Absolut tryckformel, hur den beräknas, exempel, övningar

3142
Alexander Pearson

De absolut tryck det är det som mäts i jämförelse med det absoluta vakuumet, därför är det alltid en positiv kvantitet. Detta är vettigt, eftersom det i vakuum inte finns någon utövande kraft, och följaktligen finns inget tryck..

Å andra sidan mäts det relativa trycket alltid med avseende på en annan som tas som referens, den vanligaste är den som utövas av den gasformiga massan som omger jorden: vår atmosfär, eftersom vi alltid är utsatta för den..

Figur 1. Absolut tryck mäts alltid med avseende på vakuum. Källa: F. Zapata.

Av den anledningen kallas de flesta instrument som används för att mäta tryck tryckmätare, kalibreras så att noll motsvarar exakt atmosfärstrycket.

Atmosfäriskt tryck definieras som kraften per areaenhet som utövas av jordens atmosfär, med hjälp av pascal som tryckmätningsenhet i SI International System of mätningar, både för atmosfärstryck och alla andra.

När vi till exempel använder instrument som ett däcktrycksmätare är vad vi faktiskt mäter skillnaden mellan däcktrycket och det som utövas av atmosfären. Det finns emellertid också instrument för att mäta absolut tryck, barometrar.

Låt Pab absolut tryck, Pbankomat atmosfärstryck (vid havsnivå) och Pman  (eller på engelska stolk) den som mätes av manometern, är förhållandet mellan dem:

Pab = Pbankomat + Pman

Artikelindex

  • 1 Hur beräknas absolut tryck?
    • 1.1 - Mätning av atmosfärstryck
    • 1.2 - Enheter för atmosfärstryck
  • 2 Exempel
  • 3 Lösta övningar
    • 3.1 - Övning 1
    • 3.2 - Övning 2
  • 4 Referenser

Hur beräknar man det absoluta trycket?

Eftersom barometrar är instrumenten som mäter absolut tryck kallas detta ibland barometertryck. Det är väldigt enkelt att beräkna det, även om du inte har en barometer, eftersom det räcker att lägga till mättrycket värdet på standardatmosfärstrycket.

Det bör klargöras att atmosfärstrycket varierar beroende på den plats på jorden där det mäts, eftersom det är beroende av höjd, temperatur och andra klimatförhållanden. Standardvärdet för Pbankomat i pascal är det 101325 Pa, vilket är normalt att det varierar i intervallet 96000 till 105000 Pa ungefär.

Om någon vätska har ett mättryck på 65000 Pa, låt oss säga, med avseende på atmosfärstryck betyder detta att dess absoluta tryck är, enligt föregående ekvation:

Pmagmuskler = 65000 + 101325 Pa = 166325 Pa.

- Atmosfäriskt tryckmätning

Atmosfäriskt tryck mäts med en barometer, en anordning som uppfanns 1643 av den italienska fysikern och Galileos assistent, kallad Evangelista Torricelli (1608-1647)..

I sitt berömda experiment fyllde Torricelli ett rör med kvicksilver, längre än 762 mm och med att hålla ena änden öppen förvandlade han den till en öppen behållare fylld med kvicksilver..

Forskaren observerade att vätskekolonnen alltid steg till en viss höjd h och lämnade ett vakuum på toppen, förutom närvaron av en liten mängd kvicksilverånga.

Nämnda höjd h är proportionell mot trycket P vid basen av vätskekolonnen:

h = P / yHg

Där γHg är den specifika vikten av kvicksilver, definierad som vikt per volymenhet eller också som produkten av densitet och tyngdacceleration g. Atmosfärstrycket skulle vara summan av kvicksilverets ångtryck i rörets övre del och trycket P, men det förra är så litet att P i praktiken sammanfaller med Pbankomat.

