La pressió és una quantitat física que té un paper especial en la natura i la vida humana. Aquest fenomen, imperceptible a la vista, no només afecta l'estat del medi, sinó que és molt ben sentit per tothom. Descobrim què és, quins tipus existeixen i com trobar la pressió (fórmula) en diferents entorns.
El que s'anomena pressió en física i química
Aquest terme es refereix a una quantitat termodinàmica important, que s'expressa com la relació de la força de pressió exercida perpendicularment a la superfície sobre la qual actua. Aquest fenomen no depèn de la mida del sistema en què opera, per tant es refereix a quantitats intensives.
En un estat d'equilibri, segons la llei de Pascal, la pressió és la mateixa per a tots els punts del sistema.
En física i química, això es denota amb la lletra "P", que és una abreviatura del nom llatí del terme - pressūra.
Si estem parlant de la pressió osmòtica d'un líquid (l'equilibri entre la pressiódins i fora de la gàbia), s'utilitza la lletra "P".
Unitats de pressió
Segons els estàndards del sistema internacional SI, el fenomen físic considerat es mesura en pascals (ciríl·lic - Pa, llatí - Ra).
A partir de la fórmula de pressió, resulta que un Pa és igual a un N (newton - una unitat de força) dividit per un metre quadrat (una unitat d'àrea).
No obstant això, a la pràctica, és bastant difícil aplicar pascals, ja que aquesta unitat és molt petita. En aquest sentit, a més dels estàndards SI, aquest valor es pot mesurar d'una altra manera.
A continuació es mostren els seus anàlegs més famosos. La majoria d'ells s'utilitzen àmpliament a l'antiga URSS.
- Bars. Una barra és igual a 105 Pa.
- Torrs, o mil·límetres de mercuri. Aproximadament un Torr correspon a 133,3223684 Pa.
- Milímetres de columna d'aigua.
- metres de columna d'aigua.
- Ambients tècnics.
- Ambiències físiques. Un caixer automàtic equival a 101.325 Pa i 1,033233 a.
- Quilogram-força per centímetre quadrat. També hi ha tona-força i gram-força. A més, hi ha una força de lliura analògica per polzada quadrada.
Fórmula general per a la pressió (física de 7è grau)
A partir de la definició d'una quantitat física determinada, podeu determinar el mètode per trobar-la. Sembla la foto de sota.
En ell, F és força i S és àrea. En altres paraules, la fórmula per trobar la pressió és la seva força dividida per la superfície sobre la qual es trobaafecta.
També es pot escriure així: P=mg / S o P=pVg / S. Així, aquesta magnitud física està relacionada amb altres variables termodinàmiques: volum i massa.
Per a la pressió, s'aplica el següent principi: com més petit sigui l'espai afectat per la força, més gran serà la força de pressió que té. Tanmateix, si l'àrea augmenta (amb la mateixa força), el valor desitjat disminueix.
Fórmula de pressió hidrostàtica
Diferents estats agregats de substàncies, preveuen la presència de les seves propietats que són diferents entre si. En funció d'això, els mètodes per determinar-hi P també seran diferents.
Per exemple, la fórmula per a la pressió de l'aigua (hidrostàtica) té aquest aspecte: P=pgh. També s'aplica als gasos. Tanmateix, no es pot utilitzar per calcular la pressió atmosfèrica, a causa de la diferència d' altituds i densitats de l'aire.
En aquesta fórmula, p és la densitat, g és l'acceleració gravitatòria i h és l'alçada. En base a això, com més s'enfonsa un objecte o objecte, més gran serà la pressió que s'exerceix sobre ell dins del líquid (gas).
La variant considerada és una adaptació de l'exemple clàssic P=F / S.
Si recordem que la força és igual a la derivada de la massa per la velocitat de caiguda lliure (F=mg), i la massa del líquid és la derivada del volum per la densitat (m=pV), aleshores la fórmula de pressió es pot escriure com P=pVg / S. En aquest cas, el volum és l'àrea multiplicada per l'alçada (V=Sh).
