ความดันที่วัดได้คืออะไรในฟิสิกส์ หน่วยความดัน

ลองนึกภาพกระบอกสูบที่บรรจุอากาศและปิดสนิทโดยมีลูกสูบติดตั้งอยู่ด้านบน หากคุณเริ่มดันลูกสูบ ปริมาตรของอากาศในกระบอกสูบจะเริ่มลดลง โมเลกุลของอากาศจะชนกันและกับลูกสูบมากขึ้นเรื่อย ๆ และความดันของอากาศอัดบนลูกสูบจะเพิ่มขึ้น

หากปล่อยลูกสูบกะทันหัน อากาศอัดจะดันขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากพื้นที่ลูกสูบคงที่ แรงที่กระทำต่อลูกสูบจากด้านอากาศอัดจะเพิ่มขึ้น พื้นที่ของลูกสูบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่แรงของโมเลกุลของก๊าซจะเพิ่มขึ้นและความดันเพิ่มขึ้นตามลำดับ

หรืออีกตัวอย่างหนึ่ง ชายคนหนึ่งยืนอยู่บนพื้นดิน ยืนด้วยสองเท้า ในตำแหน่งนี้บุคคลสบายไม่รู้สึกไม่สบาย แต่ถ้าคนๆ นั้นตัดสินใจยืนขาเดียวล่ะ? เขาจะงอขาข้างหนึ่งที่หัวเข่าและตอนนี้พักอยู่บนพื้นด้วยขาเพียงข้างเดียว ในตำแหน่งนี้บุคคลจะรู้สึกไม่สบายเนื่องจากแรงกดที่ขาเพิ่มขึ้นและประมาณ 2 เท่าทำไม เนื่องจากพื้นที่ที่แรงโน้มถ่วงผลักคนลงสู่พื้นได้ลดลง 2 เท่า นี่คือตัวอย่างว่าแรงดันคืออะไรและสามารถตรวจจับได้ง่ายเพียงใดในชีวิตประจำวัน

ความดันทางกายภาพ

ในแง่ของฟิสิกส์ ความดันคือปริมาณทางกายภาพที่เป็นตัวเลขเท่ากับแรงที่กระทำตั้งฉากกับพื้นผิวต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวที่กำหนด ดังนั้นเพื่อกำหนดความดันที่จุดหนึ่งบนพื้นผิวองค์ประกอบปกติของแรงที่กระทำต่อพื้นผิวจะถูกหารด้วยพื้นที่ขององค์ประกอบพื้นผิวขนาดเล็กที่แรงนี้กระทำ และเพื่อหาค่าความดันเฉลี่ยของพื้นที่ทั้งหมด องค์ประกอบปกติของแรงที่กระทำต่อพื้นผิวจะต้องหารด้วยพื้นที่ทั้งหมดของพื้นผิวนั้น

ปาสคาล (Pa)

วัดความดันแล้ว ใน NE ในภาษาปาสคาล (Pa) หน่วยวัดความดันนี้ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักคณิตศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักเขียนชาวฝรั่งเศส แบลส ปาสคาล ผู้เขียนกฎพื้นฐานของอุทกสถิต - กฎของปาสคาล ซึ่งระบุว่าความดันของของเหลวหรือก๊าซจะถูกส่งไปยังจุดใดๆ โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ทิศทาง. เป็นครั้งแรกที่หน่วยความดัน "ปาสคาล" ถูกนำไปเผยแพร่ในฝรั่งเศสในปี 2504 ตามคำสั่งของหน่วยสามศตวรรษหลังจากการเสียชีวิตของนักวิทยาศาสตร์

หนึ่งปาสคาลเท่ากับความดันที่เกิดจากแรงหนึ่งนิวตันที่กระจายอย่างสม่ำเสมอและตั้งฉากกับพื้นผิวหนึ่งตารางเมตร

ภาษาปาสคาลไม่เพียงแต่วัดค่าความดันเชิงกล (ความเค้นเชิงกล) แต่ยังวัดค่าโมดูลัสของความยืดหยุ่น โมดูลัสของ Young โมดูลัสจำนวนมาก จุดคราก ขีดจำกัดตามสัดส่วน ความต้านทานแรงดึง ความต้านทานแรงเฉือน ความดันเสียง และแรงดันออสโมติก ตามเนื้อผ้า Pascals แสดงลักษณะทางกลที่สำคัญที่สุดของวัสดุในวัสดุที่ทนทาน

บรรยากาศทางเทคนิค (at), ทางกายภาพ (atm), แรงกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (kgf / cm2)

นอกจาก Pascal แล้ว หน่วยอื่นๆ (นอกระบบ) ยังใช้ในการวัดความดันอีกด้วย หนึ่งในหน่วยเหล่านี้คือ «บรรยากาศ» (c) ความดันในบรรยากาศหนึ่งมีค่าเท่ากับความดันบรรยากาศบนพื้นผิวโลกโดยประมาณที่ระดับมหาสมุทรโลก วันนี้ "บรรยากาศ" เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นบรรยากาศทางเทคนิค (c)

