deur almal gevoel. Kom ons vind uit wat dit is, watter tipes daarvan bestaan en hoe om die druk (formule) in verskillende omgewings te vind.
Wat word druk in fisika en chemie genoem
Hierdie term verwys na 'n belangrike termodinamiese grootheid, wat uitgedruk word as die verhouding van die loodreg uitgeoefende drukkrag tot die oppervlakarea waarop dit inwerk. Hierdie verskynsel hang nie af van die grootte van die stelsel waarin dit funksioneer nie, daarom verwys dit na intensiewe hoeveelhede.
In 'n toestand van ewewig, volgens Pascal se wet, is die druk dieselfde vir alle punte in die stelsel.
In fisika en chemie word dit aangedui met die letter "P", wat 'n afkorting is vir die Latynse naam van die term - pressūra.
As ons praat van die osmotiese druk van 'n vloeistof (die balans tussen drukbinne en buite die hok), word die letter "P" gebruik.
drukeenhede
Volgens die standaarde van die Internasionale SI-stelsel word die beskoude fisiese verskynsel gemeet in pascals (Cirillies - Pa, Latyns - Ra).
Gegrond op die drukformule, blyk dit dat een Pa gelyk is aan een N (newton - 'n eenheid van krag) gedeel deur een vierkante meter ('n eenheid van oppervlakte).
In die praktyk is dit egter taamlik moeilik om pascals toe te pas, aangesien hierdie eenheid baie klein is. In hierdie verband, benewens die SI-standaarde, kan hierdie waarde op 'n ander manier gemeet word.
Hieronder is sy bekendste analoë. Die meeste daarvan word wyd in die voormalige USSR gebruik.
- Bars. Een maat is gelyk aan 105 Pa.
- Torrs, of millimeters kwik. Ongeveer een Torr stem ooreen met 133,3223684 Pa.
- Millimeters van waterkolom.
- Meters waterkolom.
- Tegniese atmosfeer.
- Fisiese atmosfeer. Een atm is gelyk aan 101 325 Pa en 1,033233 at.
- Kilogram-krag per vierkante sentimeter. Daar is ook ton-krag en gram-krag. Daarbenewens is daar 'n analoog pond-krag per vierkante duim.
Algemene formule vir druk (7de graad fisika)
U kan die metode bepaal om dit te vind uit die definisie van 'n gegewe fisiese hoeveelheid. Dit lyk soos die foto hieronder.
Daarin is F krag, en S is oppervlakte. Met ander woorde, die formule vir die vind van druk is sy krag gedeel deur die oppervlak waarop ditraak.
Dit kan ook so geskryf word: P=mg / S of P=pVg / S. Hierdie fisiese hoeveelheid hou dus verband met ander termodinamiese veranderlikes: volume en massa.
Vir druk geld die volgende beginsel: hoe kleiner die spasie wat deur die krag geraak word, hoe groter is die hoeveelheid drukkrag wat dit het. As die oppervlakte egter toeneem (met dieselfde krag), neem die verlangde waarde af.
Hidrostatiese drukformule
Verskillende saamgevoegde toestande van stowwe maak voorsiening vir die teenwoordigheid van hul eienskappe wat van mekaar verskil. Op grond hiervan sal die metodes om P daarin te bepaal ook anders wees.
Byvoorbeeld, die formule vir waterdruk (hidrostaties) lyk soos volg: P=blg. Dit geld ook vir gasse. Dit kan egter nie gebruik word om atmosferiese druk te bereken nie, weens die verskil in hoogtes en lugdigthede.
In hierdie formule is p die digtheid, g is die gravitasieversnelling, en h is die hoogte. Op grond hiervan, hoe dieper 'n voorwerp of voorwerp sink, hoe hoër is die druk wat daarop uitgeoefen word binne-in die vloeistof (gas).
Die variant onder oorweging is 'n verwerking van die klassieke voorbeeld P=F / S.
As ons onthou dat die krag gelyk is aan die afgeleide van die massa deur die vryvalsnelheid (F=mg), en die massa van die vloeistof is die afgeleide van die volume deur die digtheid (m=pV), dan kan die drukformule geskryf word as P=pVg / S. In hierdie geval is die volume die oppervlakte vermenigvuldig met die hoogte (V=Sh).
