La pressione è una quantità fisica che gioca un ruolo speciale nella natura e nella vita umana. Questo fenomeno, impercettibile alla vista, non riguarda solo lo stato dell'ambiente, ma è anche molto ben sentito da tutti. Scopriamo di cosa si tratta, quali tipi esistono e come trovare la pressione (formula) in ambienti diversi.
Quella che in fisica e chimica viene chiamata pressione
Questo termine si riferisce a un'importante grandezza termodinamica, espressa come rapporto tra la forza di pressione esercitata perpendicolarmente e la superficie su cui agisce. Questo fenomeno non dipende dalle dimensioni del sistema in cui opera, quindi si riferisce a quantità intensive.
In uno stato di equilibrio, secondo la legge di Pascal, la pressione è la stessa per tutti i punti del sistema.
In fisica e chimica, questo è indicato dalla lettera "P", che è l'abbreviazione del nome latino del termine - pressūra.
Se stiamo parlando della pressione osmotica di un liquido (l'equilibrio tra la pressionedentro e fuori la gabbia), viene utilizzata la lettera "P".
Unità di pressione
Secondo gli standard del sistema internazionale SI, il fenomeno fisico considerato si misura in pascal (cirillico - Pa, latino - Ra).
In base alla formula della pressione, risulta che un Pa è uguale a un N (newton - un'unità di forza) diviso per un metro quadrato (un'unità di area).
Tuttavia, in pratica, è piuttosto difficile applicare i pascal, poiché questa unità è molto piccola. A questo proposito, oltre agli standard SI, questo valore può essere misurato in modo diverso.
Di seguito sono riportati i suoi analoghi più famosi. La maggior parte di essi è ampiamente utilizzata nell'ex URSS.
- Bar. Una barra è uguale a 105 Pa.
- Torr, o millimetri di mercurio. Circa un Torr corrisponde a 133.3223684 Pa.
- Millimetri di colonna d'acqua.
- Metri di colonna d'acqua.
- Atmosfere tecniche.
- Atmosfere fisiche. Un atm equivale a 101.325 Pa e 1,033233 at.
- Chilogrammo-forza per centimetro quadrato. Ci sono anche ton-force e gram-force. Inoltre, c'è una libbra-forza analogica per pollice quadrato.
Formula generale per la pressione (fisica di 7a elementare)
Dalla definizione di una data quantità fisica, puoi determinare il metodo per trovarla. Sembra la foto qui sotto.
In esso, F è forza e S è area. In altre parole, la formula per trovare la pressione è la sua forza divisa per la superficie su cui essainfluenza.
Può anche essere scritto in questo modo: P=mg / S o P=pVg / S. Quindi, questa quantità fisica è correlata ad altre variabili termodinamiche: volume e massa.
Per la pressione, si applica il seguente principio: minore è lo spazio interessato dalla forza, maggiore è la forza di pressione che ha. Se, invece, l'area aumenta (con la stessa forza), il valore desiderato diminuisce.
Formula pressione idrostatica
Diversi stati aggregati di sostanze, prevedono la presenza delle loro proprietà differenti tra loro. Sulla base di ciò, anche i metodi per determinare P in essi saranno diversi.
Ad esempio, la formula per la pressione dell'acqua (idrostatica) è simile a questa: P=pgh. Vale anche per i gas. Tuttavia, non può essere utilizzato per calcolare la pressione atmosferica, a causa della differenza di altitudine e densità dell'aria.
In questa formula, p è la densità, g è l'accelerazione gravitazionale e h è l' altezza. Sulla base di ciò, più profondo un oggetto o un oggetto affonda, maggiore è la pressione esercitata su di esso all'interno del liquido (gas).
La variante in esame è un adattamento dell'esempio classico P=F / S.
