Wat is gemeten druk in de natuurkunde, drukeenheden

Stel je een met lucht gevulde, afgesloten cilinder voor met een zuiger erop. Als je de zuiger begint in te drukken, begint het luchtvolume in de cilinder af te nemen, zullen de luchtmoleculen steeds intensiever met elkaar en met de zuiger botsen en zal de druk van perslucht op de zuiger toenemen.

Als de zuiger nu plotseling wordt losgelaten, zal de samengeperste lucht hem scherp omhoog duwen. Dit zal gebeuren omdat bij een constant zuigeroppervlak de kracht die vanaf de persluchtzijde op de zuiger werkt, zal toenemen. Het oppervlak van de zuiger blijft ongewijzigd, maar de kracht van de gasmoleculen neemt toe en de druk neemt dienovereenkomstig toe.

Of een ander voorbeeld. Een man staat op de grond en staat op beide voeten. In deze positie voelt een persoon zich op zijn gemak, ervaart hij geen ongemak. Maar wat als die persoon besluit op één been te gaan staan? Hij zal één been bij de knie buigen en nu met slechts één been op de grond rusten. In deze positie zal een persoon wat ongemak voelen, omdat de druk op het been is toegenomen, en ongeveer 2 keer.Waarom? Omdat het gebied waardoor de zwaartekracht een persoon nu naar de grond duwt, met 2 keer is afgenomen. Hier is een voorbeeld van wat druk is en hoe gemakkelijk het in het dagelijks leven kan worden opgespoord.

Fysieke druk

In termen van fysica is druk een fysieke grootheid die numeriek gelijk is aan de kracht die loodrecht op het oppervlak werkt per oppervlakte-eenheid van het gegeven oppervlak. Om de druk op een bepaald punt op het oppervlak te bepalen, wordt daarom de normale component van de op het oppervlak uitgeoefende kracht gedeeld door het oppervlak van het kleine oppervlakte-element waarop deze kracht werkt. En om de gemiddelde druk over het hele oppervlak te bepalen, moet de normale component van de kracht die op het oppervlak werkt, worden gedeeld door het totale oppervlak van dat oppervlak.

Pascal (Pa)

De druk wordt gemeten in NO in pascal (Pa). Deze eenheid voor drukmeting is genoemd ter ere van de Franse wiskundige, natuurkundige en schrijver Blaise Pascal, auteur van de fundamentele wet van hydrostatica - de wet van Pascal, die stelt dat de druk op een vloeistof of gas naar elk punt wordt overgebracht zonder veranderingen in alle routebeschrijving. Voor het eerst werd de drukeenheid "Pascal" in 1961 in Frankrijk in omloop gebracht, volgens het decreet over eenheden, drie eeuwen na de dood van de wetenschapper.

Eén pascal is gelijk aan de druk veroorzaakt door een kracht van één newton gelijkmatig verdeeld en loodrecht gericht op een oppervlak van één vierkante meter.

Pascals meten niet alleen mechanische druk (mechanische spanning), maar ook elasticiteitsmodulus, Young's modulus, bulkmodulus, vloeigrens, proportionele limiet, treksterkte, afschuifweerstand, geluidsdruk en osmotische druk. Traditioneel drukken Pascals de belangrijkste mechanische eigenschappen van materialen uit in een resistent materiaal.

Technische atmosfeer (at), fysiek (atm), kilogram kracht per vierkante centimeter (kgf/cm2)

Naast Pascal worden andere (buiten het systeem gelegen) eenheden gebruikt om de druk te meten. Een van deze eenheden is «atmosfeer» (c). De druk in één atmosfeer is ongeveer gelijk aan de atmosferische druk op het aardoppervlak ter hoogte van de wereldoceaan. Tegenwoordig wordt onder "atmosfeer" verstaan ​​een technische atmosfeer (c).

Een technische atmosfeer (at) is de druk die wordt opgewekt door een kracht per kilogram (kgf) gelijkmatig verdeeld over een oppervlakte van één vierkante centimeter. Eén kilogram kracht is op zijn beurt gelijk aan de zwaartekracht die werkt op een lichaam met een massa van één kilogram onder omstandigheden van zwaartekrachtversnelling gelijk aan 9,80665 m / s2. Een kilogram kracht is dus gelijk aan 9,80665 newton en 1 atmosfeer is exact gelijk aan 98066,5 Pa. 1 bij = 98066,5 Pa.

