Trong bài học này, bằng cách sử dụng các phép biến đổi toán học và suy luận logic, sẽ thu được công thức tính áp suất của chất lỏng lên đáy và thành bình.
Đề tài: Áp suất của chất rắn, chất lỏng và chất khí
Bài học: Tính áp suất chất lỏng tác dụng lên đáy và thành bình
Để đơn giản hóa việc rút ra công thức tính áp suất ở đáy và thành bình, thuận tiện nhất là sử dụng bình có hình chữ nhật song song (Hình 1).
Cơm. 1. Bình tính áp suất chất lỏng
Diện tích đáy tàu này là S, chiều cao của nó là h. Giả sử bình chứa đầy chất lỏng đến độ cao tối đa của nó h. Để xác định áp suất ở đáy, bạn cần chia lực tác dụng lên đáy cho diện tích đáy. Trong trường hợp của chúng ta, lực là trọng lượng của chất lỏng P, nằm trong tàu
Vì chất lỏng trong bình không chuyển động nên trọng lượng của nó bằng trọng lực, có thể tính được nếu biết khối lượng của chất lỏng tôi
Chúng ta hãy nhớ lại rằng biểu tượng g biểu thị gia tốc trọng trường.
Để tìm khối lượng của chất lỏng, bạn cần biết mật độ của nó ρ và khối lượng V.
Chúng ta thu được thể tích chất lỏng trong bình bằng cách nhân diện tích đáy với chiều cao của bình
Những giá trị này ban đầu được biết đến. Nếu chúng ta thay thế chúng lần lượt vào các công thức trên thì để tính áp suất, chúng ta thu được biểu thức sau:
Trong biểu thức này, tử số và mẫu số chứa cùng một đại lượng S- diện tích đáy tàu. Nếu rút ngắn nó, chúng ta sẽ có được công thức cần thiết để tính áp suất của chất lỏng ở đáy bình:
Vì vậy, để tìm áp suất, cần nhân mật độ của chất lỏng với độ lớn gia tốc trọng trường và chiều cao của cột chất lỏng.
Công thức thu được ở trên được gọi là công thức áp suất thủy tĩnh. Nó cho phép bạn tìm thấy áp lực đến đáy tàu. Cách tính áp suất bênbức tường tàu? Để trả lời câu hỏi này, hãy nhớ rằng trong bài học trước chúng ta đã xác định rằng áp suất ở cùng một mức thì như nhau theo mọi hướng. Điều này có nghĩa là áp suất tại bất kỳ điểm nào trong chất lỏng ở độ sâu nhất định h có thể được tìm thấy theo cùng một công thức.
Hãy xem xét một vài ví dụ.
Hãy lấy hai tàu. Một trong số chúng chứa nước và loại còn lại chứa dầu hướng dương. Mức chất lỏng trong cả hai bình là như nhau. Áp suất của các chất lỏng này ở đáy bình có giống nhau không? Chắc chắn là không. Công thức tính áp suất thủy tĩnh bao gồm mật độ của chất lỏng. Vì mật độ của dầu hướng dương nhỏ hơn mật độ của nước và chiều cao của cột chất lỏng bằng nhau nên dầu sẽ tạo áp suất lên đáy ít hơn nước (Hình 2).
Cơm. 2. Chất lỏng có mật độ khác nhau ở cùng độ cao cột tạo áp suất khác nhau lên đáy
Một ví dụ khác. Có ba bình có hình dạng khác nhau. Chúng chứa đầy chất lỏng giống nhau ở cùng một mức độ. Áp suất ở đáy bình có bằng nhau không? Xét cho cùng, khối lượng và do đó trọng lượng của chất lỏng trong bình là khác nhau. Có, áp suất sẽ như nhau (Hình 3). Thật vậy, trong công thức tính áp suất thủy tĩnh không đề cập đến hình dạng của bình, diện tích đáy và trọng lượng của chất lỏng đổ vào bình. Áp suất chỉ được xác định bởi mật độ của chất lỏng và chiều cao của cột của nó.
