წნევის გაანგარიშების მაგალითი

ფიზიკაში, წნევა არის ძალა, რომელიც გარკვეულ არეალზე ხორციელდება. წნევის ყველაზე გავრცელებული შემთხვევაა სხეულის წონა ზედაპირზე, რომელსაც იგი იკავებს პლანეტაზე.

ზეწოლა შეიძლება მოახდინოს მატერიამ სამ ფიზიკურ მდგომარეობაში: მყარი, თხევადი და გაზი.

ზეწოლის მანიფესტაცია

ზეწოლა შეიძლება მოხდეს ძალიან განსხვავებულ გარემოებებში:

• ერთ სვეტში შეიძლება იყოს განსხვავებული სითხეები, რომლებიც არ ერევა ერთმანეთზე. თითოეული სითხე ახდენს ზეწოლას მის ქვეშ არსებულზე. ვინც ბოლოშია, ყველა ზემოთ ჩამოთვლილთა ერთობლივ ზეწოლას მიიღებს.
• დახურულ ჭურჭელში, მაგალითად, ბუშტში, შეიძლება იყოს ა გაზი ან გაზის ნარევი, რომელიც აპირებს ზეწოლას მის კედლებზე.
• შიდა წვის ძრავაში, დაღმავალი დგუში წარმოქმნის წნევას ბენზინი-ჰაერის ნარევზე. ნაპერწკალი სისტემაში მოხვედრისა და აფეთქებისთანავე, ქიმიური რეაქცია მოახდენს დგუშის ზეწოლას და მას კვლავ აწევს.
• ატმოსფეროში არსებული ყველა გაზები ახდენს ზეწოლას დედამიწის ზედაპირზე. ამ წნევას ეწოდება ბარომეტრიული წნევა ან ატმოსფერული წნევა.

ბარომეტრიული ან ატმოსფერული წნევა

ატმოსფეროს რეალური წნევა იზომება ინსტრუმენტით, სახელწოდებით

ბარომეტრი, შეიმუშავა ე. ტორიჩელი 1644 წელს. მეცნიერმა ეს ინსტრუმენტი 1 მეტრის სიგრძის მილის გამოყენებით გააკეთა, რომელიც ერთ მხარეს დალუქა. მან მილის მერკურით აავსო და ღია მხარე უფრო მერკურით სავსე ჭურჭელში ჩაყარა.

მერკური მილში დაეცა მიზიდულობით, სანამ არ მოირგეს 760 მილიმეტრის დონეზე. ატმოსფეროს წნევამ დაიმორჩილა მერკური კუბაში, უბიძგებს მას მანამ, სანამ მილის ამ სიმაღლეზე არ იქნებოდა მორგებული. მას შემდეგ დადგენილია, რომ სტანდარტული ატმოსფერული წნევის ღირებულებაა 760 მმ.ვწყ.სვ.

ბარომეტრიული ან ატმოსფერული წნევა იზომება ბარომეტრის ინსტრუმენტით, ან ასევე ე.წ. ბაროგრაფით, რომელიც გარდა წნევის გაზომვა მოიცავს კალამს კალმით, ატმოსფერული წნევის მნიშვნელობის დასადგენად გრაფიკზე, ამინდი

ლიანდაგის წნევა

ლიანდაგის წნევა არის ის, რაც ხორციელდება დახურული კონტეინერის კედლებზე. საერთოდ, ეს ეხება გაზების მოქმედებას, რადგან მათ აქვთ თვისება დაფარონ მათში შემავალი კონტეინერის მთელი მოცულობა.

შეიცავს გაზის მასას, ეს იქნება გაზის ნაწილაკების რაოდენობა, რომელიც ძალას ატარებს კონტეინერის კედლებზე და, შესაბამისად, იზომება გაზომვის წნევის სიდიდე.

გაზი შეიძლება იყოს ავზში, ან მოძრაობაში, მუდმივად მოძრაობდეს მილის სისტემის გასწვრივ.

ლიანდაგის წნევა იზომება ხელსაწყოებით, სახელწოდებით Gauges, რომლებიც წრიულია საათის მსგავსად და აკრიფეთ მასზე მასშტაბები იმ ერთეულებში, რომელშიც იზომება წნევა. წნევის ლიანდაგი რეაგირებს სითხის ან გაზის ქნევას და უბრუნებს კითხვას თავისი ინდიკატორის ნემსით.

წნევის საზომი ერთეულები

მერკური მილიმეტრი (mmHg): ეს იყო პირველი ბარომეტრიული წნევისთვის Torricelli Barometer- ის დიზაინის წყალობით. სტანდარტული ბარომეტრიული წნევა შეესაბამება 760 მმ.ვწყ.სვ..