Si inseriu aquestes dades, resulta que l'àrea del numerador iel denominador es pot reduir i la sortida - la fórmula anterior: P=pgh.
Tenint en compte la pressió en els líquids, val la pena recordar que, a diferència dels sòlids, la capa superficial sovint es pot distorsionar en ells. I això, al seu torn, contribueix a la formació de pressió addicional.
Per a aquestes situacions, s'utilitza una fórmula de pressió lleugerament diferent: P=P0 + 2QH. En aquest cas, P0 és la pressió de la capa no corba, i Q és la superfície de tensió líquida. H és la curvatura mitjana de la superfície, que ve determinada per la llei de Laplace: H=½ (1/R1+ 1/R2). Els components R1 i R2 són els radis de curvatura principal.
La pressió parcial i la seva fórmula
Tot i que el mètode P=pgh és aplicable tant per a líquids com per a gasos, és millor calcular la pressió en aquests darrers d'una manera lleugerament diferent.
El fet és que a la natura, per regla general, les substàncies absolutament pures no són molt habituals, perquè hi predominen les mescles. I això s'aplica no només als líquids, sinó també als gasos. I com ja sabeu, cadascun d'aquests components exerceix una pressió diferent, anomenada pressió parcial.
És bastant fàcil de detectar. És igual a la suma de la pressió de cada component de la mescla considerada (gas ideal).
D'això se'n dedueix que la fórmula de pressió parcial té aquest aspecte: P=P1+ P2+ P3… i així successivament, segons el nombre de components.
Sovint hi ha moments en què cal determinar la pressió de l'aire. Tanmateix, alguns fan càlculs erròniament només amb oxigen segons l'esquema P=pgh. Però l'aire és una barreja de diferents gasos. Conté nitrogen, argó, oxigen i altres substàncies. A partir de la situació actual, la fórmula de la pressió de l'aire és la suma de les pressions de tots els seus components. Per tant, hauríeu d'agafar l'anterior P=P1+ P2+ P3…
Manòmetres de pressió més habituals
Malgrat que no és difícil calcular la quantitat termodinàmica considerada mitjançant les fórmules anteriors, de vegades simplement no hi ha temps per dur a terme el càlcul. Després de tot, sempre heu de tenir en compte nombrosos matisos. Per tant, per comoditat, al llarg dels segles s'han desenvolupat diversos dispositius per fer-ho en comptes de les persones.
De fet, gairebé tots els aparells d'aquest tipus són varietats d'un manòmetre (ajuda a determinar la pressió en gasos i líquids). Tanmateix, es diferencien en disseny, precisió i abast.
- La pressió atmosfèrica es mesura amb un manòmetre anomenat baròmetre. Si cal determinar el buit (és a dir, la pressió està per sota de la pressió atmosfèrica), s'utilitza una altra versió, un vacuòmetre.
- Per conèixer la pressió arterial d'una persona s'utilitza un esfigmomanòmetre. Per a la majoria, és més conegut com a tonòmetre no invasiu. Hi ha moltes varietats d'aquests dispositius: des de mecànics de mercuri fins a digitals totalment automàtics. La seva precisió depèn dels materials dels quals estan fetes i d'on es mesuren.
- Caigudes de pressió a l'entorn (segonsAnglès - caiguda de pressió) es determinen mitjançant manòmetres de pressió diferencial o difnamòmetres (que no s'han de confondre amb dinamòmetres).
Tipus de pressió
Tenint en compte la pressió, la fórmula per trobar-la i les seves variacions per a diferents substàncies, val la pena conèixer les varietats d'aquesta quantitat. N'hi ha cinc.
- Absolut.
- Baromètric
- Excés.
- Vacuomètric.
- Diferencial.