Cơm. 3. Áp suất chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng của bình
Chúng ta đã thu được công thức tính áp suất của chất lỏng lên đáy và thành bình. Công thức này cũng có thể được sử dụng để tính áp suất trong một thể tích chất lỏng ở độ sâu nhất định. Nó có thể được sử dụng để xác định độ sâu lặn của thợ lặn, khi tính toán thiết kế tàu lặn, tàu ngầm và giải quyết nhiều vấn đề khoa học và kỹ thuật khác.
Tài liệu tham khảo
- Vật lý Peryshkin A.V. lớp 7 - tái bản lần thứ 14, khuôn mẫu. - M.: Bustard, 2010.
- Peryshkin A.V. Tuyển tập các bài toán vật lý, lớp 7-9: tái bản lần thứ 5, khuôn mẫu. - M: Nhà xuất bản “Thi”, 2010.
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Tuyển tập các bài toán vật lý lớp 7-9 của các cơ sở giáo dục. - tái bản lần thứ 17. - M.: Giáo dục, 2004.
- Bộ sưu tập thống nhất các tài nguyên giáo dục kỹ thuật số ().
bài tập về nhà
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Tuyển tập các bài toán vật lý lớp 7-9 số 504-513.
Thủy tĩnh học là nhánh của thủy lực học nghiên cứu các định luật cân bằng của chất lỏng và xem xét ứng dụng thực tế của các định luật này. Để hiểu được thủy tĩnh học, cần phải xác định một số khái niệm và định nghĩa.
Định luật Pascal cho thuỷ tĩnh học.
Năm 1653, nhà khoa học người Pháp B. Pascal đã phát hiện ra một định luật thường được gọi là định luật cơ bản của thủy tĩnh học.
Nghe có vẻ như thế này:
Áp suất trên bề mặt chất lỏng do ngoại lực tạo ra được truyền vào chất lỏng theo mọi hướng như nhau.
Định luật Pascal có thể dễ dàng hiểu được nếu bạn nhìn vào cấu trúc phân tử của vật chất. Trong chất lỏng và chất khí, các phân tử có sự tự do tương đối; chúng có thể chuyển động tương đối với nhau, không giống như chất rắn. Trong chất rắn, các phân tử được tập hợp thành mạng tinh thể.
Sự tự do tương đối mà các phân tử chất lỏng và chất khí có được cho phép áp suất tác dụng lên chất lỏng hoặc chất khí được truyền không chỉ theo hướng của lực mà còn theo mọi hướng khác.
Định luật thủy tĩnh Pascal được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Công việc tự động hóa thủy lực, điều khiển máy CNC, ô tô, máy bay và nhiều máy thủy lực khác đều dựa trên định luật này.
Định nghĩa và công thức áp suất thủy tĩnh
Từ định luật Pascal được mô tả ở trên, suy ra rằng:
Áp suất thủy tĩnh là áp suất tác dụng lên chất lỏng bởi trọng lực.
Độ lớn của áp suất thủy tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng của bình chứa chất lỏng và được xác định bởi sản phẩm
P = ρgh, trong đó
ρ – mật độ chất lỏng
g – gia tốc rơi tự do
h - độ sâu tại đó áp suất được xác định.
Để minh họa công thức này, chúng ta hãy xem xét 3 bình có hình dạng khác nhau.
Trong cả ba trường hợp, áp suất của chất lỏng ở đáy bình là như nhau.
Áp suất chung của chất lỏng trong bình bằng
P = P0 + ρgh, trong đó
P0 – áp suất trên bề mặt chất lỏng. Trong hầu hết các trường hợp, nó được coi là bằng áp suất khí quyển.
Lực ép thủy tĩnh
Chúng ta hãy chọn một thể tích nhất định trong chất lỏng ở trạng thái cân bằng, sau đó cắt nó thành hai phần theo mặt phẳng AB tùy ý và loại bỏ một trong những phần này, ví dụ như phần trên. Trong trường hợp này, chúng ta phải tác dụng lực lên mặt phẳng AB, tác dụng của lực này sẽ tương đương với tác dụng của phần trên của thể tích bị loại bỏ lên phần dưới còn lại của nó.
