Eksempel på trykkberegning

I fysikk, trykk er styrken som utøves på et bestemt område. Det vanligste tilfellet med trykk er vekten av et legeme på overflaten det opptar på planeten.

Trykk kan utøves av materie i de tre fysiske tilstandene: fast, væske og gass.

Trykkmanifestasjon

Trykk kan oppstå under veldig forskjellige omstendigheter:

• I en kolonne kan det være forskjellige væsker som ikke blandes, hviler hverandre. Hver væske vil utøve trykk på den under den. Den som er nederst, vil motta felles press fra alle de over.
• I en lukket beholder, for eksempel en ballong, kan det være en gass ​​eller gassblanding som skal utøve et trykk på veggene.
• I en forbrenningsmotor er synkende stempel genererer et trykk på bensin-luft-blandingen. Når gnisten kommer inn i systemet og eksploderer, vil den kjemiske reaksjonen sette press på stempelet og løfte det opp igjen.
• Alle gassene i atmosfæren genererer et trykk på jordens overflate. Dette trykket kalles Barometrisk trykk eller atmosfærisk trykk.

Barometrisk eller atmosfærisk trykk

Atmosfærens faktiske trykk måles med et instrument som kalles

Barometer, utarbeidet av E. Torricelli i 1644. Forskeren laget dette instrumentet ved hjelp av et 1 meter langt rør, forseglet på den ene siden. Han fylte røret med kvikksølv og dyppet den åpne siden i et kar fullt av mer kvikksølv.

Kvikksølv i røret sank ned av tyngdekraften, til den justerte seg til et nivå på 760 millimeter. Atmosfærens trykk dempet kvikksølv på Cuba og presset det til røret ble justert til den høyden. Siden da har det blitt fastslått at standard atmosfærisk trykk har en verdi på 760 mmHg.

Barometrisk eller atmosfærisk trykk måles med barometerinstrumentet, eller også med den såkalte barografen, som i tillegg til Trykkmåling inkluderer en penn med blekk for å spore verdien av atmosfærisk trykk på en graf i løpet av vær.

Måler press

Gauge Pressure er det som utøves på veggene i en lukket container. Generelt refererer det til det som utøves av gasser, siden de har egenskapen til å dekke hele volumet av beholderen som inneholder dem.

Avhengig av massen av gass som er inneholdt, vil det være mengden gasspartikler som bruker kraft på beholderens vegger, og derfor størrelsen på målingstrykket som skal måles.

Gassen kan være i hviletilstand i en tank, eller i bevegelse, og beveger seg kontinuerlig langs et rørsystem.

Målerens trykk måles med enheter som kalles målere, som er sirkulære som en klokke, og som på skalaen har skalaen i enhetene der trykk måles. Trykkmåleren reagerer på væskens eller gassens trykk og returnerer en avlesning med indikatornålen.

Trykkmåleenheter

Millimeter kvikksølv (mmHg): Det var den første enheten for barometrisk trykk takket være utformingen av Torricelli-barometeret. Standard barometertrykk tilsvarer 760mmHg.

Pascal (Pa): Det er enheten som er opprettet for trykk generelt, ifølge det internasjonale systemet for enheter. I følge hans konsept med "Force over Area" tilsvarer det 1 Newton over kvadratmeter (1 Pa = 1 N / m²). Likestillingen i atmosfæretrykkets pascaler er 101 325,00 pascal.

Pounds on Square Inch (lb / in², psi): Det er enheten i det engelske enhetssystemet for trykk. Det er det mest brukte for å kalibrere industrielle trykkmålere og enheter for konvensjonell bruk. Det kalles "psi" fra sine engelske ord: "pounds square inches". Tilsvarende i psi av atmosfærisk trykk er 14,69 lb / in².

Barer (bar): Bar er en alternativ enhet for måling av trykk. Det brukes i litteraturen til å henvise til store trykk, for ikke å bruke så store tall. Stangekvivalenten til atmosfæretrykk er 1.013 bar.