Absolut
Aquest és el nom de la pressió total sota la qual es troba una substància o objecte, sense tenir en compte la influència d' altres components gasosos de l'atmosfera.
Es mesura en pascals i és la suma de l'excés i la pressió atmosfèrica. També és la diferència entre els tipus baromètric i de buit.
Es calcula amb la fórmula P=P2 + P3 o P=P2 - R4.
Per al punt de referència de la pressió absoluta en les condicions del planeta Terra, es pren la pressió dins del recipient del qual s'extreu l'aire (és a dir, el buit clàssic).
Només aquest tipus de pressió s'utilitza en la majoria de fórmules termodinàmiques.
Baromètric
Aquest terme es refereix a la pressió de l'atmosfera (gravetat) sobre tots els objectes i objectes que s'hi troben, inclosa la superfície de la Terra. També és conegut per la majoria com a atmosfèric.
Està classificat com a paràmetre termodinàmic i el seu valor varia en funció del lloc i l'hora de mesura, així com de les condicions meteorològiques i d'estar per sobre o sota del nivell del mar.
Valor de pressió baromètricaigual al mòdul de la força de l'atmosfera sobre una àrea d'unitat al llarg de la normal a aquesta.
En una atmosfera estable, la magnitud d'aquest fenomen físic és igual al pes d'una columna d'aire sobre una base amb una àrea igual a un.
Pressió baromètrica normal - 101 325 Pa (760 mm Hg a 0 graus centígrads). A més, com més alt sigui l'objecte de la superfície de la Terra, més baixa serà la pressió de l'aire sobre ell. Cada 8 km disminueix 100 Pa.
Gràcies a aquesta propietat a la muntanya, l'aigua de les teteras bull molt més ràpid que a casa als fogons. El cas és que la pressió afecta el punt d'ebullició: amb la seva disminució, aquest últim disminueix. I viceversa. El treball d'aparells de cuina com una olla a pressió i un autoclau està construït en aquesta propietat. L'augment de pressió al seu interior contribueix a la formació de temperatures més altes als plats que a les paelles normals dels fogons.
La fórmula d' altitud baromètrica s'utilitza per calcular la pressió atmosfèrica. Sembla la foto de sota.
P és el valor desitjat a l'alçada, P0 és la densitat de l'aire prop de la superfície, g és l'acceleració de caiguda lliure, h és l'alçada sobre la Terra, m és la massa molar del gas, t és la temperatura del sistema, r és la constant universal del gas de 8,3144598 J⁄(mol x K) i e és el nombre d'Euclair igual a 2,71828.
Sovint, a la fórmula de pressió atmosfèrica anterior, en comptes de R, s'utilitza Kés la constant de Boltzmann. La constant de gas universal s'expressa sovint en termes del seu producte pel nombre d'Avogadro. És més convenient per als càlculs quan el nombre de partícules es dóna en mols.
A l'hora de fer càlculs, sempre s'ha de tenir en compte la possibilitat de canvis en la temperatura de l'aire a causa d'un canvi en la situació meteorològica o en pujar per sobre del nivell del mar, així com la latitud geogràfica.
Gàmetre i vacuòmetre
La diferència entre la pressió atmosfèrica i la pressió ambiental mesurada s'anomena sobrepressió. En funció del resultat, el nom del valor canvia.
Si és positiu, s'anomena pressió manomètrica.
Si el resultat obtingut és amb signe menys, s'anomena buit. Val la pena recordar que no pot ser més que baromètric.
Diferencial
Aquest valor és la diferència de pressió en diferents punts de mesura. Per regla general, s'utilitza per determinar la caiguda de pressió en qualsevol equip. Això és especialment cert a la indústria del petroli.
Un cop esbrinat quin tipus de magnitud termodinàmica s'anomena pressió i amb quines fórmules es troba, podem concloure que aquest fenomen és molt important i, per tant, mai serà superflu conèixer-lo.
