Fizikte ölçülen basınç nedir, basınç birimleri

Üstüne bir piston monte edilmiş hava dolu, sızdırmaz bir silindir hayal edin. Pistonu itmeye başlarsanız, silindirdeki havanın hacmi azalmaya başlayacak, hava molekülleri birbirleriyle ve pistonla daha yoğun bir şekilde çarpışacak ve basınçlı havanın piston üzerindeki basıncı artacaktır.

Piston şimdi aniden serbest kalırsa, basınçlı hava onu keskin bir şekilde yukarı doğru itecektir. Bunun nedeni, sabit piston alanı ile basınçlı hava tarafından pistona etki eden kuvvetin artmasıdır. Pistonun alanı değişmeden kalır, ancak gaz moleküllerinin kuvveti artar ve buna bağlı olarak basınç artar.

Veya başka bir örnek. Bir adam yerde duruyor, iki ayağı üzerinde duruyor. Bu pozisyonda kişi rahattır, rahatsızlık duymaz. Peki ya o kişi tek ayak üzerinde durmaya karar verirse? Bir bacağını dizinden bükecek ve şimdi tek bacakla yerde dinlenecek. Bu pozisyonda, kişi bacak üzerindeki baskı yaklaşık 2 kat arttığı için biraz rahatsızlık hissedecektir.Neden? Çünkü yerçekimi kuvvetinin artık bir kişiyi yere ittiği alan 2 kat azaldı. İşte basıncın ne olduğuna ve günlük yaşamda ne kadar kolay tespit edilebileceğine dair bir örnek.

Fiziksel baskı

Fizik açısından basınç, verilen yüzeyin birim alanı başına yüzeye dik olarak etki eden kuvvete sayısal olarak eşit olan fiziksel bir niceliktir. Bu nedenle yüzeyde belirli bir noktadaki basıncı belirlemek için yüzeye uygulanan kuvvetin normal bileşeni, bu kuvvetin etki ettiği küçük yüzey elemanının alanına bölünür. Ve tüm alan üzerindeki ortalama basıncı belirlemek için, yüzeye etki eden kuvvetin normal bileşeninin o yüzeyin toplam alanına bölünmesi gerekir.

Paskal (Pa)

Basınç ölçülür kuzeydoğuda paskal (Pa) cinsinden. Bu basınç ölçüm birimi, Fransız matematikçi, fizikçi ve yazar Blaise Pascal'ın onuruna, hidrostatiğin temel yasasının - bir sıvı veya gaz üzerindeki basıncın herhangi bir noktaya değişmeden iletildiğini belirten Pascal Yasası - onuruna verildi. talimatlar. İlk kez, "Pascal" basınç birimi, bilim adamının ölümünden üç yüzyıl sonra, birimler hakkındaki kararnameye göre 1961'de Fransa'da dolaşıma girdi.

Bir pascal, bir metrekarelik bir yüzeye düzgün bir şekilde dağılmış ve dik olarak yönlendirilmiş bir newtonluk kuvvetin neden olduğu basınca eşittir.

Paskallar yalnızca mekanik basıncı (mekanik stres) değil, aynı zamanda esneklik modülünü, Young modülünü, yığın modülünü, akma noktasını, oransal limiti, çekme mukavemetini, kesme direncini, ses basıncını ve ozmotik basıncı da ölçer. Geleneksel olarak Pascals, malzemelerin en önemli mekanik özelliklerini dayanıklı bir malzemede ifade eder.

Teknik atmosfer (at), fiziksel (atm), santimetre kare başına kilogram kuvvet (kgf / cm2)

Basıncı ölçmek için Pascal'a ek olarak başka (sistem dışı) birimler de kullanılır. Bu birimlerden biri «atmosferdir» (c). Bir atmosferdeki basınç, yaklaşık olarak Dünya Okyanusu seviyesinde Dünya yüzeyindeki atmosferik basınca eşittir. Günümüzde "atmosfer", teknik bir atmosfer olarak anlaşılmaktadır (c).

Teknik atmosfer (at), bir santimetre karelik bir alana eşit olarak dağılmış kilogram başına kuvvet (kgf) tarafından üretilen basınçtır. Bir kilogram kuvvet ise, 9.80665 m / s2'ye eşit yerçekimi ivmesi koşulları altında bir kilogram kütleye sahip bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine eşittir. Böylece, bir kilogram kuvvet 9.80665 Newton'a eşittir ve 1 atmosfer tam olarak 98066.5 Pa'ya eşittir. 1'de = 98066,5 Pa.