Således:

h = Pbankomat/ γHg → Pbankomat = γHg x h

Torricelli observerade att kolonnens höjd förblev 760 mm, och att veta att kvicksilverens densitet är 13 600 kg / m3 och tyngdaccelerationen är 9,91 m / stvå, man erhåller att atmosfärstrycket är lika med:

Pbankomat = γHg x h = 13600 x 9,8 x 0,760 Pa = 101293 Pa.

- Enheter för atmosfärstryck

Andra värden för atmosfärstryck i olika enheter är 1.013 bar = 1013 millibars = 14,70 lb / in.två (pund per kvadrattum eller psi, enhet för vanligt bruk i engelsktalande länder).

Det finns också en enhet som tar sitt värde som referens, kallat exakt atmosfär, så att en atmosfär (förkortad bankomat) är lika med 101293 Pa.

Atmosfäriskt tryck kan också uttryckas direkt i mm Hg, en enhet som nu kallas torr, för att hedra Evangelista Torricelli.

Figur 2. Kvicksilverkolonnbarometer. Källa: Wikimedia Commons.

Kvicksilverkolonnens höjd varierar beroende på plats, därför ger det upphov till olika värden på Pbankomat. Till exempel i vissa städer i Latinamerika, belägna på olika höjder över havet:

-Mexico City: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogota: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Exempel

- Levande varelser på jorden är anpassade till atmosfärstryck, vilket är ett absolut tryck som orsakas av vikten av de gaser som utgör atmosfären. Så även om vi inte uppfattar det som en kraft på oss, existerar detta tryck och är nödvändigt för att upprätthålla livet som vi känner det..

- Begreppet absolut tryck används kontinuerligt när man studerar jordens klimat och atmosfär, liksom i utformningen av barometrar..

- Ett annat exempel på användning av absolut tryck är att bestämma flygplanets höjd med höjdmätaren. Eftersom atmosfärstrycket varierar med höjden är det inte en bra idé att göra det till en referens, så absolut tryck används för att säkerställa precision i mätningar, mycket viktigt för flygsäkerheten..

Lösta övningar

- Övning 1

En tryckmätare är ansluten till en kammare, vilket ger ett mått på 24 kPa, på en plats där atmosfärstrycket är 92 kPa. Vad är kammarens absoluta tryck?

Lösning

Uppgifterna i uttalandet har trycket i kPa eller kilopascal. Pascal är en ganska liten enhet, så prefixen kilo, mega och giga är vanliga. En kPa motsvarar 1000 Pa, men eftersom båda data finns i samma enheter kan de läggas till utan problem och i slutet göra en konvertering till pascal om så önskas.

Med hjälp av ekvationen: Pab = Pbankomat + Pman och att ersätta värden är:

Pab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 Pa

- Övning 2

För de flesta vardagliga tillämpningar, såsom mätning av däcktryck eller motorkompression, tas tryckreferensnivån 0 som atmosfärstryck.

Så när ett däcktrycksmätare läser 32 psi är det relativt tryck. Vad är det absoluta trycket i däcket i detta fall?

Figur 3. Däcktrycksmätaren mäter tryck jämfört med atmosfärstryck. Källa: Pixabay.

Lösning

Absolut tryck är summan av värdet som visas av tryckmätaren och atmosfärstrycket på platsen. Som tidigare nämnts används psi-enheten ofta i engelsktalande länder..

Med standardvärdet 14,7 psi är däcket absolut tryck:

Pmagmuskler = 32,0 psi + 14. 7 psi = 46,7 psi 46,7 lb / intvå

Referenser

  1. Cimbala, C. 2006. Fluid Mechanics, Fundamentals and Applications. Mc. Graw hill.
  2. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4: e. Utgåva. Pearson Education.
  3. Quora. Vad är absolut tryck? Återställd från: quora.com
  4. Smits, A. 2006. Fluid Mechanics, A Physical Introduction. Alpha Omega.
  5. Streeter, V. 1999. Fluid Mechanics. Mcgraw hill.
  6. Zapata, F. Tryck och djup. Återställd från: francesphysics.blogspot.com.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.