บรรยากาศทางเทคนิค (ที่) คือความดันที่เกิดจากแรงต่อกิโลกรัม (kgf) ที่กระจายอย่างสม่ำเสมอในพื้นที่หนึ่งตารางเซนติเมตร ในทางกลับกัน แรงหนึ่งกิโลกรัมจะเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุที่มีมวลหนึ่งกิโลกรัมภายใต้เงื่อนไขของความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับ 9.80665 m / s2 ดังนั้น แรงหนึ่งกิโลกรัมเท่ากับ 9.80665 นิวตัน และ 1 บรรยากาศเท่ากับ 98066.5 Pa 1 ที่ = 98066.5 ป่า

ในบรรยากาศ เช่น วัดความดันในยางรถยนต์ เช่น ความดันที่แนะนำในยางของรถบัสโดยสาร GAZ-2217 คือ 3 บรรยากาศ

นอกจากนี้ยังมี «บรรยากาศทางกายภาพ» (atm) ซึ่งกำหนดเป็นความดันของคอลัมน์ปรอทสูง 760 มม. ที่ฐาน ในขณะที่ความหนาแน่นของปรอทคือ 13,595.04 กก. / ลบ.ม. ที่อุณหภูมิ 0 ° C และภายใต้เงื่อนไขของ ความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับ 9.80665 m / s2ปรากฎว่า 1 atm = 1.033233 ที่ = 101 325 Pa

สำหรับแรงกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (kgf / cm2) หน่วยความดันที่ไม่เป็นระบบนี้มีความแม่นยำที่ดีเท่ากับความดันบรรยากาศปกติซึ่งบางครั้งก็สะดวกสำหรับการประเมินผลกระทบต่างๆ

แท่ง (แท่ง) น. แบเรียม

นอกหน่วยระบบ «บาร์» มีค่าประมาณหนึ่งบรรยากาศ แต่แม่นยำกว่า - 100,000 Pa ในระบบ SGS 1 bar เท่ากับ 1,000,000 dynes / cm2 ก่อนหน้านี้ หน่วยที่เรียกว่า «bar» ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า «barium» และมีค่าเท่ากับ 0.1 Pa หรือในระบบ CGS 1 barium = 1 dyn / cm2 คำว่า "บาร์", "แบเรียม" และ "บารอมิเตอร์" มาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า "น้ำหนัก"

บ่อยครั้งที่หน่วย mbar (มิลลิบาร์) เท่ากับ 0.001 bar ใช้ในการวัดความดันบรรยากาศในอุตุนิยมวิทยา และวัดความดันบนดาวเคราะห์ที่ชั้นบรรยากาศบางมาก — ไมโครบาร์ (ไมโครบาร์) เท่ากับ 0.000001 บาร์ สำหรับมาโนมิเตอร์ทางเทคนิค สเกลส่วนใหญ่จะวัดเป็นแท่ง

มิลลิเมตรปรอท (mmHg), มิลลิเมตรน้ำ (mmHg)

หน่วยปรอทที่ไม่ใช่มิลลิเมตรเท่ากับ 101325/760 = 133.3223684 Pa มันเขียนว่า "mm Hg" แต่บางครั้งก็แสดงว่า "torr" - เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีลูกศิษย์ของกาลิเลโอ Evangelista Torricelli ผู้เขียนแนวคิดเรื่องความดันบรรยากาศ

หน่วยนี้ถูกสร้างขึ้นโดยเชื่อมต่อกับวิธีที่สะดวกในการวัดความดันบรรยากาศด้วยบารอมิเตอร์ ซึ่งคอลัมน์ปรอทอยู่ในสภาวะสมดุลภายใต้อิทธิพลของความกดอากาศ ปรอทมีความหนาแน่นสูงประมาณ 13,600 กก./ลบ.ม. และมีความดันไออิ่มตัวต่ำที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเลือกปรอทพร้อมกันสำหรับบารอมิเตอร์

ที่ระดับน้ำทะเล ความกดอากาศจะอยู่ที่ประมาณ 760 มม.ปรอท และค่านี้ถือเป็นค่าความกดอากาศปกติ เท่ากับ 101325 Pa หรือหนึ่งบรรยากาศทางกายภาพ 1 atm นั่นคือ 1 มิลลิเมตรปรอท เท่ากับ 101325/760 ปาสคาล

หน่วยเป็นมิลลิเมตรปรอท ความดันวัดในทางการแพทย์ อุตุนิยมวิทยา และการเดินเรือการบิน ในทางการแพทย์ ความดันโลหิตวัดเป็น mm Hg ในเทคโนโลยีสุญญากาศ เครื่องมือวัดความดัน จบการศึกษาเป็น mmHg พร้อมกับบาร์ บางครั้งพวกเขายังเขียนเพียง 25 ไมครอน ซึ่งหมายถึงคอลัมน์ปรอทเมื่อต้องอพยพ และการวัดความดันจะทำด้วยเกจสุญญากาศ

ในบางกรณีจะใช้น้ำเป็นมิลลิเมตร จากนั้นน้ำ 13.59 มม. = 1 มม.ปรอท บางครั้งก็สะดวกและสะดวกกว่า มิลลิเมตรของคอลัมน์น้ำ เช่น มิลลิเมตรของคอลัมน์ปรอท เป็นหน่วยที่อยู่นอกระบบเท่ากับความดันไฮโดรสแตติก 1 มิลลิเมตรของคอลัมน์น้ำที่คอลัมน์นี้กระทำบนฐานราบที่อุณหภูมิคอลัมน์น้ำ 4 องศาเซลเซียส