De mättryck Pm är det som mäts i förhållande till ett referenstryck, som i de flesta fall väljs som atmosfärstrycket Pbankomat vid havsnivå. Det är då en relativt tryck, en annan term med vilken det också är känt.
Det andra sättet på vilket tryck vanligtvis mäts är att jämföra det med absolut vakuum, vars tryck alltid är noll. I ett sådant fall talar vi om absolut tryck, som vi kommer att beteckna som Ptill.
Det matematiska förhållandet mellan dessa tre kvantiteter är:
Ptill = Pbankomat + Pm
Därför:
Pm = Ptill - Pbankomat
Figur 1 illustrerar bekvämt detta förhållande. Eftersom vakuumtrycket är 0 är det absoluta trycket alltid positivt och samma händer med atmosfärstrycket Pbankomat.
Mättryck används ofta för att beteckna tryck över atmosfärstryck, såsom det som finns i däck eller det som ligger längst ner i havet eller en pool, som utövas av vikten på vattenpelaren. I dessa fall Pm > 0, eftersom Ptill > Pbankomat.
Det finns dock absoluta tryck under Pbankomat. I dessa fall Pm < 0 y recibe el nombre de Tryck från tömma och inte förväxlas med tryck av vakuum som redan beskrivits, vilket är frånvaron av partiklar som kan utöva tryck.
Artikelindex
Trycket i en vätska - flytande eller gas - är en av de mest signifikanta variablerna i sin studie. I en stationär vätska är trycket detsamma vid alla punkter på samma djup oavsett orientering, medan rörelsen av vätskor i rören orsakas av tryckförändringar..
Medeltrycket definieras som kvoten mellan kraften vinkelrätt mot en yta F⊥ och ytan av nämnda yta A, som uttrycks matematiskt enligt följande:
P = F⊥ /TILL
Tryck är en skalär kvantitet, vars dimensioner är kraft per ytenhet. Enheterna för dess mätning i International System of Units (SI) är newton / mtvå, kallad Pascal och förkortad som Pa, för att hedra Blaise Pascal (1623-1662).
Multiplar som kilo (103) Y mega (106) används ofta, eftersom atmosfärstrycket vanligtvis ligger i området 90 000 - 102 000 Pa, vilket är lika med: 90 - 102 kPa. Trycket i storleksordningen megapascal är inte ovanligt, så det är viktigt att bekanta sig med prefixen.
I angelsaxiska enheter mäts trycket i pund / fottvå, emellertid görs det vanligtvis i pund / tumtvå eller psi (pund-kraft per kvadrattum).
Ju mer vi fördjupar oss i vattnet i en pool eller i havet, desto mer tryck upplever vi. Tvärtom, när höjden ökar minskar atmosfärstrycket.
Det genomsnittliga atmosfärstrycket vid havsnivå fastställs till 101 300 Pa eller 101,3 kPa, medan det i Mariana Trench i västra Stilla havet - det djupaste kända djupet - är cirka 1000 gånger större och på toppen av Everest är det bara 34 kPa.
Det är tydligt att tryck och djup (eller höjd) är relaterade. För att ta reda på i fallet med en vätska i vila (statisk jämvikt) övervägs en skivformad del av vätska, begränsad i en behållare, (se figur 2). Skivan har tvärsnittsarea TILL, vikt dW och höjd dy.
Vi ringer P till det tryck som finns på djupet "Y"Y P + dP till det tryck som finns på djupet (y + dy). Eftersom vätskans densitet ρ är förhållandet mellan dess massa dm och dess volym dV, du måste:
ρ = dm / dV ⇒ dm = ρ.dV
Därför vikten dW av elementet är:
dW = g. dm = ρ.g.dV
Och nu gäller Newtons andra lag:
Σ FY = Ftvå - F1 - dW = 0
(P + dP) .A - P.A - ρ.g.dV = 0
(P + dP) .A - P.A - ρ.g. A. dy = 0
dP = ρ.g.dy
Integrering av båda sidor och med tanke på att densiteten ρ, liksom tyngdkraften g är konstanta, det sökta uttrycket hittas:
Ptvå - P1 = ΔP = ρ.g. (ochtvå - Y1)
ΔP = ρ.g. ΔY
Om du i föregående uttryck väljer P1 som atmosfärstryck och Y1 som vätskans yta, då Ytvå den ligger på ett djup h Y AP = Ptvå - Pbankomat är mättrycket som en funktion av djupet:
Pm = ρ.g.h
Om du behöver det absoluta tryckvärdet, lägg bara till atmosfärstrycket till föregående resultat.
För att mäta mättrycket kallas en anordning Tryckmätare, som i allmänhet erbjuder tryckdifferenser. I slutet kommer arbetsprincipen för en U-tubmanometer beskrivas, men låt oss nu titta på några viktiga exempel och konsekvenser av den tidigare härledda ekvationen.
