Basınç Hesaplama Örneği

Fizikte, basınç belirli bir alana uygulanan kuvvettir. En yaygın Basınç durumu, bir cismin gezegende kapladığı yüzeydeki ağırlığıdır.

Basınç, madde tarafından üç fiziksel durumda uygulanabilir: katı, sıvı ve gaz.

basınç tezahürü

Basınç çok farklı durumlarda ortaya çıkabilir:

• Bir sütunda farklı olabilir karışmayan, birbiri üzerine oturan sıvılar. Her sıvı altındakine basınç uygular. Altta kim varsa, yukarıdakilerin hepsinin ortak baskısını alacak.
• Balon gibi kapalı bir kapta basınç uygulayacak gaz veya gaz karışımı duvarlarında.
• İçten yanmalı bir motorda, inen piston bir basınç oluşturur benzin-hava karışımında. Kıvılcım sisteme girip patladıkça, kimyasal reaksiyon pistona baskı uygulayarak pistonu tekrar yukarı kaldırır.
• Atmosferde bulunan tüm gazlar, Dünya yüzeyinde bir basınç oluşturur. Bu basınç denir Barometrik Basınç veya Atmosfer Basıncı.

Barometrik veya Atmosferik Basınç

Atmosferin gerçek basıncı, adı verilen bir aletle ölçülür. Barometretarafından tasarlanan E. 1644 yılında Torricelli. Bilim adamı bu aleti, bir tarafı mühürlenmiş 1 metre uzunluğunda bir tüp kullanarak yaptı. Tüpü Merkür ile doldurdu ve açık tarafı daha fazla Merkür dolu bir fıçıya daldırdı.

Tüpteki Cıva, 760 milimetre seviyesine ayarlanana kadar yerçekimi ile alçaldı. Atmosferin basıncı Küba'daki Merkür'ü bastırdı ve boru o yüksekliğe ayarlanana kadar onu itti. O zamandan beri Standart Atmosferik Basıncın 760 mmHg değerine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Barometrik veya Atmosferik Basınç, Barometre cihazı veya ayrıca Barograf olarak adlandırılan cihazla ölçülür. Basınç ölçümü, işlem sırasında bir grafik üzerinde Atmosferik Basıncın değerini izlemek için mürekkepli bir kalem içerir. hava.

Gösterge basıncı

Gösterge Basıncı, kapalı bir kabın duvarlarına uygulanan basınçtır. Genel olarak, gazların, içinde bulundukları kabın tüm hacmini kaplama özelliğine sahip olduklarından, gazların uyguladığını ifade eder.

İçerdiği gazın kütlesine bağlı olarak, kabın duvarlarına kuvvet uygulayan gaz parçacıklarının miktarı ve dolayısıyla ölçülecek olan Gösterge Basıncının büyüklüğü olacaktır.

Gaz, bir tank içinde hareketsiz durumda veya bir boru sistemi boyunca sürekli hareket halinde olabilir.

Gösterge Basıncı, bir saat gibi dairesel olan ve kadran üzerinde Basıncın ölçüldüğü birimlerde skala bulunan Göstergeler adı verilen cihazlarla ölçülür. Basınç Göstergesi, sıvı veya gazın itişine tepki verir ve gösterge iğnesi ile bir okuma verir.

Basınç Ölçüm Birimleri

Milimetre Cıva (mmHg): Torricelli Barometresinin tasarımı sayesinde Barometrik Basınç için ilk birimdi. Standart Barometrik Basınç 760 mmHg.

Paskal (Pa): Uluslararası Birimler Sistemine göre genel olarak Basınç için kurulmuş birimdir. "Alan Üzerinden Kuvvet" kavramına göre, metrekare başına 1 Newton'a eşittir (1 Pa = 1 N/m²). Atmosferik Basıncın Paskal cinsinden eşdeğeri 101,325.00 Paskal.

İnç Kare Pound (lb / in², psi): İngiliz Birimler Sisteminde basınç için kullanılan birimdir. Geleneksel kullanım için endüstriyel basınç göstergelerini ve cihazlarını kalibre etmek için en çok kullanılan yöntemdir. İngilizce terimlerinden “psi” olarak adlandırılır: “inç kare pound”. Atmosfer basıncının psi cinsinden eşdeğeri 14,69 lb / inç².

Barlar (bar): Bar, basıncı ölçmek için alternatif bir birimdir. Literatürde bu kadar büyük sayıların kullanılmaması için büyük basınç büyüklüklerine atıfta bulunmak için kullanılır. Atmosferik basıncın bar eşdeğeri 1.013 bar.

Atmosferler (atm): Hesaplamaların yapıldığı alanda ölçülen Barometrik basınçta tam olarak bulunan atmosferik basınç için kurulmuş birimdir. Değeri her zaman olarak ayarlanır 1 atm, ve diğer birimlerle farklı denklikleri vardır. Tabii atmosfer basıncı başka birimlerle ölçülürse sayısal veriler farklı olacaktır.

Basınç hesaplamaları

Basınç, onu uygulayan maddenin fiziksel durumuna bağlı olarak farklı şekilde hesaplanacaktır: katı, sıvı veya gaz. Elbette formüller her durum için kullanılabilir ama daha iyi anlatabilmek için hesaplamaları bu şekilde sınıflandırmaya başvuruyoruz.

Katıların uyguladığı basınç:

Katılar için formül kullanılır

P = F / A

Basıncı bir Alana uygulanan Kuvvet olarak tanımlayın. Katılar doğal olarak belirli bir alanı kapsar, bu nedenle katı üzerinde ek bir kuvvet etki etmedikçe uygulanacak kuvvet Ağırlıkları olacaktır.

