Primjer izračuna tlaka

U fizici, pritisak je sila koja djeluje na određeno Područje. Najčešći slučaj pritiska je težina tijela na površini koju zauzima na planeti.

Tvar može vršiti pritisak u tri fizikalna stanja: krutom, tekućem i plinskom.

Manifestacija pritiska

Pritisak se može pojaviti u vrlo različitim okolnostima:

• U jednom stupcu mogu biti različiti tekućine koje se ne miješaju, odmarajući se jedna na drugoj. Svaka će tekućina vršiti pritisak na onu ispod sebe. Tko je na dnu, primit će zajednički pritisak svih gore.
• U zatvorenoj posudi, poput balona, ​​može se nalaziti plin ili plinska smjesa koja će vršiti pritisak na njegovim zidovima.
• U motoru s unutarnjim izgaranjem, silazni klip stvara tlak na smjesi benzina i zraka. Kako iskra ulazi u sustav i eksplodira, kemijska reakcija vršit će pritisak na klip, ponovno ga podižući.
• Svi plinovi prisutni u atmosferi stvaraju pritisak na površinu Zemlje. Taj se pritisak naziva Barometarski tlak ili atmosferski tlak.

Barometarski ili atmosferski tlak

Stvarni tlak atmosfere mjeri se instrumentom tzv

Barometar, osmislio E. Torricelli 1644. godine. Znanstvenik je izradio ovaj instrument pomoću cijevi duljine 1 metar, zapečaćene na jednoj strani. Napunio je cijev Merkurom i umočio otvorenu stranu u posudu punu još Merkura.

Merkur u cijevi spuštao se gravitacijom, sve dok se nije prilagodio na razinu od 760 milimetara. Pritisak atmosfere pokorio je Merkur na Kubi, gurajući je dok cijev nije bila prilagođena toj visini. Od tada je utvrđeno da standardni atmosferski tlak ima vrijednost 760 mmHg.

Barometarski ili atmosferski tlak mjeri se instrumentom Barometer, ili također takozvanim barografom, koji uz Mjerenje tlaka uključuje olovku s tintom za praćenje vrijednosti atmosferskog tlaka na grafikonu tijekom vrijeme.

Mjerni tlak

Mjerni tlak je onaj koji se vrši na stijenke zatvorene posude. Općenito se odnosi na one koje stvaraju plinovi, jer oni imaju svojstvo da pokrivaju čitav volumen spremnika koji ih sadrži.

Ovisno o masi sadržanog plina, to će biti količina čestica plina koja primjenjuje silu na stijenke spremnika, a samim tim i veličina mjernog tlaka koji se mjeri.

Plin može biti u stanju mirovanja u spremniku ili u pokretu, neprestano se krećući duž cijevnog sustava.

Mjerački tlak mjeri se uređajima koji se nazivaju mjeračima, koji su kružni poput sata i na brojčaniku imaju vagu u jedinicama u kojima se mjeri tlak. Manometar reagira na potisak tekućine ili plina i vraća indikatorsku iglu očitanje.

Jedinice za mjerenje tlaka

Milimetar žive (mmHg): Bila je to prva jedinica za barometarski tlak zahvaljujući dizajnu Torricelli barometra. Standardni zračni tlak odgovara 760mmHg.

Pascal (Pa): To je jedinica uspostavljena za pritisak općenito, prema međunarodnom sustavu jedinica. Prema njegovom konceptu "Sile nad površinom", ekvivalent je 1 Njutnu na kvadratni metar (1 Pa = 1 N / m²). Ekvivalentnost atmosferskog tlaka u Pascalima je 101.325,00 paskala.

Kilograma na kvadratni inč (lb / in², psi): To je jedinica u engleskom sustavu jedinica za tlak. Najčešće se koristi za baždarenje industrijskih manometra i uređaja za konvencionalnu upotrebu. Iz engleskih izraza naziva se "psi": "kilogrami četvorni centimetar". Ekvivalencija atmosferskog tlaka u psi je 14,69 lb / in².

Šipke (šipke): Šipka je alternativna jedinica za mjerenje tlaka. U literaturi se koristi za pozivanje na velike veličine tlakova, kako se ne bi koristili tako veliki brojevi. Bar ekvivalent atmosferskog tlaka je 1.013 bara.

Atmosfere (atm): To je jedinica uspostavljena za atmosferski tlak, smještena točno na barometarskom tlaku izmjerenom na području na kojem se izračuni. Njegova je vrijednost uvijek postavljena kao 1 atm, a ima različite ekvivalencije s ostalim jedinicama. Naravno, ako se atmosferski tlak mjeri u drugim jedinicama, numerički podaci bit će drugačiji.