Atmosferlerde örneğin araba lastiklerindeki basınç ölçülür, örneğin GAZ-2217 yolcu otobüsünün lastiklerinde önerilen basınç 3 atmosferdir.

Cıva yoğunluğu 13.595,04 kg/m3 iken, tabanında 760 mm yüksekliğindeki bir cıva sütununun basıncı olarak tanımlanan bir «fiziksel atmosfer» (atm) de vardır. 9.80665 m / s2'ye eşit yerçekimi ivmesi.Böylece, = 101 325 Pa'da 1 atm = 1.033233 olduğu ortaya çıktı.

Santimetre kare başına kilogram-kuvvet (kgf / cm2) gelince, bu sistematik olmayan basınç birimi, bazen çeşitli etkileri değerlendirmek için uygun olan normal atmosferik basınca iyi bir doğrulukla eşittir.

Bar (bar), baryum

Sistemin dışında, "bar" birimi yaklaşık olarak bir atmosfere eşittir, ancak daha kesindir - tam olarak 100.000 Pa. SGS sisteminde 1 bar, 1.000.000 din/cm2'ye eşittir. Daha önce, "bar" adı, şimdi "baryum" olarak adlandırılan birim tarafından taşınıyordu ve 0,1 Pa'ya veya CGS sisteminde 1 baryum = 1 dyn / cm2'ye eşitti. "Bar", "baryum" ve "barometre" kelimeleri aynı Yunanca "ağırlık" kelimesinden gelir.

Genellikle meteorolojide atmosferik basıncı ölçmek için 0,001 bar'a eşit olan mbar (milibar) birimi kullanılır. Ve atmosferin çok ince olduğu gezegenlerdeki basıncı ölçmek için - μbar (mikrobar), 0,000001 bar'a eşittir. Teknik manometrelerde, skala çoğunlukla çubuklar halinde derecelendirilir.

Milimetre cıva (mmHg), milimetre su (mmHg)

Milimetre olmayan cıva birimi 101325/760 = 133.3223684 Pa'ya eşittir. "mm Hg" olarak gösterilir, ancak bazen İtalyan fizikçi, Galileo'nun öğrencisi, atmosferik basınç kavramının yazarı Evangelista Torricelli'nin onuruna "torr" olarak gösterilir.

Ünite, atmosferik basıncın etkisi altında cıva sütununun dengede olduğu bir barometre ile atmosferik basıncı ölçmenin uygun bir yolu ile bağlantılı olarak oluşturulmuştur. Cıva, yaklaşık 13.600 kg/m3 gibi yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve oda sıcaklığında düşük bir doymuş buhar basıncına sahiptir, bu nedenle barometreler için eş zamanlı olarak cıva seçilmiştir.

Deniz seviyesinde, atmosferik basınç yaklaşık 760 mm Hg'dir ve şu anda 101325 Pa veya bir fiziksel atmosfer, 1 atm'ye eşit olan normal atmosfer basıncı olarak kabul edilen bu değerdir. Yani 1 milimetre cıva 101325/760 paskala eşittir.

Milimetre cıva cinsinden basınç tıpta, meteorolojide ve havacılık navigasyonunda ölçülür. Tıpta kan basıncı vakum teknolojisinde mm Hg olarak ölçülür. basınç ölçüm aletleri çubuklarla birlikte mmHg cinsinden derecelendirilir. Hatta bazen sadece 25 mikron bile yazıyorlar ki bu da tahliye söz konusu olduğunda cıva kolonu mikronları anlamına geliyor ve vakum ölçerlerle basınç ölçümleri yapılıyor.

Bazı durumlarda milimetre su kullanılır ve ardından 13,59 mm su sütunu = 1 mm Hg. Bazen daha uygun ve uygundur. Bir milimetre cıva sütunu gibi bir milimetre su sütunu, sistemin dışında, bu sütunun 4°C'lik bir su sütunu sıcaklığında düz bir taban üzerinde uyguladığı 1 mm'lik bir su sütununun hidrostatik basıncına eşit olan bir birimdir. °C