In atmosferen wordt bijvoorbeeld de druk in autobanden gemeten, de aanbevolen bandenspanning in de banden van de personenbus GAZ-2217 is bijvoorbeeld 3 atmosfeer.

Er is ook een "fysieke atmosfeer" (atm), gedefinieerd als de druk van een kwikkolom van 760 mm hoog aan de basis, terwijl de dichtheid van kwik 13.595,04 kg / m3 is, bij een temperatuur van 0 ° C en onder omstandigheden van zwaartekrachtversnelling, gelijk aan 9,80665 m/s2.Dus het blijkt dat 1 atm = 1.033233 at = 101 325 Pa.

Wat betreft de kilogramkracht per vierkante centimeter (kgf / cm2), deze niet-systematische eenheid van druk komt met een goede nauwkeurigheid overeen met normale atmosferische druk, wat soms handig is voor het evalueren van verschillende effecten.

Bar (bar), barium

Buiten de systeemeenheid is «bar» gelijk aan ongeveer één atmosfeer, maar het is nauwkeuriger - precies 100.000 Pa. In het SGS-systeem is 1 bar gelijk aan 1.000.000 dyne/cm2. Vroeger werd de naam «bar» gedragen door de eenheid die nu «barium» wordt genoemd en was gelijk aan 0,1 Pa of in het CGS-systeem 1 barium = 1 dyn / cm2. De woorden "bar", "barium" en "barometer" komen van hetzelfde Griekse woord voor "gewicht".

Vaak wordt de eenheid mbar (millibar), gelijk aan 0,001 bar, gebruikt om de atmosferische druk in de meteorologie te meten. En om de druk te meten op planeten waar de atmosfeer erg dun is - μbar (microbar), gelijk aan 0,000001 bar. Op technische manometers is de schaal meestal gegradueerd in staven.

Millimeter kwik (mmHg), millimeter water (mmHg)

De niet-millimeter kwikeenheid is gelijk aan 101325/760 = 133,3223684 Pa. Het wordt aangeduid met "mm Hg", maar soms wordt het aangeduid met "torr" - ter ere van de Italiaanse natuurkundige, student van Galileo, Evangelista Torricelli, auteur van het concept van atmosferische druk.

De eenheid is gemaakt in verband met een handige manier om de atmosferische druk te meten met een barometer, waarbij de kwikkolom in evenwicht is onder invloed van atmosferische druk. Kwik heeft een hoge dichtheid van ongeveer 13.600 kg/m3 en heeft een lage verzadigde dampdruk bij kamertemperatuur, vandaar dat er tegelijkertijd voor barometers is gekozen voor kwik.

Op zeeniveau is de atmosferische druk ongeveer 760 mm Hg, en het is deze waarde die nu als normale atmosferische druk wordt beschouwd, gelijk aan 101325 Pa of één fysieke atmosfeer, 1 atm. Dat wil zeggen, 1 millimeter kwik is gelijk aan 101325/760 pascal.

In millimeters kwik wordt druk gemeten in de geneeskunde, meteorologie en luchtvaartnavigatie. In de geneeskunde wordt de bloeddruk gemeten in mm Hg, in vacuümtechnologie druk meetinstrumenten zijn gegradueerd in mmHg samen met staven. Soms schrijven ze zelfs maar 25 micron, wat neerkomt op kwikkolommicron als het gaat om evacuatie, en drukmetingen worden gedaan met vacuümmeters.

In sommige gevallen wordt er gebruik gemaakt van millimeters water en dan is 13,59 mm waterkolom = 1 mm Hg. Soms is het handiger en handiger. Een millimeter van een waterkolom is, net als een millimeter van een kwikkolom, een eenheid buiten het systeem die op zijn beurt gelijk is aan de hydrostatische druk van 1 mm van een waterkolom die deze kolom uitoefent op een vlakke ondergrond bij een waterkolomtemperatuur van 4 ° C.