As jy hierdie data invoeg, blyk dit dat die area in die teller endie noemer kan verminder word en die uitset - die bogenoemde formule: P=blg.
As die druk in vloeistowwe in ag geneem word, is dit die moeite werd om te onthou dat, anders as vaste stowwe, die oppervlaklaag dikwels daarin verwring kan word. En dit dra op sy beurt by tot die vorming van bykomende druk.
Vir sulke situasies word 'n effens ander drukformule gebruik: P=P0 + 2QH. In hierdie geval is P0 die druk van die nie-geboë laag, en Q is die vloeistofspanningsoppervlak. H is die gemiddelde kromming van die oppervlak, wat deur Laplace se wet bepaal word: H=½ (1/R1+ 1/R2). Die komponente R1 en R2 is die radiusse van hoofkromming.
Gedeeltelike druk en die formule daarvan
Alhoewel die P=pgh-metode vir beide vloeistowwe en gasse van toepassing is, is dit beter om die druk in laasgenoemde op 'n effens ander manier te bereken.
Die feit is dat absoluut suiwer stowwe in die natuur as 'n reël nie baie algemeen is nie, want mengsels oorheers daarin. En dit geld nie net vir vloeistowwe nie, maar ook vir gasse. En soos jy weet, oefen elkeen van hierdie komponente 'n ander druk uit, wat gedeeltelike druk genoem word.
Dit is redelik maklik om raak te sien. Dit is gelyk aan die som van die druk van elke komponent van die mengsel wat oorweeg word (ideale gas).
Hieruit volg dat die parsiële drukformule soos volg lyk: P=P1+ P2+ P3… en so aan, volgens die aantal komponente.
Daar is dikwels tye wanneer dit nodig is om die lugdruk te bepaal. Sommige doen egter verkeerdelik berekeninge slegs met suurstof volgens die skema P=pgh. Maar lug is 'n mengsel van verskillende gasse. Dit bevat stikstof, argon, suurstof en ander stowwe. Gebaseer op die huidige situasie, is die lugdrukformule die som van die druk van al sy komponente. Dus, jy moet die bogenoemde P=P1+ P2+ P3… neem
Mees algemene drukmeters
Ten spyte van die feit dat dit nie moeilik is om die termodinamiese hoeveelheid onder oorweging te bereken deur die bogenoemde formules te gebruik nie, is daar soms eenvoudig nie tyd om die berekening uit te voer nie. U moet immers altyd talle nuanses in ag neem. Daarom, gerieflikheidshalwe, is 'n aantal toestelle deur die eeue ontwikkel om dit in plaas van mense te doen.
Trouens, byna alle toestelle van hierdie soort is variëteite van 'n manometer (help om die druk in gasse en vloeistowwe te bepaal). Hulle verskil egter in ontwerp, akkuraatheid en omvang.
- Atmosferiese druk word gemeet met 'n drukmeter wat 'n barometer genoem word. As dit nodig is om die vakuum te bepaal (dit wil sê die druk is onder atmosferiese druk), word 'n ander weergawe daarvan, 'n vakuummeter, gebruik
- Om die bloeddruk van 'n persoon uit te vind, word 'n sfigmomanometer gebruik. Vir die meeste is dit beter bekend as 'n nie-indringende tonometer. Daar is baie variëteite van sulke toestelle: van kwik meganies tot volledig outomaties digitaal. Hulle akkuraatheid hang af van die materiaal waaruit hulle gemaak is en waar hulle gemeet word.
- Drukval in die omgewing (volgensEngels - drukval) word bepaal deur gebruik te maak van differensiële drukmeters of difnamometers (moet nie met dinamometers verwar word nie).
tipes druk
Met inagneming van die druk, die formule om dit te vind en die variasies daarvan vir verskillende stowwe, is dit die moeite werd om te leer oor die variëteite van hierdie hoeveelheid. Daar is vyf van hulle.
- Absoluut.
- Barometries
- Byskot.
- Vakuometries.
- Differensiaal.