Chúng ta hãy xét trong mặt phẳng cắt AB một đường bao khép kín có diện tích ΔF, bao gồm một số điểm tùy ý a. Cho một lực ∆P tác dụng lên diện tích này.
Khi đó áp suất thủy tĩnh có công thức như sau
Рср = ΔP / ΔF
đại diện cho lực tác dụng trên một đơn vị diện tích, sẽ được gọi là áp suất thủy tĩnh trung bình hoặc ứng suất áp suất thủy tĩnh trung bình trên diện tích ΔF.
Áp suất thực tại các điểm khác nhau của khu vực này có thể khác nhau: tại một số điểm có thể lớn hơn, tại các điểm khác có thể nhỏ hơn áp suất thủy tĩnh trung bình. Rõ ràng, trong trường hợp tổng quát, áp suất trung bình Рср sẽ chênh lệch càng ít so với áp suất thực tại điểm a, diện tích ΔF càng nhỏ và trong giới hạn, áp suất trung bình sẽ trùng với áp suất thực tại điểm a.
Đối với chất lỏng ở trạng thái cân bằng, áp suất thủy tĩnh của chất lỏng tương tự như ứng suất nén trong chất rắn.
Đơn vị SI của áp suất là newton trên mét vuông (N/m2) - nó được gọi là pascal (Pa). Vì giá trị của pascal rất nhỏ nên đơn vị mở rộng thường được sử dụng:
kilonewton trên mét vuông – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2
meganewton trên mét vuông – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2
Áp suất bằng 1*10 5 N/m 2 được gọi là bar (bar).
Trong hệ vật lý, đơn vị của áp suất là dyne trên centimet vuông (dyne/m2), trong hệ thống kỹ thuật là kilogam-lực trên mét vuông (kgf/m2). Trong thực tế, áp suất chất lỏng thường được đo bằng kgf/cm2 và áp suất bằng 1 kgf/cm2 được gọi là khí quyển kỹ thuật (at).
Giữa tất cả các đơn vị này có mối quan hệ sau:
1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2
Cần nhớ rằng có sự khác biệt giữa bầu không khí kỹ thuật (at) và bầu không khí vật lý (At). 1 At = 1,033 kgf/cm 2 và biểu thị áp suất bình thường ở mực nước biển. Áp suất khí quyển phụ thuộc vào độ cao của một nơi trên mực nước biển.
Đo áp suất thủy tĩnh
Trong thực tế, có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để tính đến độ lớn của áp suất thủy tĩnh. Nếu khi xác định áp suất thủy tĩnh, áp suất khí quyển tác dụng lên bề mặt tự do của chất lỏng cũng được tính đến thì nó được gọi là tổng hoặc tuyệt đối. Trong trường hợp này, giá trị áp suất thường được đo bằng khí quyển kỹ thuật, được gọi là tuyệt đối (ata).
Thông thường, khi tính đến áp suất, áp suất khí quyển trên bề mặt tự do không được tính đến, xác định cái gọi là áp suất thủy tĩnh dư hoặc áp suất đo, tức là. áp suất cao hơn khí quyển.
Áp suất đo được định nghĩa là sự chênh lệch giữa áp suất tuyệt đối trong chất lỏng và áp suất khí quyển.
Rman = Thỏ – Chuột
và cũng được đo bằng khí quyển kỹ thuật, trong trường hợp này được gọi là vượt quá.
Điều đó xảy ra là áp suất thủy tĩnh trong chất lỏng nhỏ hơn áp suất khí quyển. Trong trường hợp này, chất lỏng được cho là có chân không. Độ lớn của chân không bằng hiệu giữa áp suất khí quyển và áp suất tuyệt đối trong chất lỏng
Rvak = Ratm – Thỏ
và được đo từ số 0 đến khí quyển.
