Τύποι Πίεσης

Η κάθετη δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας, ή η τάση σε ένα σημείο μέσα σε ένα περιορισμένο ρευστό, είναι γνωστή ως πίεση στις φυσικές επιστήμες. Η δύναμη που ασκείται σε ένα πάτωμα από ένα κουτί 42 λιβρών με εμβαδόν 84 τετραγωνικών ιντσών στο κάτω μέρος είναι ίση με τη δύναμη διαιρούμενη με την περιοχή στην οποία ασκείται ή μισή λίβρα ανά τετραγωνική ίντσα. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι το βάρος της ατμόσφαιρας που πιέζει προς τα κάτω σε κάθε μονάδα επιφάνειας της επιφάνειας της Γης, το οποίο είναι περίπου 15 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα στο επίπεδο της θάλασσας.

Η μέση πρόσκρουση των δυνάμεων που δημιουργούνται στα τοιχώματα του δοχείου από τον γρήγορο και συνεχή βομβαρδισμό του μεγάλου αριθμού μορίων αερίου έχει ως αποτέλεσμα την πίεση που ασκείται από ένα περιορισμένο αέριο. Η συνολική πίεση που ασκείται από ένα αέριο ή υγρό, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης της ατμοσφαιρικής πίεσης, είναι γνωστή ως απόλυτη πίεση. Ένα κενό ή κενός χώρος αντιστοιχεί σε απόλυτη πίεση μηδέν.

Πίεση

Η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας είναι γνωστή ως πίεση. Για πολλά φυσικά και ανθρωπογενή γεγονότα, η πίεση είναι η κύρια κινητήρια δύναμη. Η πίεση είναι αυτή που προκαλεί το σχηματισμό κυκλώνων και καταιγίδων και είναι επίσης η βάση για πολλές σύγχρονες εφευρέσεις όπως οι υδραυλικοί γρύλοι ισχύος και τα συστήματα πρόωσης πυραύλων.

Το άγχος είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται περιστασιακά για να περιγράψει την πίεση. Όσον αφορά την επιστήμη των υλικών, το άγχος είναι η ασκούμενη πίεση. Ως αποτέλεσμα, η πίεση είναι μια φυσική ποσότητα με πολυάριθμες εφαρμογές σε διάφορους τομείς. Σε όλη την ιστορία, έχουν χρησιμοποιηθεί πολλά συστήματα μέτρησης πίεσης. Ορισμένες από τις μονάδες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα, παρά το γεγονός ότι τα συστήματα ήταν τυποποιημένα.

Μονάδα πίεσης SI

Ο τύπος της πίεσης είναι,

P =F/A

Μια πρόσφατη παραλλαγή του μετρικού συστήματος είναι το σύστημα μονάδων SI. Βασίζεται στο γαλλικό πρότυπο διεθνούς συστήματος Système (d’unités) και είναι γενικά αποδεκτό. Αποτελείται από επτά θεμελιώδεις ποσότητες, από τις οποίες υπολογίζονται οι προκύπτουσες ποσότητες.

Η μονάδα πίεσης Pascal (Pa) πήρε το όνομά της από τον φυσικό Blaise Pascal. Η τάση, η αντοχή, το μέτρο ελαστικότητας και η σκληρότητα είναι όλοι όροι που χρησιμοποιούνται ευρέως για να υποδείξουν τη δύναμη που εφαρμόζεται στα υλικά. Ως αποτέλεσμα, οι επαγγελματίες που εργάζονται στον τομέα της επιστήμης των υλικών είναι εξοικειωμένοι με αυτό το σύστημα μονάδας.

Οι μεγάλες ποσότητες μπορούν να εκφραστούν σε MPa (Megapascals) ή GPa (Gigapascals) εφαρμόζοντας κατάλληλα προθέματα από το μετρικό σύστημα (Gigapascals).

Εφαρμογές της πίεσης στην πραγματική ζωή

1. Η περιοχή της κόψης της λεπίδας ενός μαχαιριού είναι εξαιρετικά μικρή. Αυτό δημιουργεί αρκετή πίεση ώστε η λεπίδα να κόψει το υλικό.
2. Το αίμα λαμβάνεται από σύριγγες για εξετάσεις αίματος. Όταν αποσύρεται το έμβολο της σύριγγας, το υγρό (αίμα) αναγκάζεται να μετακινηθεί μέσα στη σύριγγα λόγω της πίεσης του υγρού (αίματος).
3. Όταν ο αέρας τραβιέται από ένα καλαμάκι, η πίεση του αέρα στο εσωτερικό πέφτει και η ατμοσφαιρική πίεση έξω αναγκάζει το υγρό να ρέει μέσα.
4. Τα σκι έχουν μεγάλη επιφάνεια, η οποία βοηθά στην ανακούφιση από την πίεση στο χιόνι. Αυτό εμποδίζει τα σκι να βυθιστούν πολύ βαθιά στο χιόνι.
5. Η πίεση που ασκείται από τα καρφιά στο κάτω μέρος των παπουτσιών ποδοσφαίρου είναι αρκετή για να τα κάνει να βυθιστούν στο έδαφος, παρέχοντας επιπλέον πρόσφυση.
6. Ένας ανεμιστήρας μέσα σε μια ηλεκτρική σκούπα δημιουργεί χαμηλή πίεση στο εσωτερικό της συσκευής. Ως αποτέλεσμα, σωματίδια αέρα και βρωμιάς απορροφώνται στο gadget.

