압력 계산 예

물리학에서 압력 특정 지역에 가해지는 힘. 압력의 가장 일반적인 경우는 지구에서 차지하는 표면의 몸무게입니다.

압력은 고체, 액체 및 기체의 세 가지 물리적 상태에서 물질에 의해 발휘 될 수 있습니다.

압력 발현

압력은 매우 다른 상황에서 발생할 수 있습니다.

• 하나의 열에는 다를 수 있습니다. 섞이지 않는 액체. 각 액체는 그 아래에있는 액체에 압력을가합니다. 바닥에있는 사람은 위에있는 모든 사람의 공동 압력을 받게됩니다.
• 풍선과 같은 닫힌 용기에는 압력을 가할 가스 또는 가스 혼합물 벽에.
• 내연 기관에서 하강 피스톤은 압력을 생성합니다 가솔린-공기 혼합물에. 스파크가 시스템에 들어가 폭발하면 화학 반응이 피스톤에 압력을 가하여 피스톤을 다시 들어 올립니다.
• 대기에 존재하는 모든 가스는 지구 표면에 압력을 생성합니다. 이 압력을 기압 또는 대기압.

기압 또는 대기압

대기의 실제 압력은 기압계, E. 1644 년 토리 첼리. 과학자는 한쪽이 봉인 된 1 미터 길이의 튜브를 사용하여이 도구를 만들었습니다. 그는 튜브를 수성으로 채우고 열린면을 더 많은 수성으로 가득 찬 통에 담갔다.

튜브의 수은은 중력에 의해 하강하여 760mm 수준으로 조정되었습니다. 대기의 압력은 쿠바의 수성을 진정 시켰고, 튜브가 그 높이로 조정될 때까지 그것을 밀어 냈다. 그 이후로 표준 대기압은 760mmHg의 값을 갖습니다.

기압 또는 대기압은 기압계 기기 또는 소위 Barograph로 측정됩니다. 압력 측정에는 잉크 펜이 포함되어 있습니다. 날씨.

게이지 압력

게이지 압력은 밀폐 된 용기의 벽에 가해지는 압력입니다. 일반적으로 가스를 포함하는 용기의 전체 부피를 덮는 특성이 있기 때문에 가스에 의해 발휘되는 것을 말합니다.

포함 된 가스의 질량에 따라 컨테이너 벽에 힘을 가하는 가스 입자의 양과 측정 할 게이지 압력의 크기가됩니다.

가스는 탱크에서 정지 상태에 있거나 파이프 시스템을 따라 지속적으로 움직일 수 있습니다.

게이지 압력은 시계처럼 원형이고 다이얼에 압력이 측정되는 단위로 눈금이있는 게이지라는 장치로 측정됩니다. 압력 게이지는 유체 또는 가스의 추력에 반응하고 표시기 바늘로 판독 값을 반환합니다.

압력 측정 장치

수은 밀리미터 (mmHg) : Torricelli Barometer의 설계 덕분에 기압의 첫 번째 장치였습니다. 표준 기압은 다음에 해당합니다. 760mmHg.

파스칼 (Pa) : 국제 단위계에 따라 일반적으로 압력에 대해 설정된 단위입니다. 그의 "Force over Area"개념에 따르면, 평방 미터당 1 뉴턴 (1 Pa = 1 N / m²). Pascals of the Atmospheric Pressure의 동등성은 다음과 같습니다. 101,325.00 파스칼.

평방 인치의 파운드 (lb / in², psi): 압력에 대한 영어 단위 체계의 단위입니다. 일반적인 사용을 위해 산업용 압력 게이지 및 장치를 교정하는 데 가장 많이 사용됩니다. 영어 용어 인 "파운드 제곱 인치"에서 "psi"라고합니다. 대기압의 psi 단위는 다음과 같습니다. 14.69 파운드 / 인치².

바 (바): Bar는 압력 측정을위한 대체 단위입니다. 그것은 많은 수의 압력을 사용하지 않도록 문헌에서 큰 크기의 압력을 언급하는 데 사용됩니다. 대기압에 해당하는 바는 다음과 같습니다. 1,013 막대기.

대기 (atm): 계산이 수행되는 영역에서 측정 된 기압에 정확히 위치하는 대기압에 대해 설정된 단위입니다. 그 값은 항상 다음과 같이 설정됩니다. 1 기압이며 다른 단위와 동등성이 다릅니다. 물론 대기압을 다른 단위로 측정하면 수치 데이터가 달라집니다.

압력 계산

압력은 그것을 발휘하는 물질의 물리적 상태 (고체, 액체 또는 기체)에 따라 다르게 계산됩니다. 물론 공식은 모든 경우에 사용할 수 있지만 더 잘 설명하기 위해 이와 같은 계산을 분류합니다.

고체에 의해 가해지는 압력 :

고체의 경우 공식이 사용됩니다.

P = F / A

압력을 영역에 가해지는 힘으로 정의합니다. 솔리드는 자연스럽게 정의 된 영역을 포함하므로 추가 힘이 솔리드에 작용하지 않는 한 가해지는 힘은 가중치가됩니다.