Áp lực nước thủy tĩnh có hai đặc tính chính:
Nó được hướng dọc theo bình thường bên trong đến khu vực mà nó tác động;
Lượng áp suất tại một điểm nhất định không phụ thuộc vào hướng (tức là vào hướng trong không gian của vị trí đặt điểm đó).
Tính chất đầu tiên là một hệ quả đơn giản của thực tế là trong chất lỏng đứng yên không có lực tiếp tuyến và lực kéo.
Giả sử rằng áp suất thủy tĩnh không định hướng theo pháp tuyến, tức là không vuông góc, nhưng ở một góc nào đó với địa điểm. Sau đó, nó có thể được phân hủy thành hai thành phần - bình thường và tiếp tuyến. Sự hiện diện của thành phần tiếp tuyến, do không có lực cản đối với lực cắt trong chất lỏng ở trạng thái đứng yên, chắc chắn sẽ dẫn đến chuyển động của chất lỏng dọc theo bệ, tức là. sẽ làm mất thăng bằng của cô ấy.
Do đó, hướng duy nhất có thể có của áp suất thủy tĩnh là hướng vuông góc với vị trí.
Nếu chúng ta giả sử rằng áp suất thủy tĩnh không hướng theo bên trong mà dọc theo đường chuẩn bên ngoài, tức là. không phải bên trong vật đang xét mà là bên ngoài vật thể đang xét, nên do chất lỏng không chịu được lực kéo nên các hạt chất lỏng sẽ bắt đầu chuyển động và trạng thái cân bằng của nó sẽ bị phá vỡ.
Do đó, áp suất thủy tĩnh của nước luôn hướng theo pháp tuyến bên trong và biểu thị áp suất nén.
Cũng từ quy luật này, ta suy ra rằng nếu áp suất thay đổi tại một điểm nào đó thì áp suất tại bất kỳ điểm nào khác trong chất lỏng này cũng thay đổi một lượng như nhau. Đây là định luật Pascal, được phát biểu như sau: Áp suất tác dụng lên chất lỏng được truyền bên trong chất lỏng theo mọi hướng với một lực bằng nhau.
Hoạt động của máy hoạt động dưới áp suất thủy tĩnh dựa trên việc áp dụng định luật này.
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến giá trị áp suất là độ nhớt của chất lỏng, yếu tố này thường bị bỏ qua cho đến gần đây. Với sự ra đời của các thiết bị hoạt động ở áp suất cao, độ nhớt cũng phải được tính đến. Hóa ra là khi áp suất thay đổi, độ nhớt của một số chất lỏng, chẳng hạn như dầu, có thể thay đổi nhiều lần. Và điều này đã quyết định khả năng sử dụng các chất lỏng như vậy làm môi trường làm việc.
Chất lỏng và chất khí truyền theo mọi hướng không chỉ áp suất bên ngoài tác dụng lên chúng mà còn cả áp suất tồn tại bên trong chúng do trọng lượng của các bộ phận của chúng. Các lớp chất lỏng phía trên ép lên các lớp ở giữa, các lớp ở lớp dưới và lớp sau ở phía dưới.
Áp suất do chất lỏng đứng yên gây ra gọi là thủy tĩnh.
Chúng ta hãy thu được công thức tính áp suất thủy tĩnh của chất lỏng ở độ sâu h tùy ý (gần điểm A trên Hình 98). Lực áp suất tác dụng ở nơi này từ cột chất lỏng hẹp thẳng đứng phía trên có thể được biểu thị theo hai cách:
thứ nhất, là tích của áp suất ở đáy cột này và diện tích mặt cắt ngang của nó:
F = pS ;
thứ hai, là trọng lượng của cùng một cột chất lỏng, tức là tích của khối lượng chất lỏng (có thể tìm được theo công thức m = ρV, trong đó thể tích V = Sh) và gia tốc trọng trường g:
F = mg = ρShg.
