ما هو الضغط المقاس في الفيزياء ، وحدات الضغط

تخيل أسطوانة مملوءة بالهواء ومختومة بمكبس مثبت في الأعلى. إذا بدأت في دفع المكبس ، فسيبدأ حجم الهواء في الأسطوانة في الانخفاض ، وستتصادم جزيئات الهواء مع بعضها البعض ومع المكبس بشكل مكثف ، وسيزداد ضغط الهواء المضغوط على المكبس.

إذا تم تحرير المكبس الآن فجأة ، فإن الهواء المضغوط سيدفعه بشدة إلى أعلى. سيحدث هذا لأنه مع منطقة المكبس الثابتة ، ستزداد القوة المؤثرة على المكبس من جانب الهواء المضغوط. تظل مساحة المكبس دون تغيير ، ولكن تزداد قوة جزيئات الغاز ويزداد الضغط وفقًا لذلك.

أو مثال آخر. يقف رجل على الأرض على قدميه. في هذا الموقف ، يكون الشخص مرتاحًا ولا يشعر بعدم الراحة. لكن ماذا لو قرر ذلك الشخص الوقوف على رجل واحدة؟ سوف ينحني ساق واحدة عند الركبة ويستريح الآن على الأرض بساق واحدة فقط. في هذا الوضع ، سيشعر الشخص ببعض الانزعاج ، حيث زاد الضغط على الساق ، وحوالي مرتين.لماذا؟ لأن المنطقة التي من خلالها تدفع قوة الجاذبية الشخص الآن إلى الأرض قد تناقصت مرتين. فيما يلي مثال على ماهية الضغط وكيف يمكن اكتشافه بسهولة في الحياة اليومية.

الضغط البدني

من منظور الفيزياء ، الضغط هو كمية مادية مساوية عدديًا للقوة التي تعمل بشكل عمودي على السطح لكل وحدة مساحة على السطح المحدد. لذلك ، لتحديد الضغط عند نقطة معينة على السطح ، يتم تقسيم المكون الطبيعي للقوة المطبقة على السطح على مساحة عنصر السطح الصغير الذي تعمل عليه هذه القوة. ولتحديد متوسط ​​الضغط على المنطقة بأكملها ، يجب قسمة المكون الطبيعي للقوة المؤثرة على السطح على المساحة الكلية لذلك السطح.

باسكال (باسكال)

يتم قياس الضغط في شمال شرق بالباسكال (Pa). سميت وحدة قياس الضغط هذه تكريما لعالم الرياضيات والفيزيائي والكاتب الفرنسي بليز باسكال ، مؤلف القانون الأساسي للهيدروستاتيكا - قانون باسكال ، الذي ينص على أن الضغط على السائل أو الغاز ينتقل إلى أي نقطة دون تغيير في الكل. الاتجاهات. ولأول مرة دخلت وحدة الضغط "باسكال" حيز التداول في فرنسا عام 1961 ، بموجب المرسوم الخاص بالوحدات ، بعد ثلاثة قرون من وفاة العالم.

يساوي واحد باسكال الضغط الناتج عن قوة مقدارها نيوتن واحد موزعة بشكل منتظم وموجهة بشكل عمودي على سطح مساحته مترًا مربعًا.

لا يقيس باسكال الضغط الميكانيكي (الإجهاد الميكانيكي) فحسب ، بل يقيس أيضًا معامل المرونة ، ومعامل يونغ ، ومعامل الحجم ، ونقطة الخضوع ، والحد النسبي ، وقوة الشد ، ومقاومة القص ، وضغط الصوت ، والضغط الاسموزي. تقليديا ، تعبر باسكال عن أهم الخصائص الميكانيكية للمواد في مادة مقاومة.

الغلاف الجوي التقني (at) ، الفيزيائي (atm) ، قوة الكيلوغرام لكل سنتيمتر مربع (kgf / cm2)

بالإضافة إلى باسكال ، يتم استخدام وحدات أخرى (خارج النظام) لقياس الضغط. إحدى هذه الوحدات هي «الغلاف الجوي» (ج). الضغط في أحد الغلاف الجوي يساوي تقريبًا الضغط الجوي على سطح الأرض عند مستوى المحيط العالمي. يُفهم اليوم "الغلاف الجوي" على أنه جو تقني (ج).

الغلاف الجوي التقني (at) هو الضغط الناتج عن قوة لكل كيلوغرام (kgf) موزعة بشكل موحد على مساحة سنتيمتر مربع واحد. كيلوغرام واحد من القوة ، بدوره ، يساوي قوة الجاذبية المؤثرة على جسم كتلته كيلوغرام واحد تحت ظروف تسارع الجاذبية تساوي 9.80665 م / ث 2. إذن ، كيلوغرام واحد من القوة يساوي 9.80665 نيوتن ، و 1 جو يساوي 98066.5 باسكال. 1 عند = 98066.5 باسكال.