Proračuni tlaka

Tlak će se izračunavati različito, ovisno o agregatnom stanju tvari koja ga djeluje: krutom, tekućem ili plinovitom. Naravno, formule se mogu koristiti za sve slučajeve, ali da bismo ih bolje objasnili, pribjegavamo klasificiranju izračuna poput ovog.

Pritisak koji vrše krutine:

Za krute tvari koristi se formula

P = F / A

Definirajte pritisak kao silu koja se vrši na neko područje. Čvrste tvari prirodno obuhvaćaju određeno područje, pa će sila koju treba vršiti biti njihova težina, osim ako dodatna sila također djeluje na krutinu.

Da bi se dobio tlak u Pascalima (Pa = N / m²), potrebno je da Sila bude u Newtonu (N), a Područje u četvornim metrima (m²).

Pritisak koji vrše tekućine:

Za tekućine se koristi formula

P = ρ * g * h

Definirajte tlak kao umnožak gustoće, sile gravitacije i visine koju tekućina prekriva u koloni u kojoj se nalazi. Ako se u koloni nalaze dvije ili više tekućina, odvojene gustoćama, formula djeluje za svaku tekućinu sa svoje strane.

Tako da se tlak dobije u Pascalima (Pa = N / m²), potrebno je da Gustoća bude u kilogramima preko kubičnog metra (Kg / m³), gravitacija u metrima tijekom drugog kvadrata (m / s²) i visine u metrima (m).

Pritisak koji vrše plinovi:

Tlak plina, ako se ponaša poput idealnog plina, može se izračunati s izrazom idealnog plina:

PV = nRT

Imajući podatke o broju molova plina, temperaturi i zauzetom volumenu, može se izračunati odmah. Ako se radi o stvarnom plinu, bit će potrebno pribjeći jednadžbama za stvarni plin, koje su složenije od jednostavnog odnosa idealnog plina.

Da bi tlak bio u Pascalima, volumen mora biti u kubnim metrima (m³), temperatura u apsolutnim stupnjevima Kelvina (K), a idealna plinska konstanta mora biti R = 8,314 J / mol * K.

Primjeri kako izračunati tlak

Postoji čvrsto tijelo s težinom od 120 N, a pokriva površinu od 0,5 m². Izračunajte pritisak koji se vrši na tlo.

P = F / A

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

Postoji čvrsto tijelo s težinom od 200 N i pokriva površinu od 0,75 m². Izračunajte pritisak koji se vrši na tlo.

P = F / A

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

Ima čvrsto tijelo s težinom od 180 N, a pokriva površinu od 0,68 m². Izračunajte pritisak koji se vrši na tlo.

P = F / A

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

Ima čvrsto tijelo s težinom od 230 N, a pokriva površinu od 1,5 m². Izračunajte pritisak koji se vrši na tlo.

P = F / A

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

Postoji stupac s dvije tekućine, gustoće 1000 Kg / m³ i 850 Kg / m³. Tekućine dosežu visinu od 0,30 m, odnosno 0,25 m. Izračunajte tlak na dnu posude.

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

Postoji stupac s dvije tekućine, gustoće 790 Kg / m³ i 830 Kg / m³. Tekućine dosežu visinu od 0,28 m, odnosno 0,13 m. Izračunajte tlak na dnu posude.

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

Postoji stupac s dvije tekućine, gustoće 960 Kg / m³ i 750 Kg / m³. Tekućine dosežu visinu od 0,42 m, odnosno 0,20 m. Izračunajte tlak na dnu posude.

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

Postoji stupac s dvije tekućine, gustoće od 720 Kg / m³ i 920 Kg / m³. Tekućine dosežu visinu od 0,18 m, odnosno 0,26 m. Izračunajte tlak na dnu posude.

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

Postoji 14 molova idealnog plina koji pokrivaju zapreminu od 2 m³ na temperaturi od 300 K. Izračunajte pritisak koji se vrši na stijenke posude.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Postoji 8 molova idealnog plina, koji pokrivaju volumen od 0,5 m³ na temperaturi od 330 K. Izračunajte pritisak koji se vrši na stijenke posude.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Postoji 26 molova idealnog plina, koji pokrivaju zapreminu od 1,3 m³ na temperaturi od 400 K. Izračunajte pritisak koji se vrši na stijenke posude.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Postoji 20 molova idealnog plina, koji pokrivaju volumen od 0,3 m³ na temperaturi od 350 K. Izračunajte pritisak koji se vrši na stijenke posude.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (20 mol) (8,314 J / mol * K) (350 K) / 0,3 m³ = 193993,33 Pa