Vzorec pro tlak vzduchu, páry, kapaliny nebo pevných látek. Jak zjistit tlak (vzorec)?

Tlak je fyzická veličina, která hraje zvláštní roli v přírodě a v lidském životě. Tento neviditelný jev nejen ovlivňuje stav životního prostředí, ale je také velmi dobře cítit všemi. Zjistíme, co to je, jaké druhy to existují a jak najít tlak (vzorec) v různých prostředích.

Co se nazývá tlak ve fyzice a chemii

Tento termín se vztahuje k významnému termodynamickému množství, které je vyjádřeno poměrem kolmé síly tlaku aplikovaného na plochu, na které působí. Tento jev nezávisí na velikosti systému, v němž pracuje, a proto odkazuje na intenzivní množství.

Ve stavu rovnováhy, podle Pascalova zákona, tlak je stejný pro všechny body v systému.

Ve fyzice a chemii je to označeno písmenem "P", což je zkratka pro latinský název termínu - pressūra.

Když mluvíme o osmotickém tlaku kapaliny (rovnováha mezi tlakem uvnitř a vně buňky), použije se písmeno "P".

Jednotky tlaku

Podle standardů mezinárodního systému SI se měří fyzikální jev v pascalu (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).

Na základě tlakového vzorce se ukazuje, že jedna Pa je rovna jedné H (novéton - jednotka síly) dělená o jeden čtvereční metr (oblastní jednotka).

V praxi je však obtížné používat pascal, protože tato jednotka je velmi malá. V tomto ohledu lze kromě standardů systému SI tuto hodnotu měřit i jiným způsobem.

Níže jsou nejznámější analogy. Většina z nich je široce používána v oblastech bývalého SSSR.

• Bary. Jeden pruh se rovná 105 Pa.
• Torrs nebo milimetry rtuti. Přibližně jeden torr odpovídá 133, 3223684 Pa.
• Milimetry vodního sloupce.
• Měřiče vodního sloupce.
• Technická atmosféra.
• Fyzikální atmosféra. Jeden atm je 101 325 Pa a 1,033233 at.
• Kilogram síly na čtvereční centimetr. Také existují tónová a gramová síla. Kromě toho existuje analogový údaj o síle libry na čtvereční palec.

Obecný vzorec tlaku (fyzika sedmého stupně)

Z definice dané fyzické veličiny můžete určit způsob, jakým se nachází. Vypadá to jako na fotografii níže.

V tom je F síla a S je oblast. Jinými slovy, vzorec pro nalezení tlaku je jeho síla, dělená plochou, na kterou působí.

Může být také napsáno jako P = mg / S nebo P = pVg / S. Tato fyzikální veličina je tedy spojena s dalšími termodynamickými veličinami: objemem a hmotností.

Následující princip platí pro tlak: čím menší je prostor ovlivněný silou, tím větší je síla lisovací síly. Pokud se však oblast zvýší (pro stejnou sílu), sníží se požadovaná hodnota.

Vzorec hydrostatického tlaku

Různé agregátní stavy látek poskytují navzájem různé vlastnosti. Vycházíme z toho, že metody určování P v nich budou také odlišné.

Například vzorec pro tlak vody (hydrostatický) vypadá takto: P = pgh. To platí také pro plyny. Nemůže se však použít k výpočtu atmosférického tlaku kvůli rozdílům v nadmořské výšce a hustotě vzduchu.

V tomto vzorci je p hustota, g je zrychlení způsobené gravitací a h je výška. Vychází-li z toho, čím je předmět nebo předmět ponořen hlouběji, tím vyšší je tlak, který na něj působí uvnitř kapaliny (plynu).

Uvažovaným variantem je adaptace klasického příkladu P = F / S.

Pokud se připomenout, že derivát síly se rovná hmotnosti volné rychlosti pádu (F = mg), a kapalné hmoty - derivátu objemové hmotnosti (m = PV), tlak vzorce lze zapsat jako P = PVG / S. objem - je náměstí vynásobí výška (v = Sh).

Pokud vložíte tato data, získáte, že oblast v čitateli a jmenovateli může být zkrácena a výše uvedený vzorec je výstup na výstupu: P = pgh.

Vzhledem k tlaku v kapalinách je třeba mít na paměti, že na rozdíl od pevných látek je často možné, aby se povrchová vrstva zvlnila. To naopak přispívá k vytváření dodatečného tlaku.

V takových situacích se používá mírně odlišný vzorec tlaku: P = P₀ + 2QH. V tomto případě P₀ - tlak nekryté vrstvy a Q je povrch napětí kapaliny. H je průměrné zakřivení povrchu, které je určeno zákonem Laplaceův: H = frac12- (1 / R₁+ 1 / R₂). Komponenty R₁ a R₂ Jsou poloměry hlavního zakřivení.

Částečný tlak a jeho vzorec

Přestože metoda P = pgh je použitelná jak pro kapaliny, tak pro plyny, je lepší vypočítat tlak v těchto kapalinách a plynech poněkud jiným způsobem.

Faktem je, že v přírodě zpravidla není absolutně často absolutně čistá látka, když v ní převládají všechny směsi. A to platí nejen pro tekutiny, ale také pro plyny. A jak víte, každá z těchto složek provádí jiný tlak, nazývaný částečný.

Definování je poměrně jednoduché. Je rovno součtu tlaku každé složky zvažované směsi (ideální plyn).

Z toho vyplývá, že vzorec parciálního tlaku vypadá takto: P = P₁+ P₂+ P₃hellip a tak dále podle počtu složek.

