Eksempel på trykberegning

I fysik, pres er den kraft, der udøves på et bestemt område. Det mest almindelige tilfælde af tryk er vægten af ​​et legeme på overfladen, det optager på planeten.

Trykket kan udøves af stof i de tre fysiske tilstande: fast stof, væske og gas.

Trykmanifestation

Tryk kan forekomme under meget forskellige omstændigheder:

• I en kolonne kan der være forskellige væsker, der ikke blandes, hviler på hinanden. Hver væske vil udøve tryk på den under den. Den, der er i bunden, vil modtage det fælles pres fra alle ovenstående.
• I en lukket beholder, såsom en ballon, kan der være en gas eller gasblanding, der vil udøve et tryk på væggene.
• I en forbrændingsmotor er den faldende stempel genererer et tryk på benzin-luft-blandingen. Når gnisten kommer ind i systemet og eksploderer, lægger den kemiske reaktion pres på stemplet og løfter det op igen.
• Alle de gasser, der findes i atmosfæren, genererer et tryk på jordens overflade. Dette tryk kaldes Barometertryk eller atmosfærisk tryk.

Barometrisk eller atmosfærisk tryk

Atmosfærens faktiske tryk måles med et kaldet instrument Barometer, udtænkt af E. Torricelli i 1644. Forskeren lavede dette instrument ved hjælp af et 1 meter langt rør, forseglet på den ene side. Han fyldte røret med kviksølv og dyppede den åbne side ned i en beholder fuld af mere kviksølv.

Kviksølv i røret faldt af tyngdekraften, indtil det justerede sig til et niveau på 760 millimeter. Atmosfærens tryk dæmpede kviksølv på Cuba og skubbede det, indtil røret blev justeret til den højde. Siden da er det blevet fastslået, at standardatmosfærisk tryk har en værdi på 760 mmHg.

Det barometriske eller atmosfæriske tryk måles med barometerinstrumentet eller også med den såkaldte barograf, som ud over Trykmåling inkluderer en pen med blæk for at spore værdien af ​​atmosfærisk tryk på en graf i løbet af vejr.

Overtryk

Gauge Pressure er det, der udøves på væggene i en lukket beholder. Generelt henviser det til det, der udøves af gasser, da de har den egenskab, at de dækker hele volumenet af beholderen, der indeholder dem.

Afhængig af den mængde gas, der er indeholdt, vil det være mængden af ​​gaspartikler, der anvender kraft på beholderens vægge, og derfor størrelsen af ​​det måletryk, der skal måles.

Gassen kan være i en hviletilstand i en tank eller i bevægelse og konstant bevæge sig langs et rørsystem.

Målertryk måles med enheder kaldet målere, som er cirkulære som et ur og på skalaen har skalaen i de enheder, hvor tryk måles. Trykmåleren reagerer på væskens eller gasens fremdrift og returnerer en aflæsning med sin indikatornål.

Trykmåleenheder

Millimeter kviksølv (mmHg): Det var den første enhed for barometertryk takket være designet af Torricelli Barometer. Standard barometertryk svarer til 760 mmHg.

Pascal (Pa): Det er den enhed, der er oprettet for tryk generelt ifølge det internationale System of Units. Ifølge hans koncept "Force over Area" svarer det til 1 Newton over kvadratmeter (1 Pa = 1 N / m²). Ækvivalensen i pascal af atmosfærisk tryk er 101.325,00 Pas.

Pounds on Square Inch (lb / in², psi): Det er enheden i det engelske enhedssystem for tryk. Det er det mest anvendte til at kalibrere industrielle manometre og enheder til konventionel brug. Det kaldes "psi" fra dets engelske udtryk: "pounds square inches". Ækvivalensen i psi af atmosfærisk tryk er 14,69 lb / in².

Barer (bar): Bar er en alternativ enhed til måling af tryk. Det bruges i litteraturen til at henvise til store størrelser af tryk for ikke at bruge så stort antal. Barens ækvivalent med atmosfærisk tryk er 1.013 bar.

Atmosfærer (atm): Det er den enhed, der er etableret til atmosfærisk tryk, placeret nøjagtigt ved det barometriske tryk målt i det område, hvor beregningerne foretages. Dens værdi indstilles altid som 1 pengeautomatog har forskellige ækvivalenser med andre enheder. Selvfølgelig, hvis det atmosfæriske tryk måles i andre enheder, vil de numeriske data være forskellige.

Trykberegninger

Trykket beregnes forskelligt afhængigt af den fysiske tilstand af det stof, der udøver det: fast, flydende eller gasformigt. Naturligvis kan formlerne bruges i alle tilfælde, men for at blive bedre forklaret, ty vi til at klassificere beregningerne som denne.

Tryk udøvet af faste stoffer:

Til faste stoffer anvendes formlen

P = F / A

Definer pres som en kraft, der udøves på et område. Faste stoffer omfatter naturligvis et defineret område, så den kraft, der skal udøves, er deres vægt, medmindre en yderligere kraft også virker på det faste stof.