Se ricordiamo che la forza è uguale alla derivata della massa per la velocità di caduta libera (F=mg), e la massa del liquido è la derivata del volume per la densità (m=pV), allora la formula della pressione può essere scritta come P=pVg / S. In questo caso, il volume è l'area moltiplicata per l' altezza (V=Sh).
Se inserisci questi dati, risulta che l'area nel numeratore eil denominatore può essere ridotto e l'output - la formula sopra: P=pgh.
Considerando la pressione nei liquidi, vale la pena ricordare che, a differenza dei solidi, lo strato superficiale può essere spesso distorto al loro interno. E questo, a sua volta, contribuisce alla formazione di ulteriore pressione.
Per tali situazioni, viene utilizzata una formula di pressione leggermente diversa: P=P0 + 2QH. In questo caso P0 è la pressione dello strato non curvo e Q è la superficie di tensione del liquido. H è la curvatura media della superficie, determinata dalla legge di Laplace: H=½ (1/R1+ 1/R2). Le componenti R1 e R2 sono i raggi di curvatura principale.
Pressione parziale e sua formula
Sebbene il metodo P=pgh sia applicabile sia ai liquidi che ai gas, è meglio calcolare la pressione in questi ultimi in modo leggermente diverso.
Il fatto è che in natura, di regola, le sostanze assolutamente pure non sono molto comuni, perché in essa predominano le miscele. E questo vale non solo per i liquidi, ma anche per i gas. E come sai, ciascuna di queste componenti esercita una pressione diversa, chiamata pressione parziale.
È abbastanza facile da individuare. È uguale alla somma della pressione di ogni componente della miscela in esame (gas ideale).
Da ciò ne consegue che la formula della pressione parziale si presenta così: P=P1+ P2+ P3… e così via, a seconda del numero dei componenti.
Ci sono spesso momenti in cui è necessario determinare la pressione dell'aria. Tuttavia, alcuni eseguono erroneamente calcoli solo con ossigeno secondo lo schema P=pgh. Ma l'aria è una miscela di diversi gas. Contiene azoto, argon, ossigeno e altre sostanze. In base alla situazione attuale, la formula della pressione dell'aria è la somma delle pressioni di tutti i suoi componenti. Quindi, dovresti prendere quanto sopra P=P1+ P2+ P3…
Manometri più comuni
Nonostante il fatto che non sia difficile calcolare la grandezza termodinamica in esame utilizzando le formule di cui sopra, a volte semplicemente non c'è tempo per effettuare il calcolo. Dopotutto, devi sempre tenere conto di numerose sfumature. Pertanto, per comodità, nel corso dei secoli sono stati sviluppati numerosi dispositivi per farlo al posto delle persone.
In effetti, quasi tutti i dispositivi di questo tipo sono varietà di manometro (aiuta a determinare la pressione in gas e liquidi). Tuttavia, differiscono per design, precisione e portata.
- La pressione atmosferica viene misurata utilizzando un manometro chiamato barometro. Se è necessario determinare il vuoto (cioè la pressione è inferiore alla pressione atmosferica), viene utilizzata un' altra versione di esso, un vacuometro.
- Per scoprire la pressione sanguigna di una persona, viene utilizzato uno sfigmomanometro. Per la maggior parte, è meglio conosciuto come un tonometro non invasivo. Esistono molte varietà di tali dispositivi: dal meccanico al mercurio al digitale completamente automatico. La loro precisione dipende dai materiali con cui sono realizzati e da dove vengono misurati.
- Calo di pressione nell'ambiente (secondoItaliano - caduta di pressione) sono determinati utilizzando manometri differenziali o difnamometri (da non confondere con dinamometri).
Tipi di pressione
Considerando la pressione, la formula per trovarla e le sue variazioni per le diverse sostanze, vale la pena conoscere le varietà di questa quantità. Ce ne sono cinque.
- Assoluto.
- Barometrica
- Eccesso.
- Vacuometrico.
- Differenziale.