Basıncı Pascal cinsinden elde etmek için (Pa = N/m²), Kuvvetin Newton (N) cinsinden ve Alanın metrekare (m) cinsinden olması gerekir.²).

Sıvıların uyguladığı basınç:

Sıvılar için formül kullanılır

P = ρ * g * h

Basıncı, sıvının hapsedildiği kolonda kapladığı Yoğunluk, Yerçekimi kuvveti ve Yüksekliğin çarpımı olarak tanımlayın. Kolonda yoğunluklarına göre ayrılmış iki veya daha fazla sıvı varsa, formül her sıvı için kendi yanında çalışır.

Böylece basınç Pascal cinsinden elde edilir (Pa = N / m²), Yoğunluğun Kilogram cinsinden metreküp üzerinde olması gereklidir (Kg / m³), metre bölü ikinci kare (m / s) cinsinden yerçekimi²) ve metre (m) cinsinden yükseklik.

Gazların uyguladığı basınç:

Bir gazın basıncı, ideal gaz gibi davranıyorsa, ideal gazın ifadesi ile hesaplanabilir:

PV = nRT

Gazın mol sayısı, Sıcaklık ve Dolu hacim verileri ile anında hesaplanabilir. Gerçek Gaz ise, basit ideal gaz ilişkisinden daha karmaşık olan Gerçek Gaz denklemlerine başvurmak gerekecektir.

Basıncın Pascal cinsinden olması için Hacmin metreküp (m³), Sıcaklık mutlak derecelerde Kelvin (K) ve ideal gaz sabiti R = 8.314 J/mol * K olmalıdır.

Basıncın nasıl hesaplanacağına dair örnekler

120 N ağırlığında katı bir gövde vardır ve 0,5 m'lik bir yüzey alanı kaplar.². Yere uygulanan basıncı hesaplayınız.

P = F / A

P = (120 N) / (0,5 m)²) = 240 N/m² = 240 Pa

200 N ağırlığında katı bir gövde vardır ve 0.75 m yüzey alanı kaplar.². Yere uygulanan basıncı hesaplayınız.

P = F / A

P = (200 N) / (0.75 m²) = 266,67 N/m² = 266,67 Pa

180 N ağırlığında sağlam bir gövdeye sahiptir ve 0.68 m yüzey alanı kaplar.². Yere uygulanan basıncı hesaplayınız.

P = F / A

P = (180 N) / (0.68 m)²) = 264.71 N/m² = 264,71 Pa

230 N ağırlığında sağlam bir gövdeye sahiptir ve 1,5 m yüzey alanı kaplar.². Yere uygulanan basıncı hesaplayınız.

P = F / A

P = (230 N) / (1,5 m)²) = 153.33 N/m² = 153.33 Pa

1000 Kg/m yoğunluğa sahip iki sıvı içeren bir kolon vardır.³ ve 850 Kg/m³. Sıvılar sırasıyla 0.30 m ve 0.25 m yükseklikte toplanır. Kabın altındaki Basıncı hesaplayın.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * s)₂

P = (1000 Kg/m³) * (9.81 m/sn²) * (0.30 mt) + (850 Kg/m2³) * (9.81 m/sn²) * (0,25 m)

P = 2943 Pa + 2085 Pa = 5028 Pa

Yoğunluğu 790 Kg/m olan iki sıvı içeren bir kolon bulunmaktadır.³ ve 830 Kg/m³. Sıvılar sırasıyla 0,28 m ve 0,13 m yükseklikte toplanır. Kabın altındaki Basıncı hesaplayın.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * s)₂

P = (790 Kg/mt³) * (9.81 m/sn²) * (0.28 m) + (830 Kg/mt)³) * (9.81 m/sn²) * (0,13 m)

P = 2170 Pa + 1060 Pa = 3230 Pa

Yoğunluğu 960 Kg/m olan iki sıvı içeren bir kolon bulunmaktadır.³ ve 750 Kg/m³. Sıvılar sırasıyla 0,42 m ve 0,20 m yükseklikte toplanır. Kabın altındaki Basıncı hesaplayın.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * s)₂

P = (960 Kg/mt³) * (9.81 m/sn²) * (0,42 mt) + (750 Kg/m2³) * (9.81 m/sn²) * (0.20 m)

P = 3960 Pa + 1470 Pa = 5820 Pa

720 Kg/m yoğunluğa sahip iki sıvı içeren bir kolon vardır.³ ve 920 Kg/m³. Sıvılar sırasıyla 0.18 m ve 0.26 m yükseklikte toplanır. Kabın altındaki Basıncı hesaplayın.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * s)₂

P = (720 Kg/m³) * (9.81 m/sn²) * (0,18 mt) + (920 Kg/m²³) * (9.81 m/sn²) * (0.26 m)

P = 1270 Pa + 2350 Pa = 3620 Pa

Hacmi 2 m olan 14 mol ideal gaz vardır.³ 300 K sıcaklıkta Kabın duvarlarına uygulanan basıncı hesaplayın.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (14 mol) (8.314 J / mol * K) (300 K) / 2 m³ = 17459,4 Pa

Hacmi 0,5 m olan 8 mol ideal gaz vardır.³ 330 K sıcaklıkta Kabın duvarlarına uygulanan basıncı hesaplayın.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (8 mol) (8.314 J / mol * K) (330 K) / 0,5 m³ = 43897,92 Pa

Hacmi 1.3 m olan 26 mol ideal gaz vardır.³ 400 K sıcaklıkta Kabın duvarlarına uygulanan basıncı hesaplayın.

PV = nRT P = (nRT / V)

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

Hacmi 0.3 m olan 20 mol ideal gaz vardır.³ 350 K sıcaklıkta Kabın duvarlarına uygulanan basıncı hesaplayın.

PV = nRT P = (nRT / V)

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