파스칼 단위의 압력을 얻으려면 (Pa = N / m²), 힘은 뉴턴 (N)에 있고 면적은 평방 미터 (m²).

액체에 의해 가해지는 압력 :

액체의 경우 공식이 사용됩니다.

P = ρ * g * h

압력을 밀도, 중력 및 액체가 제한된 컬럼에서 덮는 높이의 곱으로 정의하십시오. 밀도로 구분 된 컬럼에 둘 이상의 액체가있는 경우 공식은 각 액체에 대해 옆으로 작동합니다.

따라서 압력은 파스칼 (Pa = N / m²), 밀도는 입방 미터 (Kg / m³), 중력 (m / s²) 및 미터 높이 (m).

가스에 의해 가해지는 압력 :

가스의 압력은 이상 기체처럼 행동한다면 이상 기체의 표현으로 계산할 수 있습니다.

PV = nRT

가스의 몰수, 온도 및 점유 부피 데이터를 가지고있어 즉시 계산할 수 있습니다. 실제 기체라면 단순한 이상 기체 관계보다 더 복잡한 실제 기체의 방정식에 의존해야합니다.

압력이 파스칼로 표시 되려면 부피가 입방 미터 (m³), 절대 온도 켈빈 (K) 및 이상 기체 상수는 R = 8.314 J / mol * K 여야합니다.

압력 계산 방법의 예

무게가 120N 인 단단한 몸체가 있으며 표면적은 0.5m입니다.². 지면에 가해지는 압력을 계산하십시오.

P = F / A

P = (120N) / (0.5m²) = 240 N / m² = 240 Pa

무게가 200N 인 단단한 몸체가 있으며 0.75m의 표면적을 덮습니다.². 지면에 가해지는 압력을 계산하십시오.

P = F / A

P = (200N) / (0.75m²) = 266.67 N / m² = 266.67 Pa

무게가 180N 인 단단한 몸체를 가지고 있으며 표면적은 0.68m입니다.². 지면에 가해지는 압력을 계산하십시오.

P = F / A

P = (180N) / (0.68m²) = 264.71 N / m² = 264.71 Pa

무게가 230N 인 단단한 몸체를 가지고 있으며 표면적은 1.5m입니다.². 지면에 가해지는 압력을 계산하십시오.

P = F / A

P = (230 N) / (1.5m²) = 153.33 N / m² = 153.33 Pa

밀도가 1000 Kg / m 인 두 개의 액체가있는 컬럼이 있습니다.³ 및 850 Kg / m³. 액체는 각각 0.30m와 0.25m의 높이를 모 읍니다. 용기 바닥의 압력을 계산하십시오.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (1000Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.30m) + (850Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.25m)

P = 2943 Pa + 2085 Pa = 5028 Pa

밀도가 790 Kg / m 인 두 개의 액체가있는 컬럼이 있습니다.³ 및 830 Kg / m³. 액체는 각각 0.28m와 0.13m의 높이를 모 읍니다. 용기 바닥의 압력을 계산하십시오.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (790Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.28m) + (830Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.13m)

P = 2170 Pa + 1060 Pa = 3230 Pa

밀도가 960 Kg / m 인 두 개의 액체가있는 컬럼이 있습니다.³ 및 750 Kg / m³. 액체는 각각 0.42m와 0.20m의 높이를 모 읍니다. 용기 바닥의 압력을 계산하십시오.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (960Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.42m) + (750Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.20m)

P = 3960 Pa + 1470 Pa = 5820 Pa

밀도가 720 Kg / m 인 두 개의 액체가있는 컬럼이 있습니다.³ 및 920 Kg / m³. 액체는 각각 0.18m와 0.26m의 높이를 모 읍니다. 용기 바닥의 압력을 계산하십시오.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (720Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.18m) + (920Kg / m³) * (9.81m / s²) * (0.26m)

P = 1270 Pa + 2350 Pa = 3620 Pa

2m의 부피를 덮는 14 몰의 이상 기체가 있습니다.³ 300K의 온도에서. 용기 벽에 가해지는 압력을 계산하십시오.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (14 mol) (8.314 J / mol * K) (300 K) / 2m³ = 17459.4 Pa

0.5m의 부피를 덮는 8 몰의 이상 기체가 있습니다.³ 330K의 온도에서. 용기 벽에 가해지는 압력을 계산하십시오.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (8 mol) (8.314 J / mol * K) (330 K) / 0.5 m³ = 43897.92 Pa

1.3m의 부피를 덮는 26 몰의 이상 기체가 있습니다.³ 400K의 온도에서. 용기 벽에 가해지는 압력을 계산하십시오.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (26 mol) (8.314 J / mol * K) (400 K) / 1.3 m³ = 66512 Pa

0.3m의 부피를 포함하는 20 몰의 이상 기체가 있습니다.³ 350K의 온도에서. 용기 벽에 가해지는 압력을 계산하십시오.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (20 mol) (8.314 J / mol * K) (350 K) / 0.3 m³ = 193993.33 Pa