Assoluto
Questo è il nome della pressione totale sotto la quale si trova una sostanza o un oggetto, senza tener conto dell'influenza di altri componenti gassosi dell'atmosfera.
Si misura in pascal ed è la somma dell'eccesso e della pressione atmosferica. È anche la differenza tra i tipi barometrici e quelli sottovuoto.
Si calcola con la formula P=P2 + P3 o P=P2 - R4.
Per il punto di riferimento della pressione assoluta nelle condizioni del pianeta Terra, viene presa la pressione all'interno del contenitore da cui viene rimossa l'aria (cioè il vuoto classico).
Solo questo tipo di pressione viene utilizzato nella maggior parte delle formule termodinamiche.
Barometrica
Questo termine si riferisce alla pressione dell'atmosfera (gravità) su tutti gli oggetti e gli oggetti che vi si trovano, inclusa la superficie della Terra stessa. È anche noto ai più come suggestivo.
È classificato come parametro termodinamico e il suo valore varia a seconda del luogo e dell'ora della misurazione, nonché delle condizioni meteorologiche e dell'essere sopra/sotto il livello del mare.
Valore della pressione barometricauguale al modulo della forza dell'atmosfera su un'area di unità lungo la normale ad essa.
In un'atmosfera stabile, l'entità di questo fenomeno fisico è uguale al peso di una colonna d'aria su una base con un'area pari a uno.
Pressione barometrica norma - 101 325 Pa (760 mm Hg a 0 gradi Celsius). Inoltre, più alto è l'oggetto dalla superficie terrestre, più bassa diventa la pressione dell'aria su di esso. Ogni 8 km diminuisce di 100 Pa.
Grazie a questa proprietà in montagna, l'acqua nei bollitori bolle molto più velocemente che a casa sui fornelli. Il fatto è che la pressione influisce sul punto di ebollizione: con la sua diminuzione, quest'ultimo diminuisce. E viceversa. Il lavoro di elettrodomestici da cucina come una pentola a pressione e un'autoclave è costruito su questa proprietà. L'aumento della pressione al loro interno contribuisce alla formazione di temperature più elevate nelle stoviglie rispetto alle normali padelle sui fornelli.
La formula dell' altitudine barometrica viene utilizzata per calcolare la pressione atmosferica. Sembra la foto qui sotto.
P è il valore desiderato in quota, P0 è la densità dell'aria vicino alla superficie, g è l'accelerazione di caduta libera, h è l' altezza sopra la Terra, m è la massa molare del gas, t è la temperatura del sistema, r è la costante universale del gas di 8.3144598 J⁄(mol x K) ed e è il numero di Euclair pari a 2.71828.
Spesso, nella formula della pressione atmosferica sopra, invece di R, viene utilizzato Kè la costante di Boltzmann. La costante universale del gas è spesso espressa in termini di prodotto dal numero di Avogadro. È più conveniente per i calcoli quando il numero di particelle è espresso in moli.
Quando si effettuano i calcoli, si dovrebbe sempre tenere conto della possibilità di variazioni della temperatura dell'aria dovute a un cambiamento della situazione meteorologica o quando si sale sopra il livello del mare, nonché della latitudine geografica.
Manometro e vacuometro
La differenza tra la pressione atmosferica e la pressione ambiente misurata è chiamata sovrapressione. A seconda del risultato, il nome del valore cambia.
Se è positivo, si chiama pressione relativa.
Se il risultato ottenuto è con il segno meno, si parla di vuoto. Vale la pena ricordare che non può essere altro che barometrico.
Differenziale
Questo valore è la differenza di pressione in diversi punti di misurazione. Di norma, viene utilizzato per determinare la caduta di pressione su qualsiasi apparecchiatura. Ciò è particolarmente vero nell'industria petrolifera.
Dopo aver capito che tipo di grandezza termodinamica si chiama pressione e con quali formule si trova, possiamo concludere che questo fenomeno è molto importante, e quindi la sua conoscenza non sarà mai superflua.