Chúng ta hãy đánh đồng cả hai biểu thức của lực áp suất:
pS = ρShg.
Chia cả hai vế của đẳng thức này cho diện tích S, ta tìm được áp suất chất lỏng ở độ sâu h:
p = ρgh. (37.1)
Chúng tôi có công thức áp suất thủy tĩnh. Áp suất thủy tĩnh ở bất kỳ độ sâu nào bên trong chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng của bình chứa chất lỏng và bằng tích của mật độ chất lỏng, gia tốc trọng trường và độ sâu mà tại đó áp suất được xem xét.
Cùng một lượng nước đựng trong các bình khác nhau có thể tạo ra áp suất khác nhau ở đáy. Vì áp suất này phụ thuộc vào chiều cao của cột chất lỏng nên trong bình hẹp sẽ lớn hơn trong bình rộng. Nhờ đó, ngay cả một lượng nước nhỏ cũng có thể tạo ra áp suất rất cao. Năm 1648, điều này đã được B. Pascal chứng minh rất thuyết phục. Anh ta nhét một cái ống hẹp vào một cái thùng kín chứa đầy nước rồi đi lên ban công tầng hai của ngôi nhà, đổ một cốc nước vào ống này. Do độ dày của ống nhỏ nên nước trong ống dâng lên rất cao và áp suất trong thùng tăng lên đến mức các dây buộc của thùng không thể chịu được và nó bị nứt (Hình 99).
Kết quả chúng tôi thu được không chỉ có giá trị đối với chất lỏng mà còn có giá trị đối với chất khí. Các lớp của chúng cũng ép vào nhau và do đó áp suất thủy tĩnh cũng tồn tại trong chúng. 
1. Áp suất nào gọi là thủy tĩnh? 2. Áp suất này phụ thuộc vào những giá trị nào? 3. Suy ra công thức tính áp suất thủy tĩnh ở độ sâu tùy ý. 4. Làm thế nào bạn có thể tạo ra nhiều áp lực chỉ với một lượng nước nhỏ? Hãy kể cho chúng tôi nghe về trải nghiệm của Pascal.
Nhiệm vụ thí nghiệm. Lấy một chiếc bình cao và khoét ba lỗ nhỏ trên thành ở những độ cao khác nhau. Che các lỗ bằng nhựa và đổ đầy nước vào bình. Mở các lỗ và quan sát dòng nước chảy ra (Hình 100). Tại sao nước rò rỉ ra khỏi lỗ? Áp lực nước tăng theo độ sâu có nghĩa là gì?
Áp suất là một đại lượng vật lý có vai trò đặc biệt trong tự nhiên và đời sống con người. Hiện tượng này, vô hình trước mắt, không chỉ ảnh hưởng đến trạng thái môi trường mà còn được mọi người cảm nhận rất rõ. Hãy cùng tìm hiểu xem nó là gì, nó tồn tại ở dạng nào và làm thế nào để tìm ra áp suất (công thức) trong các môi trường khác nhau.
Áp suất trong vật lý và hóa học là gì?
Thuật ngữ này đề cập đến một đại lượng nhiệt động quan trọng, được biểu thị bằng tỷ lệ của lực ép tác dụng vuông góc với diện tích bề mặt mà nó tác dụng. Hiện tượng này không phụ thuộc vào quy mô của hệ thống mà nó vận hành và do đó đề cập đến số lượng lớn.
Ở trạng thái cân bằng, áp suất tại mọi điểm của hệ là như nhau.
Trong vật lý và hóa học, nó được ký hiệu bằng chữ “P”, là chữ viết tắt của tên Latin của thuật ngữ - pressūra.
Khi nói về áp suất thẩm thấu của chất lỏng (sự cân bằng giữa áp suất bên trong và bên ngoài tế bào), chữ “P” được sử dụng.
Đơn vị áp suất
Theo tiêu chuẩn của Hệ thống SI quốc tế, hiện tượng vật lý được đề cập được đo bằng pascal (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).