في الأجواء ، على سبيل المثال ، يتم قياس الضغط في إطارات السيارات ، على سبيل المثال ، الضغط الموصى به في إطارات حافلة الركاب GAZ-2217 هو 3 أجواء.

هناك أيضًا "جو طبيعي" (atm) ، يُعرَّف بأنه ضغط عمود من الزئبق يبلغ ارتفاعه 760 مم عند قاعدته ، بينما تبلغ كثافة الزئبق 13595.04 كجم / م 3 ، عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وتحت ظروف تسارع الجاذبية يساوي 9.80665 م / ث 2.لذلك اتضح أن 1 atm = 1.033233 عند = 101 325 باسكال.

بالنسبة لقوة الكيلوغرام لكل سنتيمتر مربع (kgf / cm2) ، فإن وحدة الضغط غير المنتظمة هذه تعادل بدقة جيدة الضغط الجوي العادي ، والذي يكون مناسبًا في بعض الأحيان لتقييم التأثيرات المختلفة.

بار (بار) ، باريوم

خارج وحدة النظام "بار" يساوي جوًا واحدًا تقريبًا ، لكنه أكثر دقة - بالضبط 100000 باسكال. في نظام SGS ، 1 بار يساوي 1،000،000 داين / سم 2. في السابق ، كان الاسم «بار» يحمله الوحدة المسماة الآن «الباريوم» وكان يساوي 0.1 باسكال أو في نظام CGS 1 الباريوم = 1 داين / سم 2. تأتي الكلمات "بار" و "باريوم" و "بارومتر" من نفس الكلمة اليونانية التي تعني "وزن".

غالبًا ما تُستخدم وحدة ملي بار (مليبار) ، التي تساوي 0.001 بار ، لقياس الضغط الجوي في الأرصاد الجوية. ولقياس الضغط على الكواكب حيث الغلاف الجوي رقيق جدًا - μbar (microbar) ، يساوي 0.000001 بار. في مقاييس الضغط الفنية ، غالبًا ما يتم تدريج المقياس في قضبان.

ملليمتر من الزئبق (mmHg) ، ملليمتر من الماء (mmHg)

يساوي اللا مليمتر من وحدة الزئبق 101325/760 = 133.3223684 باسكال. يُرمز إليه بـ "mm Hg" ، لكن في بعض الأحيان يُشار إليه بـ "torr" - تكريماً للفيزيائي الإيطالي ، طالب Galileo ، Evangelista Torricelli ، مؤلف مفهوم الضغط الجوي.

تم إنشاء الوحدة فيما يتعلق بطريقة ملائمة لقياس الضغط الجوي باستخدام مقياس الضغط الجوي ، حيث يكون عمود الزئبق في حالة توازن تحت تأثير الضغط الجوي. الزئبق له كثافة عالية تبلغ حوالي 13600 كجم / م 3 وله ضغط بخار مشبع منخفض في درجة حرارة الغرفة ، ولهذا السبب تم اختيار الزئبق في نفس الوقت للبارومترات.

عند مستوى سطح البحر ، يبلغ الضغط الجوي حوالي 760 ملم زئبق ، وهذه القيمة تعتبر الآن ضغطًا جويًا عاديًا ، يساوي 101325 باسكال أو جو مادي واحد ، 1 ضغط جوي. أي أن 1 ملليمتر من الزئبق يساوي 101325/760 باسكال.

في ملليمتر من الزئبق ، يقاس الضغط في الطب والأرصاد الجوية والملاحة الجوية. في الطب ، يقاس ضغط الدم بالمليمتر زئبق بتقنية التفريغ أدوات قياس الضغط متدرجة في mmHg جنبا إلى جنب مع القضبان. في بعض الأحيان يكتبون 25 ميكرونًا فقط ، مما يعني ميكرون عمود الزئبق عندما يتعلق الأمر بالإخلاء ، ويتم إجراء قياسات الضغط باستخدام مقاييس الفراغ.

في بعض الحالات ، يتم استخدام ملليمترات من الماء ثم عمود الماء 13.59 ملم = 1 ملم زئبق. في بعض الأحيان يكون أكثر ملاءمة وملاءمة. المليمتر من عمود الماء ، مثل ملليمتر من عمود الزئبق ، هو وحدة خارج النظام تساوي بدورها الضغط الهيدروستاتيكي البالغ 1 مم لعمود مائي الذي يمارسه هذا العمود على قاعدة مسطحة عند درجة حرارة عمود الماء 4 درجة مئوية.