Atmosfærer (atm): Det er enheten som er etablert for atmosfæretrykk, lokalisert nøyaktig ved det barometriske trykket målt i området der beregningene blir gjort. Verdien er alltid satt som 1 minibank, og har forskjellige ekvivalenser med andre enheter. Selvfølgelig, hvis atmosfæretrykket måles i andre enheter, vil de numeriske dataene være forskjellige.

Trykkberegninger

Trykk vil bli beregnet annerledes, avhengig av den fysiske tilstanden til stoffet som utøver det: fast, flytende eller gassformig. Selvfølgelig kan formlene brukes i alle tilfeller, men for å bli bedre forklart, ty vi til å klassifisere beregningene slik.

Trykk utøvet av faste stoffer:

For faste stoffer brukes formelen

P = F / A

Definere trykk som en kraft som utøves på et område. Tørrstoffer omfatter naturlig et definert område, så kraften som skal utøves vil være deres vekt, med mindre en ekstra kraft også virker på det faste stoffet.

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

Trykk som utøves av væsker:

For væsker brukes formelen

P = ρ * g * h

Definer trykk som produktet av tetthet, tyngdekraften og høyden som væsken dekker i kolonnen der den er begrenset. Hvis det er to eller flere væsker i kolonnen, atskilt med tetthet, fungerer formelen for hver væske ved siden av den.

Slik at trykket oppnås i Pascal (Pa = N / m²), er det nødvendig at tettheten er i kg over kubikkmeter (Kg / m³tyngdekraften i meter over andre kvadrat (m / s²) og høyden i meter (m).

Trykk utøvd av gasser:

Trykket til en gass, hvis den oppfører seg som en ideell gass, kan beregnes med uttrykket for den ideelle gassen:

PV = nRT

Å ha data om antall mol gass, temperatur og okkupert volum, kan det beregnes umiddelbart. Hvis det er en ekte gass, vil det være nødvendig å ty til ligningene for ekte gass, som er mer komplekse enn det enkle ideelle gassforholdet.

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

Eksempler på hvordan man beregner trykk

Det er en solid kropp med en vekt på 120 N, og den dekker et overflateareal på 0,5 m². Beregn trykket som utøves på bakken.

P = F / A

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

Det er en solid kropp med en vekt på 200 N, og den dekker et overflateareal på 0,75 m². Beregn trykket som utøves på bakken.

P = F / A

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

Den har en solid kropp med en vekt på 180 N, og dekker et overflateareal på 0,68 m². Beregn trykket som utøves på bakken.

P = F / A

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

Den har en solid kropp med en vekt på 230 N, og dekker et overflateareal på 1,5 m². Beregn trykket som utøves på bakken.

P = F / A

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

Det er en kolonne med to væsker, med tettheter på 1000 kg / m³ og 850 kg / m³. Væskene samler høyder på henholdsvis 0,30 m og 0,25 m. Beregn trykket i bunnen av 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

Det er en kolonne med to væsker, med tettheter på 790 kg / m³ og 830 kg / m³. Væskene samler høyder på henholdsvis 0,28 m og 0,13 m. Beregn trykket i bunnen av 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

Det er en kolonne med to væsker, med tettheter på 960 kg / m³ og 750 kg / m³. Væskene samler høyder på henholdsvis 0,42 m og 0,20 m. Beregn trykket i bunnen av 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

Det er en kolonne med to væsker, med tettheter på 720 Kg / m³ og 920 kg / m³. Væskene samler høyder på henholdsvis 0,18 m og 0,26 m. Beregn trykket i bunnen av 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

Det er 14 mol ideell gass som dekker et volum på 2 m³ ved en temperatur på 300 K. Beregn trykket som utøves mot veggene i beholderen.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Det er 8 mol ideell gass som dekker et volum på 0,5 m³ ved en temperatur på 330 K. Beregn trykket som utøves mot veggene i beholderen.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Det er 26 mol ideell gass som dekker et volum på 1,3 m³ ved en temperatur på 400 K. Beregn trykket som utøves mot veggene i beholderen.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Det er 20 mol ideell gass som dekker et volum på 0,3 m³ ved en temperatur på 350 K. Beregn trykket som utøves mot veggene i beholderen.

PV = nRT P = (nRT / V)

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