Dựa trên công thức áp suất, hóa ra một Pa bằng một N (newton - chia cho một mét vuông (đơn vị diện tích).
Tuy nhiên, trên thực tế, việc sử dụng pascal khá khó khăn vì đơn vị này rất nhỏ. Về vấn đề này, ngoài các tiêu chuẩn SI, đại lượng này có thể được đo khác nhau.
Dưới đây là những chất tương tự nổi tiếng nhất của nó. Hầu hết chúng được sử dụng rộng rãi ở Liên Xô cũ.
- Thanh. Một thanh bằng 105 Pa.
- Torrs, hoặc milimet thủy ngân. Khoảng một torr tương ứng với 133,3223684 Pa.
- Milimét cột nước.
- Mét cột nước.
- Bầu không khí kỹ thuật.
- Bầu không khí vật lý. Một atm bằng 101.325 Pa và 1,033233 atm.
- Lực kilôgam trên centimet vuông. Lực tấn và lực gram cũng được phân biệt. Ngoài ra, còn có một lực tương tự như lực pound trên mỗi inch vuông.
Công thức chung về áp suất (vật lý lớp 7)
Từ định nghĩa của một đại lượng vật lý cho trước, người ta có thể xác định phương pháp tìm nó. Nó trông giống như trong bức ảnh dưới đây.
Trong đó F là lực và S là diện tích. Nói cách khác, công thức tính áp suất là lực của nó chia cho diện tích bề mặt mà nó tác dụng.
Nó cũng có thể được viết như sau: P = mg / S hoặc P = pVg / S. Do đó, đại lượng vật lý này hóa ra có liên quan đến các biến nhiệt động khác: thể tích và khối lượng.
Đối với áp suất, nguyên tắc sau được áp dụng: không gian chịu tác dụng của lực càng nhỏ thì lực ép tác dụng lên nó càng lớn. Nếu diện tích tăng (với cùng một lực), giá trị mong muốn sẽ giảm.
Công thức áp suất thủy tĩnh
Các trạng thái kết hợp khác nhau của các chất tạo nên sự hiện diện của các tính chất khác nhau. Dựa trên điều này, các phương pháp xác định P ở chúng cũng sẽ khác nhau.
Ví dụ, công thức tính áp suất nước (thủy tĩnh) có dạng như sau: P = pgh. Nó cũng áp dụng cho chất khí. Tuy nhiên, nó không thể được sử dụng để tính áp suất khí quyển do sự khác biệt về độ cao và mật độ không khí.
Trong công thức này, p là mật độ, g là gia tốc trọng trường và h là chiều cao. Dựa trên điều này, một vật hoặc vật được ngâm càng sâu thì áp suất tác dụng lên nó bên trong chất lỏng (khí) càng cao.
Phương án đang được xem xét là sự phỏng theo ví dụ cổ điển P = F / S.
Nếu chúng ta nhớ rằng lực bằng đạo hàm của khối lượng theo tốc độ rơi tự do (F = mg) và khối lượng của chất lỏng là đạo hàm của thể tích theo mật độ (m = pV), thì công thức áp suất có thể là viết là P = pVg / S. Trong trường hợp này, thể tích là diện tích nhân với chiều cao (V = Sh).
Nếu chúng ta chèn dữ liệu này, thì diện tích ở tử số và mẫu số có thể giảm ở đầu ra - công thức trên: P = pgh.
Khi xem xét áp suất trong chất lỏng, cần nhớ rằng, không giống như chất rắn, độ cong của lớp bề mặt thường có thể xảy ra ở chúng. Và điều này lại góp phần hình thành thêm áp lực.
Đối với những tình huống như vậy, một công thức áp suất hơi khác được sử dụng: P = P 0 + 2QH. Trong trường hợp này, P 0 là áp suất của lớp không cong và Q là bề mặt căng của chất lỏng. H là độ cong trung bình của bề mặt, được xác định theo Định luật Laplace: H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Các thành phần R 1 và R 2 là bán kính cong chính.