პასკალი (პა): ეს არის ერთეული, რომელიც შეიქმნა ზოგადად წნევისთვის, საერთაშორისო სისტემის თანახმად. მისი კონცეფციის თანახმად, "ძალის გადამეტება", იგი უდრის 1 ნიუტონს კვადრატულ მეტრზე (1 პა = 1 N / მ²). ატმოსფერული წნევის პასკალებში ტოლფასია 101,325.00 პასკალი.

ფუნტი კვადრატულ ინჩზე (lb / in², psi): ეს არის ერთეული ინგლისურ სისტემაში წნევის განყოფილებისთვის. იგი ყველაზე ხშირად გამოიყენება სამრეწველო წნევის ლიანდაგების და მოწყობილობების ჩვეულებრივი გამოყენებისათვის. მას ინგლისურენოვანი ტერმინებიდან ”psi” უწოდებენ: ატმოსფერული წნევის psi- ს ტოლფასია 14,69 ფუნტი / წმ².

ბარები (ბარი): ბარი არის წნევის გაზომვის ალტერნატიული ერთეული. მას იყენებენ ლიტერატურაში წნევის დიდი სიდიდეების დასადგენად, რომ არ გამოიყენონ ასეთი დიდი რიცხვები. ატმოსფერული წნევის ბარი ეკვივალენტია 1,013 ბარი.

ატმოსფერო (ატმოსფერო): ეს არის ატმოსფერული წნევისთვის დადგენილი ერთეული, რომელიც მდებარეობს ზუსტად ბარომეტრიულ წნევაზე, იზომება ზონაში, სადაც ხდება გაანგარიშებები. მისი მნიშვნელობა ყოველთვის არის მითითებული, როგორც 1 ატმოსფერო, და აქვს სხვა ეკვივალენტობა სხვა ერთეულებთან. რა თქმა უნდა, თუ ატმოსფერული წნევა იზომება სხვა ერთეულებში, რიცხვითი მონაცემები განსხვავებული იქნება.

წნევის გაანგარიშებები

წნევა გამოითვლება განსხვავებულად, დამოკიდებულია ნივთიერების ფიზიკური მდგომარეობიდან, რომელიც ახდენს მას: მყარი, თხევადი ან აირისებრი. რა თქმა უნდა, ფორმულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა შემთხვევაში, მაგრამ უკეთ რომ აგიხსნათ, ჩვენ ვცდილობთ გამოთვალოთ ასე კლასიფიკაცია.

მყარი ზეწოლა:

მყარი ნივთიერებებისათვის გამოიყენება ფორმულა

P = F / A

განსაზღვრეთ ზეწოლა, როგორც ძალა, რომელიც მოქმედებს არეზე. მყარი ბუნებრივად მოიცავს განსაზღვრულ არეალს, ამიტომ ძალა, რომელიც უნდა იქნეს გამოყენებული, იქნება მათი წონა, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც მყარი ზემოქმედების დამატებითი ძალა მოქმედებს

პასკალებში წნევის მისაღებად (Pa = N / m²), აუცილებელია, რომ ძალები იყოს ნიუტონში (N), ხოლო ფართობი კვადრატულ მეტრში (მ.)²).

სითხის ზეწოლა:

სითხეებისთვის გამოიყენება ფორმულა

P = ρ * g * სთ

განსაზღვრეთ წნევა, როგორც სიმკვრივის პროდუქტი, სიმძიმის ძალა და სიმაღლე, რომელსაც თხევადი ფარავს სვეტი, სადაც ის შემოიფარგლება. თუ სვეტში არის ორი ან მეტი სითხე, გამიჯნული სიმკვრივით, ფორმულა მუშაობს მის გვერდით მყოფი თითოეული სითხისთვის.

ისე, რომ წნევა მიიღება პასკალებში (Pa = N / m²), აუცილებელია სიმჭიდროვე იყოს კილოგრამებში კუბურ მეტრზე მეტი (კგ / მ)³), მიზიდულობა მეტრზე მეორე კვადრატზე (მ / წმ)²) და სიმაღლე მეტრებში (მ).

გაზების მიერ განხორციელებული ზეწოლა:

გაზის წნევა, თუ ის იდეალურ გაზად იქცევა, შეიძლება გამოითვალოს იდეალური გაზის გამოხატულებით:

PV = nRT

მოლის გაზის რაოდენობის, ტემპერატურისა და ოკუპირებული მოცულობის მონაცემების საფუძველზე, მისი დაუყოვნებლივი გაანგარიშება შეიძლება. თუ ეს არის რეალური გაზი, საჭირო იქნება რეალური გაზის განტოლებების გამოყენება, რომლებიც უფრო რთული, ვიდრე მარტივი იდეალური გაზის მიმართებაა.

იმისათვის, რომ ზეწოლა მოხდეს პასკალსში, მოცულობა უნდა იყოს კუბური მეტრი (მ.)³), ტემპერატურა აბსოლუტური გრადუსებით Kelvin (K) და იდეალური აირის მუდმივა უნდა იყოს R = 8.314 J / mol * K.