Tam jsou často případy, kdy je nutné stanovit tlak vzduchu. Některé však mylně provádějí výpočty pouze s kyslíkem podle schématu P = pgh. Pouze vzduch je směs různých plynů. Obsahuje dusík, argon, kyslík a další látky. Na základě současné situace je vzorec tlaku vzduchu součtem tlaků všech jeho složek. Takže byste měli vzít výše P = P₁+ P₂+ P₃...

Nejběžnější zařízení pro měření tlaku

Navzdory skutečnosti, že není vypočtené termodynamické množství vypočtené výše uvedenými vzorci, není občas jednoduché vypočítat. Koneckonců, vždy musíte vzít v úvahu četné nuance. Proto, pro pohodlí po několik staletí, bylo vyvinuto mnoho nástrojů, které ho činí na místě lidí.

Ve skutečnosti, téměř všechna zařízení tohoto druhu jsou verze manometru (pomáhá určit tlak v plynech a kapalinách). Nicméně se liší konstrukcí, přesností a rozsahem.

• Atmosférický tlak se měří pomocí tlakoměru nazývaného barometr. Je-li nutné stanovit výboj (tj. Tlak pod atmosférickým tlakem), použije se jiný druh vákuového měřidla.
• Abychom poznali krevní tlak osoby, používáme sfygmomanometr. Většinou je lépe známý jako neinvazivní tonometr. Taková zařízení mají mnoho druhů: od ortuťového mechanického až po plně automatický digitální. Jejich přesnost závisí na materiálech, ze kterých jsou vyrobeny, a na místě měření.
• Tlakové poklesy v prostředí (v angličtině - pokles tlaku) jsou určeny pomocí diferenční manometry nebo diphmonometry (nesmí být zaměňovány s dynamometry).

Druhy tlaku

Vzhledem k tlaku, vzoru jeho umístění a jeho variacím pro různé látky, stojí za to se dozvědět o odrůdách této velikosti. Je pět.

• Absolutní.
• Barometrický
• Nadměrné.
• Vakuum.
• Diferenciál.

Absolutní

Takzvaný celkový tlak, pod kterým je látka nebo předmět umístěna, aniž by byl zohledněn vliv jiných plynných složek atmosféry.

Měří se v pascalu a je součtem nadměrných a atmosférických tlaků. Je to také rozdíl v barometrickém a vakuovém metrickém typu.

Vypočítá se podle vzorce P = P₂ + P₃ nebo P = P₂ - P₄.

Pro vztažný bod absolutního tlaku v podmínkách planety Země se ve vnitřku nádrže odebere tlak, ze kterého je odstraněn vzduch (tj. Klasické vakuum).

Pouze tento druh tlaku se používá ve většině termodynamických vzorců.

Barometrický

Tento termín se vztahuje k tlaku atmosféry (gravitace) na všechny objekty a objekty, které se v něm nacházejí, včetně přímo na povrchu Země. Většina z nich je také známá jako atmosférická.

On je termodynamické parametry, a jeho velikost se mění s ohledem na místo a čas měření, jakož i na povětrnostní podmínky a umístění nad nebo pod hladinou moře.

Velikost barometrického tlaku se rovná modulu síly atmosféry na jednotkové ploše podél normálu k ní.

V stabilní atmosféře se velikost tohoto fyzického jevu rovná hmotnosti sloupku vzduchu na základně s plochou rovnou jedné.

Barometrický tlak je 101 325 Pa (760 mm Hg při 0 ° C). V tomto případě čím vyšší je objekt z povrchu Země, tím nižší je tlak na něj. Po každých 8 km se snižuje o 100 Pa.

Díky této vlastnosti v horách voda v kotlících kývne mnohem rychleji než domy na sporáku. Faktem je, že tlak ovlivňuje bod varu: při poklesu se teplota snižuje. A naopak. Na této nemovitosti je postavena práce takových kuchyňských zařízení, jako je tlakový hrnec a autokláv. Zvyšování tlaku v nich podporuje zvýšení tvorby vyšších teplot v nádobách než u běžných hrnců na sporáku.

Vzorec barometrické výšky se používá k výpočtu atmosférického tlaku. Vypadá to jako na fotografii níže.

P je požadované množství v nadmořské výšce, P₀ - hustota vzduchu v blízkosti povrchu, g - volný pád zrychlení, h - výška nad zemí, m - molární hmotnost plynu, T - teplota systému, R - univerzální plynová konstanta 8.3144598 Dzhfrasl- (mol x K), a e - je číslo Eikler, rovnající se 2,71828.

Často ve výše uvedeném vzorci atmosférického tlaku je R nahrazen konstantou K Boltzmannovou. Avogadro číslo svým produktem často vyjadřuje univerzální plynovou konstantu. Je vhodnější pro výpočty, pokud je počet částic uveden v krtcích.

Při výpočtech je vždy třeba vzít v úvahu možnost změny teploty vzduchu v důsledku změny meteorologické situace nebo při lezení nad hladinou moře, stejně jako zeměpisné zeměpisné šířky.

Nadměrné a vakuové

Rozdíl mezi atmosférickým tlakem a naměřeným vnějším tlakem se nazývá přetlak. V závislosti na výsledku se změní název proměnné.

Pokud je kladný, nazývá se měřicí tlak.

Pokud se výsledek získaný se znaménkem mínus nazývá vakuometr. Stojí za zmínku, že to nemůže být více barometrické.

Diferenciál

Tato hodnota je rozdíl v tlaku v různých bodech měření. Typicky se používá k určení poklesu tlaku na jakémkoli zařízení. To platí zejména v ropném průmyslu.

Poté, co se zabýval tím, že pro termodynamické veličiny zvané tlak a za pomoci některých vzorců shledal, lze usuzovat, že tento jev je velmi důležitá, ale proto, že znalosti o něm nikdy nebude zbytečná.