Slėgio apibrėžimas ir pavyzdžiai

Slėgis chemijos, fizikos ir inžinerijos srityse

Dujos daro spaudimą balionui, todėl jį susprogdinus jis plečiasi. ABSODELS / Getty Images

Slėgis apibrėžiamas kaip jėgos, veikiančios per ploto vienetą, matas. Slėgis dažnai išreiškiamas vienetais Paskalis (na), niutonų kvadratiniam metrui (N/m^duarba kg/m·s^du), arbasvarų už kvadratinį colį. Kiti vienetai apima atmosferą (atm), torr, barą ir metrus jūros vandens (msw).

Kas yra Slėgis?

• Slėgis yra jėga, tenkanti ploto vienetui.
• Įprasti slėgio vienetai yra paskaliai (Pa) ir svarai kvadratiniame colyje (psi).
• Slėgis (P arba p) yra skaliarinis dydis.

Slėgio formulė

Lygtyse slėgis žymimas didžiąja raide P arba mažąja raide p.

Slėgis yraišvestinis vienetas, paprastai išreiškiamas pagal lygties vienetus:

P = F / A

kur P yra slėgis, F yra jėga ir A yra plotas

Slėgis yra skaliarinis dydis. reiškia, kad jis turi dydį, bet ne kryptį. Tai gali atrodyti painu, nes paprastai akivaizdu, kad jėga turi kryptį. Gali padėti atsižvelgti į dujų slėgį balione. Nėra aiškios dalelių judėjimo dujose krypties. Tiesą sakant, jie juda visomis kryptimis taip, kad atsirastų grynasis efektas atsitiktinis . Jei dujos yra uždarytos balione, slėgis aptinkamas kaip tam tikras molekules atsitrenkia į baliono paviršių. Nesvarbu, kurioje paviršiaus vietoje matuosite slėgį, jis bus toks pat.

Paprastas slėgio pavyzdys

Paprastą slėgio pavyzdį galima pamatyti laikant peilį prie vaisiaus gabalo. Jei plokščią peilio dalį laikysite prie vaisiaus, jis neįpjaus paviršiaus. Jėga pasklinda iš didelio ploto (žemo slėgio). Jei pasukate ašmenis taip, kad pjovimo briauna būtų įspausta į vaisių, ta pati jėga bus taikoma daug mažesniam paviršiaus plotui (labai padidintas slėgis), todėl paviršius lengvai pjaunamas.

Ar spaudimas gali būti neigiamas?

Slėgis paprastai yra teigiama reikšmė. Tačiau yra atvejų, kai atsiranda neigiamas spaudimas.

Pavyzdžiui, manometras arba santykinis slėgis gali būti neigiamas. Tai dažniausiai atsitinka, kai matuojamas slėgis, palyginti su Atmosferos slėgis .

Taip pat atsiranda neigiamas absoliutus slėgis. Pavyzdžiui, jei patraukite atgal sandaraus švirkšto stūmoklį (traukdami vakuumą), sukursite neigiamą slėgį.

Idealių dujų slėgis

Įprastomis sąlygomis tikros dujos elgiasi taip idealios dujos ir jų elgesys yra nuspėjamas naudojant idealiųjų dujų dėsnį. Idealiųjų dujų dėsnis sieja dujų slėgį su absoliučia temperatūra, tūriu ir dujų kiekiu. Sprendžiant slėgį, idealus dujų įstatymas yra toks:

P = nRT/V

Čia P yra absoliutus slėgis, n yra dujų kiekis, T yra absoliuti temperatūra, V yra tūris, o R yra ideali dujų konstanta.

Idealiųjų dujų įstatymas daro prielaidą, kad dujų molekulės yra plačiai atskirtos. Pačios molekulės neturi tūrio, nesąveikauja viena su kita ir patiria idealiai elastingą susidūrimą su konteineriu.

Tokiomis sąlygomis slėgis kinta tiesiškai priklausomai nuo temperatūros ir dujų kiekio. Slėgis kinta atvirkščiai priklausomai nuo tūrio.

Skysčio slėgis

Skysčiai daro slėgį. Žinomas pavyzdys yra vandens spaudimo jausmas, kurį jaučiate ant ausies būgnelių, kai pasineriate į gilų baseiną. Kuo giliau einate, tuo daugiau vandens yra virš jūsų ir tuo didesnis slėgis.

Skysčio slėgis priklauso nuo jo gylio, bet ir nuo tankio. Pavyzdžiui, jei pasinersite į skysčio, kuris yra tankesnis už vandenį, baseiną, tam tikrame gylyje slėgis bus didesnis.

Lygtis, susiejanti slėgį pastovaus tankio skystyje su jo tankiu ir gyliu (aukščiu), yra tokia:

p = r gh

Čia p yra slėgis, r yra tankis, g yra gravitacija, o h yra skysčio stulpelio gylis arba aukštis.

Šaltiniai

• Briggs, Lyman J. (1953). „Ribojantis neigiamas gyvsidabrio slėgis pirekso stikle“. Taikomosios fizikos žurnalas . 24 (4): 488–490. doi: 10.1063 / 1.1721307
• Giancoli, Douglas G. (2004). Fizika: principai su programomis . Upper Saddle River, N. J.: Pearson Education. ISBN 978-0-13-060620-4.
• Imrė, A. R; Maris, H. J.; Williams, P. R, red. (2002). Skysčiai esant neigiamam slėgiui (II NATO mokslo serija). Springeris. doi:10.1007/978-94-010-0498-5. ISBN 978-1-4020-0895-5.
• Knight, Randall D. (2007). 'Skysčių mechanika'. Fizika mokslininkams ir inžinieriams: strateginis požiūris (2 leidimas). San Franciskas: Pearsonas Addisonas Wesley. ISBN 978-0-321-51671-8
• McNaught, A. D.; Wilkinsonas, A.; Nikas, M.; Jirat, J.; Kosata, B.; Jenkins, A. (2014). IUPAC. Cheminės terminijos sąvadas (2-asis leidimas) („Auksinė knyga“). Oksfordas: Blackwell mokslinės publikacijos. doi:10.1351/goldbook.P04819. ISBN 978-0-9678550-9-7.