For at opnå trykket i Pascal (Pa = N / m²), er det nødvendigt, at styrken er i Newton (N) og området i kvadratmeter (m²).

Tryk udøvet af væsker:

Til væsker anvendes formlen

P = ρ * g * h

Definer tryk som produktet af densitet, tyngdekraften og højden, som væsken dækker i søjlen, hvor den er begrænset. Hvis der er to eller flere væsker i søjlen, adskilt af densiteter, fungerer formlen for hver væske ved sin side.

Således at trykket opnås i Pascal (Pa = N / m²), er det nødvendigt, at densiteten er i kg over kubikmeter (Kg / m³), tyngdekraften i meter over andet kvadrat (m / s²) og højden i meter (m).

Tryk udøvet af gasser:

Trykket på en gas, hvis den opfører sig som en ideel gas, kan beregnes med udtrykket af den ideelle gas:

PV = nRT

Med data om antallet af mol gas, temperatur og besat volumen kan de beregnes med det samme. Hvis det er en ægte gas, vil det være nødvendigt at ty til ligningerne for ægte gas, som er mere komplekse end det enkle ideelle gasforhold.

For at trykket skal være i pascal, skal volumen være i kubikmeter (m³), temperaturen i absolutte grader Kelvin (K), og den ideelle gaskonstant skal være R = 8,314 J / mol * K.

Eksempler på, hvordan man beregner tryk

Der er en solid krop med en vægt på 120 N og dækker et overfladeareal på 0,5 m². Beregn det tryk, der udøves på jorden.

P = F / A

P = (120 N) / (0,5 m²) = 240 N / m² = 240 Pa

Der er en solid krop med en vægt på 200 N og dækker et overfladeareal på 0,75 m². Beregn det tryk, der udøves på jorden.

P = F / A

P = (200 N) / (0,75 m²) = 266,67 N / m² = 266,67 Pa

Den har en solid krop med en vægt på 180 N og dækker et overfladeareal på 0,68 m². Beregn det tryk, der udøves på jorden.

P = F / A

P = (180 N) / (0,68 m²) = 264,71 N / m² = 264,71 Pa

Den har en solid krop med en vægt på 230 N og dækker et overfladeareal på 1,5 m². Beregn det tryk, der udøves på jorden.

P = F / A

P = (230 N) / (1,5 m²) = 153,33 N / m² = 153,33 Pa

Der er en søjle med to væsker med densiteter på 1000 kg / m³ og 850 kg / m³. Væskerne samler højder på henholdsvis 0,30 m og 0,25 m. Beregn trykket i bunden af ​​beholderen.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (1000 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,30 m) + (850 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,25 m)

P = 2943 Pa + 2085 Pa = 5028 Pa

Der er en søjle med to væsker med densiteter på 790 kg / m³ og 830 kg / m³. Væskerne samler højder på henholdsvis 0,28 m og 0,13 m. Beregn trykket i bunden af ​​beholderen.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (790 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,28 m) + (830 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,13 m)

P = 2170 Pa + 1060 Pa = 3230 Pa

Der er en søjle med to væsker med densiteter på 960 kg / m³ og 750 kg / m³. Væskerne samler højder på henholdsvis 0,42 m og 0,20 m. Beregn trykket i bunden af ​​beholderen.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (960 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,42 m) + (750 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,20 m)

P = 3960 Pa + 1470 Pa = 5820 Pa

Der er en søjle med to væsker med densiteter på 720 kg / m³ og 920 kg / m³. Væskerne samler højder på henholdsvis 0,18 m og 0,26 m. Beregn trykket i bunden af ​​beholderen.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (720 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,18 m) + (920 kg / m³) * (9,81 m / s²) * (0,26 m)

P = 1270 Pa + 2350 Pa = 3620 Pa

Der er 14 mol af en ideel gas, der dækker et volumen på 2 m³ ved en temperatur på 300 K. Beregn det tryk, der udøves mod beholderens vægge.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (14 mol) (8,314 J / mol * K) (300 K) / 2 m³ = 17459,4 Pa

Der er 8 mol en ideel gas, der dækker et volumen på 0,5 m³ ved en temperatur på 330 K. Beregn det tryk, der udøves mod beholderens vægge.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (8 mol) (8,314 J / mol * K) (330 K) / 0,5 m³ = 43897,92 Pa

Der er 26 mol af en ideel gas, der dækker et volumen på 1,3 m³ ved en temperatur på 400 K. Beregn det tryk, der udøves mod beholderens vægge.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (26 mol) (8,314 J / mol * K) (400 K) / 1,3 m³ = 66512 Pa

Der er 20 mol af en ideel gas, der dækker et volumen på 0,3 m³ ved en temperatur på 350 K. Beregn det tryk, der udøves mod beholderens vægge.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (20 mol) (8,314 J / mol * K) (350 K) / 0,3 m³ = 193993.33 Pa