წნევის გამოთვლის მაგალითები

არსებობს მყარი სხეული, რომლის წონაა 120 N და იგი მოიცავს 0,5 მ ზედაპირს². გამოთვალეთ წნევა, რომელიც განხორციელდა მიწაზე.

P = F / A

P = (120 N) / (0.5 მ)²) = 240 ნ / მ² = 240 პა

არსებობს მყარი სხეული წონით 200 N და იგი მოიცავს 0,75 მ ზედაპირს². გამოთვალეთ წნევა, რომელიც განხორციელდა მიწაზე.

P = F / A

P = (200 N) / (0,75 მ)²) = 266,67 N / მ² = 266.67 პა

მას აქვს მყარი სხეული, წონა 180 N, ხოლო ზედაპირის ფართობი 0,68 მ². გამოთვალეთ წნევა, რომელიც განხორციელდა მიწაზე.

P = F / A

P = (180 N) / (0.68 მ)²) = 264,71 N / მ² = 264,71 პა

მას აქვს მყარი სხეული, რომლის წონაა 230 N, ხოლო ფართობი 1,5 მ². გამოთვალეთ წნევა, რომელიც განხორციელდა მიწაზე.

P = F / A

P = (230 N) / (1.5 მ.)²) = 153,33 ნ / მ² = 153.33 პა

არსებობს სვეტი ორი სითხით, სიმკვრივით 1000 კგ / მ³ და 850 კგ / მ³. სითხეები იკრიბებიან შესაბამისად 0,30 მ და 0,25 მ სიმაღლეზე. გამოთვალეთ წნევა ჭურჭლის ძირში.

P = (ρ * გ * სთ)₁ + (ρ * გ * სთ)₂

P = (1000 კგ / მ³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.30 მ) + (850 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.25 მ)

P = 2943 Pa + 2085 Pa = 5028 პა

არსებობს სვეტი ორი სითხით, სიმკვრივით 790 კგ / მ³ და 830 კგ / მ³. სითხეები იკრიბებიან შესაბამისად 0,28 მ და 0,13 მ სიმაღლეზე. გამოთვალეთ წნევა ჭურჭლის ძირში.

P = (ρ * გ * სთ)₁ + (ρ * გ * სთ)₂

P = (790 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.28 მ) + (830 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0,13 მ)

P = 2170 Pa + 1060 Pa = 3230 პა

არსებობს სვეტი ორი სითხით, სიმკვრივით 960 კგ / მ³ და 750 კგ / მ³. სითხეები იკრიბებიან შესაბამისად 0,42 მ და 0,20 მ სიმაღლეზე. გამოთვალეთ წნევა ჭურჭლის ძირში.

P = (ρ * გ * სთ)₁ + (ρ * გ * სთ)₂

P = (960 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.42 მ) + (750 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.20 მ)

P = 3960 Pa + 1470 Pa = 5820 პა

არსებობს სვეტი ორი სითხით, სიმკვრივით 720 კგ / მ³ და 920 კგ / მ³. სითხეები იკრიბებიან შესაბამისად 0,18 მ და 0,26 მ სიმაღლეზე. გამოთვალეთ წნევა ჭურჭლის ძირში.

P = (ρ * გ * სთ)₁ + (ρ * გ * სთ)₂

P = (720 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.18 მ) + (920 კგ / მ)³) * (9,81 მ / წმ)²) * (0.26 მ)

P = 1270 Pa + 2350 Pa = 3620 პა

არსებობს იდეალური გაზის 14 მოლი, მოცულობა 2 მ³ 300 კ ტემპერატურაზე. გამოთვალეთ კონტეინერის კედლებზე განხორციელებული ზეწოლა.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (14 მოლი) (8.314 ჯ / მოლი * კ) (300 კ) / 2 მ³ = 17459,4 პა

არსებობს იდეალური გაზის 8 მოლი, მოცულობა 0,5 მ³ 330 კ ტემპერატურაზე. გამოთვალეთ კონტეინერის კედლებზე განხორციელებული ზეწოლა.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (8 მოლი) (8,314 J / მოლ * K) (330 K) / 0,5 მ³ = 43897,92 პა

აქ არის 26 მოლი იდეალური გაზი, მოცულობა 1.3 მ³ 400 კ ტემპერატურაზე. გამოთვალეთ კონტეინერის კედლებზე განხორციელებული ზეწოლა.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (26 მოლი) (8.314 ჯ / მოლი * კ) (400 კ) / 1.3 მ³ = 66512 პა

იდეალური გაზის 20 მოლია, მოცულობა 0,3 მ³ 350 კ ტემპერატურაზე. გამოთვალეთ კონტეინერის კედლებზე განხორციელებული ზეწოლა.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (20 მოლი) (8,314 J / მოლ * K) (350 K) / 0,3 მ³ = 193993.33 პა