Áp suất riêng phần và công thức của nó
Mặc dù phương pháp P = pgh có thể áp dụng cho cả chất lỏng và chất khí, nhưng tốt hơn là tính áp suất trong chất lỏng theo một cách hơi khác.
Thực tế là trong tự nhiên, theo quy luật, các chất hoàn toàn tinh khiết không thường được tìm thấy, bởi vì hỗn hợp chiếm ưu thế trong đó. Và điều này không chỉ áp dụng cho chất lỏng mà còn áp dụng cho chất khí. Và như bạn đã biết, mỗi thành phần này tạo ra một áp suất khác nhau, gọi là một phần.
Nó khá dễ dàng để xác định. Nó bằng tổng áp suất của từng thành phần của hỗn hợp đang xét (khí lý tưởng).
Từ đó, công thức áp suất riêng phần trông như sau: P = P 1 + P 2 + P 3 ... v.v., tùy theo số lượng thành phần cấu thành.
Thường có những trường hợp cần xác định áp suất không khí. Tuy nhiên, một số người nhầm lẫn khi chỉ thực hiện các phép tính với oxy theo sơ đồ P = pgh. Nhưng không khí là hỗn hợp của nhiều loại khí khác nhau. Nó chứa nitơ, argon, oxy và các chất khác. Dựa trên tình hình hiện tại, công thức áp suất không khí là tổng áp suất của tất cả các thành phần của nó. Điều này có nghĩa là chúng ta nên lấy P = P 1 + P 2 + P 3 nêu trên ...
Các dụng cụ đo áp suất thông dụng nhất
Mặc dù thực tế là không khó để tính đại lượng nhiệt động đang được đề cập bằng cách sử dụng các công thức nêu trên, nhưng đôi khi đơn giản là không có thời gian để thực hiện phép tính. Rốt cuộc, bạn phải luôn tính đến nhiều sắc thái. Do đó, để thuận tiện, trong nhiều thế kỷ, một số thiết bị đã được phát triển để thực hiện việc này thay vì con người.
Trên thực tế, hầu hết tất cả các thiết bị thuộc loại này đều là một loại máy đo áp suất (giúp xác định áp suất trong chất khí và chất lỏng). Tuy nhiên, chúng khác nhau về thiết kế, độ chính xác và phạm vi ứng dụng.
- Áp suất khí quyển được đo bằng máy đo áp suất gọi là phong vũ biểu. Nếu cần xác định chân không (nghĩa là áp suất dưới khí quyển), một loại khác sẽ được sử dụng, máy đo chân không.
- Để biết huyết áp của một người, người ta sử dụng máy đo huyết áp. Nó được hầu hết mọi người biết đến nhiều hơn với tên gọi máy đo huyết áp không xâm lấn. Có rất nhiều loại thiết bị như vậy: từ cơ khí thủy ngân đến kỹ thuật số hoàn toàn tự động. Độ chính xác của chúng phụ thuộc vào vật liệu mà chúng được tạo ra và vị trí đo.
- Sự giảm áp suất trong môi trường (tiếng Anh - áp suất giảm) được xác định bằng cách sử dụng máy đo chênh lệch áp suất (không nên nhầm lẫn với lực kế).
Các loại áp lực
Xem xét áp suất, công thức tìm nó và các biến thể của nó đối với các chất khác nhau, đáng để tìm hiểu về các loại đại lượng này. Có năm người trong số họ.
- Tuyệt đối.
- Khí áp kế
- Quá mức.
- Chỉ số chân không.
- Khác biệt.
tuyệt đối
Đây là tên của tổng áp suất mà một chất hoặc vật thể nằm ở đó, không tính đến ảnh hưởng của các thành phần khí khác trong khí quyển.
Nó được đo bằng pascal và là tổng của áp suất dư thừa và áp suất khí quyển. Đó cũng là sự khác biệt giữa loại khí áp và loại chân không.
Nó được tính bằng công thức P = P 2 + P 3 hoặc P = P 2 - P 4.