Παράγοντες που επηρεάζουν την πίεση

 

Σύμφωνα με τον τύπο πίεσης, επηρεάζεται από δύο βασικούς παράγοντες:τη δύναμη και την περιοχή στην οποία ασκείται η δύναμη. Όταν τόσο η δύναμη όσο και η πίεση αυξάνονται, η περιοχή παραμένει σταθερή και το αντίστροφο.

Η πίεση του υγρού επηρεάζεται από την πυκνότητα του υγρού, το βάθος του υγρού ή το ύψος της στήλης του υγρού και την επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα στο υγρό. Ο τύπος για την πίεση υγρού, P=hρg , το εξηγεί.

Η πίεση ενός αερίου επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και τον όγκο του. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια του αερίου ταξιδεύουν με υψηλή ταχύτητα, μεταφέροντας θερμότητα σε άλλα μόρια μέσω συγκρούσεων. Ως αποτέλεσμα, η πίεση του αερίου αυξάνεται. Καθώς η χωρητικότητα του δοχείου αερίου μειώνεται, η κινητική ενέργεια των μορίων του αερίου αυξάνεται και χτυπά όλα τα δοχεία, αυξάνοντας την πίεση του αερίου.

Τύποι πίεσης

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές πίεσης, η καθεμία με το δικό της σύνολο μονάδων. Η μονάδα για την ατμοσφαιρική πίεση, για παράδειγμα, είναι η atm. Ας δούμε τα διάφορα είδη πίεσης που υπάρχουν.

Ατμοσφαιρική πίεση: Ο αέρας υπάρχει πάνω από το επίπεδο της θάλασσας και υπάρχουν τόσα πολλά στρώματα που όσο πιο ψηλά ανεβαίνετε, τόσο περισσότερη πίεση ασκεί ο αέρας και η ατμοσφαιρική πίεση είναι η πίεση που ασκεί ο αέρας στην ατμόσφαιρα. Η μονάδα atm χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Δεδομένου ότι το ανθρώπινο σώμα διαθέτει εσωτερική πίεση που αντισταθμίζει την πίεση στο περιβάλλον, το ανθρώπινο σώμα δεν την αισθάνεται. Λόγω των διακυμάνσεων στην ατμόσφαιρα, η ατμοσφαιρική πίεση ποικίλλει. Η ατμοσφαιρική πίεση καθορίζεται από το βάρος του αέρα και είναι απαραίτητη για τη ζωή στη Γη.

Το βαρόμετρο είναι μια συσκευή που μετρά την πίεση στην ατμόσφαιρα. Το βαρόμετρο γεμίζει με υδράργυρο και η υπόλοιπη περιοχή είναι κενού.

Μαθηματικά, η ατμοσφαιρική πίεση μπορεί να δοθεί ως:

Patn=ρgh

Εδώ,

ρ=Πυκνότητα αέρα

g=επιτάχυνση λόγω βαρύτητας

h=  ύψος του υδραργύρου.

Απόλυτη πίεση: Η απόλυτη πίεση αναφέρεται στην πίεση σε σχέση με τη μηδενική πίεση που υπάρχει, δηλαδή την πίεση στον κενό, ελεύθερο χώρο. Στο κενό, δεν υπάρχει πίεση. Το Pabs είναι η συντομογραφία της απόλυτης πίεσης.

Διαφορική πίεση: Η διαφορική πίεση είναι η διαφορά μεταξύ δύο τιμών πίεσης, όπως υποδηλώνει το όνομα. Η ληφθείσα πίεση θα είναι χαμηλότερη από οποιαδήποτε από τις πιέσεις και η διαφορική πίεση που θα ληφθεί θα έχει την ίδια μονάδα.

Pd=P2– P1

Pd=Διαφορική πίεση

P2=Τελική πίεση

P1=Αρχική πίεση

Μανόμετρο πίεσης: Η πίεση μετρητή, συχνά γνωστή ως Υπερπίεση, είναι ένας σχετικά νέος τύπος πίεσης. Η υπερπίεση, συχνά γνωστή ως πίεση μετρητή, είναι η διαφορά πίεσης μεταξύ ατμοσφαιρικής και απόλυτης πίεσης.

Συμπέρασμα

Στη φυσική, η πίεση αναφέρεται στο ποσό της δύναμης που ασκείται στην επιφάνεια ενός αντικειμένου σε μια κανονική κατεύθυνση. Για να το θέσω αλλιώς, είναι η δύναμη που παρέχεται ανά μονάδα επιφάνειας. Ως αποτέλεσμα, διαφέρει από τη συνολική δύναμη που ασκείται σε μια επιφάνεια. Η τάση ενός σημείου μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε ένα στερεό και να διατηρηθεί.

Ωστόσο, μόνο η πίεση μπορεί να υπερνικήσει την επιφάνεια μιας σφραγισμένης ουσίας, όπως ένα υγρό ή ένα αέριο. Ως αποτέλεσμα, είναι καταλληλότερο να χαρακτηριστούν οι δυνάμεις που δρουν πάνω και μέσα στα υγρά ως προς την πίεση.