Ekvationen ΔP = ρ.g. (ochtvå - Y1) kan skrivas som P = Po + ρ.g.h, var P är trycket på djupet h, medan Peller är trycket vid vätskans yta, vanligtvis Pbankomat.
Uppenbarligen varje gång det ökar Po, ökar P i samma mängd, så länge det är en vätska vars densitet är konstant. Det var precis vad som var tänkt när man övervägde ρ konstant och placera den utanför integralen som lösts i föregående avsnitt.
Pascals princip säger att någon ökning av trycket hos en begränsad vätska i jämvikt överförs utan någon variation till alla punkter i nämnda vätska. Genom denna egenskap är det möjligt att multiplicera kraften F1 appliceras på den lilla kolven till vänster och få Ftvå till höger.
Bilbromsar fungerar enligt denna princip: en relativt liten kraft appliceras på pedalen, vilket blir en större kraft på bromscylindern vid varje hjul tack vare den vätska som används i systemet..
Den hydrostatiska paradoxen anger att kraften på grund av trycket från en vätska vid botten av en behållare kan vara lika med, större eller mindre än själva vätskans vikt. Men när du placerar behållaren ovanför vågen registrerar den normalt vätskans vikt (plus naturligtvis behållarens vikt). Hur man förklarar denna paradox?
Vi utgår från det faktum att trycket längst ner i behållaren beror uteslutande på djupet och är oberoende av formen, som det drogs i föregående avsnitt.
Låt oss titta på några olika behållare. När de kommuniceras når de fylls med vätska når de alla samma höjd h. Höjdpunkterna har samma tryck, eftersom de ligger på samma djup. Kraften på grund av tryck vid varje punkt kan dock skilja sig från vikten, (se exempel 1 nedan).
Jämför den kraft som utövas av trycket på botten av var och en av behållarna med vätskans vikt och förklara varför skillnaderna, om några.
I denna behållare är basområdet A, därför:
Vätskevikt: mg = ρ.V.g = ρ . Ah. g
Tryck på botten: ρ. g. h
Kraft på grund av tryck: F = P.A = ρ. g. h. TILL
Vikt och kraft på grund av tryck är lika.
Behållaren har en smal del och en bred del. I diagrammet till höger har det delats in i två delar och geometri kommer att användas för att hitta den totala volymen. Område Atvå det är extern till behållaren, htvå är höjden på den smala delen, h1 är höjden på den breda delen (basen).
Hela volymen är basvolymen + volymen på den smala delen. Med dessa uppgifter har vi:
Vätskevikt: m. g = ρ . g. V = ρ . g. [TILL1 .h1+ (TILL1 -TILLtvå) .htvå] =
= ρ . g (A1.hatvåhtvå) = ρ . g. TILL1.h - ρ . g. TILL.. htvå (Användning har gjorts av h = h1 +htvå)
Tryck på botten: P = ρ. g. h
Kraft på botten på grund av tryck: F = P. A1 = ρ. g. h. TILL1
Jämförelse av vätskans vikt med kraften på grund av tryck visar att denna är större än vikten.
Vad som händer är att vätskan också utövar kraft på den del av steget i behållaren (se pilarna i rött i figuren) som ingår i beräkningen ovan. Denna uppåtgående kraft motverkar de som utövas nedåt och vikten som registreras av skalan är resultatet av dessa. Enligt detta är viktens storlek:
W = Kraft på botten - Kraft på den stegade delen = ρ . g. TILL1.h - ρ . g. TILL.. htvå
En manometer med öppet rör visas i figuren. Den består av ett U-format rör, i vilket ena änden är vid atmosfärstryck och den andra är ansluten till S, systemet vars tryck ska mätas..
Vätskan i röret (visas i gult i figuren) kan vara vatten, även om kvicksilver företrädesvis används för att minska storleken på anordningen. (En skillnad på 1 atmosfär eller 101,3 kPa kräver en 10,3 meter vattenpelare, inget bärbart).
Det ber att hitta mättrycket Pm i system S, som en funktion av vätskekolonnens höjd H.
Trycket i botten för båda grenarna av röret är detsamma, eftersom de är på samma djup. Låt PTILL trycket vid punkt A, belägen vid y1 Och sB de i punkt B som är på höjden ochtvå. Eftersom punkt B ligger vid gränsytan mellan vätska och luft är trycket där Peller. I denna gren av manometern är trycket längst ner:
Po + ρ.g.ytvå
För sin del är trycket längst ner för grenen till vänster:
P + ρ.g.y1
Där P är systemets absoluta tryck och ρ är densiteten hos vätskan. Utjämnar båda tryck:
Po + ρ.g.ytvå = P + ρ.g.y1
Rensar ut P:
P = Po + ρ.g.ytvå - ρ.g.y1 = Po + ρ.g (ochtvå - Y1) = Po + ρ.g. H
Därför mättrycket Pm ges av P - Peller = ρ.g. H och för att få sitt värde, mät bara höjden till vilken den manometriska vätskan stiger och multiplicera den med värdet av g och densiteten hos vätskan.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.