Absolute
Dit is die naam van die totale druk waaronder 'n stof of voorwerp geleë is, sonder om die invloed van ander gasvormige komponente van die atmosfeer in ag te neem.
Dit word in pascal gemeet en is die som van oormaat en atmosferiese druk. Dit is ook die verskil tussen barometriese en vakuumtipes.
Dit word bereken deur die formule P=P2 + P3 of P=P2 - R4.
Vir die verwysingspunt vir absolute druk in die toestande van die planeet Aarde, word die druk in die houer waaruit lug verwyder word (dit wil sê klassieke vakuum) geneem.
Slegs hierdie tipe druk word in die meeste termodinamiese formules gebruik.
Barometries
Hierdie term verwys na die druk van die atmosfeer (swaartekrag) op alle voorwerpe en voorwerpe wat daarin gevind word, insluitend die oppervlak van die Aarde self. Dit staan ook by die meeste bekend as atmosferies.
Dit word geklassifiseer as 'n termodinamiese parameter, en die waarde daarvan wissel na gelang van die plek en tyd van meting, sowel as weerstoestande en bo/onder seevlak.
Barometriese drukwaardegelyk aan die modulus van die krag van die atmosfeer op 'n eenheidsgebied langs die normaal daarvan.
In 'n stabiele atmosfeer is die grootte van hierdie fisiese verskynsel gelyk aan die gewig van 'n lugkolom op 'n basis met 'n oppervlakte gelyk aan een.
Norm barometriese druk - 101 325 Pa (760 mm Hg by 0 grade Celsius). Bowendien, hoe hoër die voorwerp vanaf die oppervlak van die Aarde is, hoe laer word die lugdruk daarop. Elke 8 km neem dit af met 100 Pa.
Danksy hierdie eiendom in die berge kook water in ketels baie vinniger as by die huis op die stoof. Die feit is dat druk die kookpunt beïnvloed: met die afname neem laasgenoemde af. En omgekeerd. Die werk van kombuistoestelle soos 'n drukkoker en 'n outoklaaf is op hierdie eiendom gebou. Die toename in druk binne hulle dra by tot die vorming van hoër temperature in die skottelgoed as in gewone panne op die stoof.
Die barometriese hoogte-formule word gebruik om atmosferiese druk te bereken. Dit lyk soos die foto hieronder.
P is die verlangde waarde op hoogte, P0 is die lugdigtheid naby die oppervlak, g is die vryvalversnelling, h is die hoogte bokant die Aarde, m is die molêre massa van gas, t is die temperatuur van die stelsel, r is die universele gaskonstante van 8,3144598 J⁄(mol x K) en e is die Euclair-getal gelyk aan 2,71828.
Dikwels word in die bogenoemde atmosferiese drukformule, in plaas van R, K gebruikis die Boltzmann-konstante. Die universele gaskonstante word dikwels in terme van sy produk deur die Avogadro-getal uitgedruk. Dit is geriefliker vir berekeninge wanneer die aantal deeltjies in mol gegee word.
Wanneer jy berekeninge maak, moet jy altyd die moontlikheid van veranderinge in lugtemperatuur in ag neem as gevolg van 'n verandering in die meteorologiese situasie of wanneer jy bo seevlak klim, sowel as geografiese breedtegraad.
Meter en vakuummeter
Die verskil tussen atmosferiese druk en gemete omgewingsdruk word oordruk genoem. Na gelang van die resultaat, verander die naam van die waarde.
As dit positief is, word dit meterdruk genoem.
As die resultaat wat verkry is met 'n minusteken is, word dit vakuum genoem. Dit is die moeite werd om te onthou dat dit nie meer as barometries kan wees nie.
Differensiaal
Hierdie waarde is die drukverskil by verskillende meetpunte. As 'n reël word dit gebruik om die drukval op enige toerusting te bepaal. Dit is veral waar in die oliebedryf.
Nadat ons uitgevind het watter soort termodinamiese grootheid druk genoem word en met watter formules dit gevind word, kan ons aflei dat hierdie verskynsel baie belangrik is, en daarom sal kennis daaroor nooit oorbodig wees nie.
