Definicija tlaka, enote in primeri

Kaj pritisk pomeni v znanosti

Zero Creatives/Getty Images

V znanosti, pritisk je meritev sile na enoto površine. The enota DA tlaka je pascal (Pa), kar je enakovredno N/m^dva(newtonov na kvadratni meter).

Osnovni primer

Če bi imeli 1 newton (1 N) sile, porazdeljen na 1 kvadratni meter (1 m^dva), potem je rezultat 1 N/1 m^dva= 1 N/m^dva= 1 Pa. To predpostavlja, da je sila usmerjena pravokotno na površino.

Če bi povečali količino sile, vendar jo uporabili na istem območju, bi se pritisk povečal sorazmerno. Sila 5 N, porazdeljena na enako 1 kvadratni meter površine, bi znašala 5 Pa. Če pa bi silo tudi razširili, bi ugotovili, da se tlak povečuje v obratno sorazmerje do povečanja površine.

Če bi imeli 5 N sile, porazdeljene na 2 kvadratna metra, bi dobili 5 N/2 m^dva= 2,5 N/m^dva= 2.5 Pa.

Tlačne enote

Bar je še ena metrična enota za tlak, vendar ni enota SI. Opredeljen je kot 10.000 Pa. Ustvaril ga je leta 1909 britanski meteorolog William Napier Shaw.

Zračni tlak , pogosto označen kot str_a , je tlak zemeljske atmosfere. Ko stojite zunaj na zraku, je atmosferski tlak povprečna sila vsega zraka nad in okoli vas, ki pritiska na vaše telo.

Povprečna vrednost za atmosferski tlak na morski gladini je definirana kot 1 atmosfera ali 1 atm. Glede na to, da gre za povprečje fizikalne količine, se lahko magnituda sčasoma spreminja na podlagi natančnejših merilnih metod ali morebiti zaradi dejanskih sprememb v okolju, ki bi lahko globalno vplivale na povprečni tlak atmosfere.

• 1 Pa = 1 N/m^dva
• 1 bar = 10.000 Pa
• 1 atm ≈ 1,013 × 10⁵Pa = 1,013 bar = 1013 milibarov

Kako deluje pritisk

Splošni koncept sila se pogosto obravnava, kot da deluje na predmet na idealiziran način. (To je dejansko običajno za večino stvari v znanosti, zlasti fiziki, ko ustvarjamo idealizirani modeli da poudarimo pojave, na katere moramo biti posebej pozorni, in zanemarimo čim več drugih pojavov, kolikor razumno lahko.) V tem idealiziranem pristopu, če rečemo, da sila deluje na predmet, narišemo puščico, ki kaže smer sile, in se obnašajte, kot da se vsa sila dogaja na tej točki.

V resnici pa stvari nikoli niso tako preproste. Če z roko pritisnete na ročico, se sila dejansko porazdeli po vaši roki in pritiska na ročico, ki je porazdeljena po tem delu ročice. Da bi bile stvari v tej situaciji še bolj zapletene, sila skoraj zagotovo ni enakomerno porazdeljena.

Tukaj nastopi pritisk. Fiziki uporabljajo koncept pritiska, da prepoznajo, da je sila porazdeljena po površini.

Čeprav lahko govorimo o pritisku v različnih kontekstih, je bila ena najzgodnejših oblik, v kateri je koncept prišel v razpravo v znanosti, obravnavanje in analiza plinov. No pred znanost o termodinamiki je bilo formalizirano v 19. stoletju, je bilo ugotovljeno, da plini pri segrevanju izvajajo silo ali pritisk na predmet, ki jih vsebuje. Ogrevan plin so uporabljali za levitacijo vročih zračnih balonov v Evropi v 17. stoletju, kitajska in druge civilizacije pa so prišle do podobnih odkritij veliko pred tem. V 19. stoletju se je pojavil tudi parni stroj (kot je prikazan na povezani sliki), ki uporablja tlak, ki nastane v kotlu, za ustvarjanje mehanskega gibanja, kot je tisto, ki je potrebno za premikanje rečnega čolna, vlaka ali tovarniškega statve.

Ta pritisk je dobil svojo fizično razlago z kinetična teorija plinov , v katerem so znanstveniki ugotovili, da če plin vsebuje široko paleto delcev (molekul), potem lahko zaznani tlak fizično predstavimo s povprečnim gibanjem teh delcev. Ta pristop pojasnjuje, zakaj je tlak tesno povezan s konceptoma toplote in temperature, ki sta prav tako opredeljena kot gibanje delcev z uporabo kinetične teorije. Poseben primer, ki ga zanima termodinamika, je an izobarni proces , ki je termodinamična reakcija, kjer tlak ostane konstanten.

UredilAnne Marie Helmenstine, dr.