Điểm khởi đầu cho áp suất tuyệt đối trong các điều kiện của hành tinh Trái đất là áp suất bên trong thùng chứa mà không khí đã được loại bỏ (nghĩa là chân không cổ điển).
Chỉ có loại áp suất này được sử dụng trong hầu hết các công thức nhiệt động lực học.
Khí áp kế
Thuật ngữ này đề cập đến áp suất của khí quyển (trọng lực) lên tất cả các vật thể và vật thể được tìm thấy trong đó, bao gồm cả bề mặt Trái đất. Hầu hết mọi người cũng biết nó như khí quyển.
Nó được phân loại là một và giá trị của nó thay đổi tùy thuộc vào địa điểm và thời gian đo, cũng như điều kiện thời tiết và vị trí trên/dưới mực nước biển.
Độ lớn của áp suất khí quyển bằng mô đun của lực khí quyển trên diện tích một đơn vị bình thường đối với nó.
Trong bầu không khí ổn định, cường độ của hiện tượng vật lý này bằng trọng lượng của một cột không khí trên một đế có diện tích bằng một.
Áp suất khí quyển bình thường là 101.325 Pa (760 mm Hg ở 0 độ C). Hơn nữa, vật thể càng ở cao so với bề mặt Trái đất thì áp suất không khí tác dụng lên nó càng thấp. Cứ sau 8 km nó giảm đi 100 Pa.
Nhờ đặc tính này, nước trong ấm ở trên núi sôi nhanh hơn nhiều so với đun trên bếp ở nhà. Thực tế là áp suất ảnh hưởng đến điểm sôi: khi nó giảm thì điểm sôi sau sẽ giảm. Và ngược lại. Hoạt động của các thiết bị nhà bếp như nồi áp suất và nồi hấp dựa trên đặc tính này. Sự gia tăng áp suất bên trong chúng góp phần hình thành nhiệt độ trong bình cao hơn so với các chảo thông thường trên bếp.
Công thức độ cao khí quyển được sử dụng để tính áp suất khí quyển. Nó trông giống như trong bức ảnh dưới đây.
P là giá trị mong muốn ở độ cao, P 0 là mật độ không khí gần bề mặt, g là gia tốc rơi tự do, h là độ cao so với Trái đất, m là khối lượng mol của khí, t là nhiệt độ của hệ, r là hằng số khí phổ quát 8,3144598 J⁄( mol x K) và e là số Eichler bằng 2,71828.
Thông thường trong công thức tính áp suất khí quyển trên, hằng số K - Boltzmann được sử dụng thay cho R. Hằng số khí phổ quát thường được biểu thị thông qua tích của nó bằng số Avogadro. Sẽ thuận tiện hơn cho việc tính toán khi số lượng hạt được tính bằng mol.
Khi tính toán, bạn phải luôn tính đến khả năng thay đổi nhiệt độ không khí do thay đổi tình hình khí tượng hoặc khi tăng độ cao so với mực nước biển, cũng như vĩ độ địa lý.
Máy đo và chân không
Sự chênh lệch giữa áp suất khí quyển và áp suất xung quanh đo được gọi là áp suất dư thừa. Tùy theo kết quả mà tên của đại lượng sẽ thay đổi.
Nếu nó dương, nó được gọi là áp suất đo.
Nếu kết quả thu được có dấu trừ thì gọi là phép đo chân không. Điều đáng ghi nhớ là nó không thể lớn hơn khí áp kế.
vi phân
Giá trị này là sự chênh lệch áp suất tại các điểm đo khác nhau. Theo quy định, nó được sử dụng để xác định độ giảm áp trên bất kỳ thiết bị nào. Điều này đặc biệt đúng trong ngành dầu mỏ.
Sau khi tìm ra loại đại lượng nhiệt động nào được gọi là áp suất và nó được tìm thấy với công thức gì, chúng ta có thể kết luận rằng hiện tượng này rất quan trọng, và do đó kiến thức về nó sẽ không bao giờ thừa.