W nauce, nacisk jest miarą siły na jednostkę powierzchni. The Jednostka SI ciśnienia to paskal (Pa), który jest równoważny N / m2 (niutony na metr kwadratowy).
Podstawowy przykład
Jeśli miałeś 1 niuton (1 N) siły rozłożonej na 1 metr kwadratowy (1 m)2), wówczas wynik wynosi 1 N / 1 m2 = 1 N / m2 = 1 Pa. Zakłada się, że siła jest skierowana prostopadle w kierunku pola powierzchni.
Jeśli zwiększysz siłę, ale zastosujesz ją w tym samym obszarze, ciśnienie wzrośnie proporcjonalnie. Siła 5 N rozłożona na tym samym obszarze 1 metra kwadratowego wynosiłaby 5 Pa. Jeśli jednak zwiększysz siłę, zobaczysz, że ciśnienie wzrasta odwrotna proporcja wzrost obszaru.
Gdybyś miał 5 N siły rozłożonej na 2 metrach kwadratowych, dostałbyś 5 N / 2 m2 = 2,5 N / m2 = 2,5 Pa.
Jednostki ciśnienia
Bar jest inną metryczną jednostką ciśnienia, chociaż nie jest to jednostka SI. Jest zdefiniowany jako 10 000 Pa. Został utworzony w 1909 r. Przez brytyjskiego meteorologa Williama Napiera Shawa.
Ciśnienie atmosferyczne, często oznaczane jako
pza, to ciśnienie atmosfery ziemskiej. Kiedy stoisz w powietrzu na zewnątrz, ciśnienie atmosferyczne jest średnią siłą całego powietrza nad i wokół ciebie, wpychającego się na twoje ciało.Średnia wartość ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza jest zdefiniowana jako 1 atmosfera lub 1 atm. Biorąc pod uwagę, że jest to średnia wielkości fizycznej, wielkość może zmieniać się w czasie w oparciu o bardziej precyzyjny pomiar metody lub być może z powodu faktycznych zmian w środowisku, które mogłyby mieć globalny wpływ na średnią presję atmosfera.
- 1 Pa = 1 N / m2
- 1 bar = 10 000 Pa
- 1 atm ≈ 1,013 × 105 Pa = 1,013 bar = 1013 milibarów
Jak działa ciśnienie
Ogólna koncepcja siła jest często traktowany tak, jakby działał na obiekt w wyidealizowany sposób. (W rzeczywistości jest to powszechne w przypadku większości rzeczy w nauce, a zwłaszcza w fizyce, gdy tworzymy wyidealizowane modele aby zwrócić uwagę na zjawiska, na które zwracamy szczególną uwagę i ignorujemy tyle innych zjawisk, ile rozsądnie możemy.) W tym wyidealizowanym podejściu, jeśli mówimy, że siła działa na przedmiot, rysujemy strzałkę wskazującą kierunek siły i postępujemy tak, jakby siła występowała w tym punkcie.
W rzeczywistości jednak rzeczy nigdy nie są tak proste. Jeśli naciskasz dźwignię dłonią, siła jest faktycznie rozkładana na dłoń i naciska na dźwignię rozłożoną na tym obszarze dźwigni. Aby jeszcze bardziej skomplikować sytuację w tej sytuacji, siła prawie na pewno nie rozkłada się równomiernie.
Tutaj pojawia się presja. Fizycy stosują koncepcję nacisku, aby rozpoznać rozkład siły na powierzchni.
Chociaż możemy mówić o ciśnieniu w różnych kontekstach, jedną z najwcześniejszych form, w których koncepcja ta pojawiła się w nauce, była analiza i analiza gazów. Na długo przed nauka termodynamiki został sformalizowany w 1800 roku, uznano, że ogrzane gazy wywierały siłę lub ciśnienie na obiekt, który je zawierał. Podgrzany gaz był używany do lewitacji balonów na ogrzane powietrze, poczynając od Europy w 1700 roku, a chińskie i inne cywilizacje dokonały podobnych odkryć znacznie wcześniej. W 1800 roku pojawił się również silnik parowy (jak pokazano na powiązanym obrazie), który wykorzystuje ciśnienie wbudowany w bojler, aby wygenerować ruch mechaniczny, taki jak potrzebny do przemieszczenia łodzi rzecznej, pociągu lub fabryki warsztat tkacki.
Presja ta otrzymała swoje fizyczne wyjaśnienie za pomocą kinetyczna teoria gazów, w którym naukowcy zdali sobie sprawę, że jeśli gaz zawiera wiele różnych cząstek (cząsteczek), wówczas wykryte ciśnienie może być fizycznie reprezentowane przez średni ruch tych cząstek. Podejście to wyjaśnia, dlaczego ciśnienie jest ściśle związane z pojęciami ciepła i temperatury, które są również definiowane jako ruch cząstek za pomocą teorii kinetycznej. Jednym szczególnym przypadkiem zainteresowania termodynamiką jest proces izobaryczny, która jest reakcją termodynamiczną, w której ciśnienie pozostaje stałe.
Edytowany przez Dr Anne Marie Helmenstine