Какое бывает давление физика
Содержание статьи
Давление для чайников: определение, объяснение простыми словами
Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле «Under pressure». Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы — в нашей статье про давление в физике и не только.
Давление в физике
Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей — ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?
По определению:
Давление — скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.
В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления — 1 Паскаль. Русское обозначение — Па, международное — Pa.
Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.
Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:
где g — ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h — высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» — плотность борща.
Одно из важнейших свойств жидкостей — изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.
Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления — барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:
- атмосфера;
- миллиметр ртутного столба;
- миллиметр водяного столба;
- метр водяного столба;
- килограмм-сила.
В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.
Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба — это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер.
Давление в шинах — это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины
Атмосферное давление
Атмосфера — это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота — примерно 100 километров.
Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа. Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.
Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.
Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.
Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия
Артериальное давление
Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни — это измерение кровяного давления.
Артериальное давление — это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае — артерий.
Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.
Артериальное давление — давление крови на стенки артерий
Тем не менее, возникает вопрос: 120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?
Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.
Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.
Но почему в измерении артериального давления две цифры?
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина — наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.
При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое — 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.
Физический вакуум
Вакуум — это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.
В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум. Наилучшее приближение к физическому вакууму — космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.
В космосе наблюдается почти полное отсутствие давления
Давление — основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.
Источник
Виды давления
Давление — действующая сила, находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях). Метрологи измеряют давление в единицах измерения — миллибар, которая равно 100 Па. Для обозначения типа в нашем каталоге в разделе датчики давления у каждого датчика существует специально поле «Тип измеряемого давления». Разберем какие бывают типы.
- Абсолютное давление (ДА)
Абсолютное давление — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами, давление относительно абсолютного вакуума. Если вам нужен прибор этого типа или просто интересно как он выглядит, то тут можно посмотреть датчик этого типа.
- Барометрическое давление (ДБ)
Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
- Давление избыточное (ДИ)
Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление — это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. В качестве примера датчика этого типа можете посмотреть прибор Агат-100М-ДИ.
- Вакуум (разряжение) в топке котла, печи и т. д. (ДВ)
Вакуум или по-другому вакуумметрическое давление — это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных. Например, датчик Агат-100М-ДВ, способный измерять вакуум. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами.
- Дифференциальное давление (ДД)
Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа.
- Гидростатическое давление (ДГ)
Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах. Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, т. е. давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.
Источник
Конспект «Давление тел, жидкостей и газов» — УчительPRO
Силу, действующую перпендикулярно опоре, называют силой давления.
Давлением (р) называют отношение модуля F силы давления, действующей на опору, к площади S поверхности этой опоры: p = F / S
В СИ единица давления носит название паскаль (Па): 1 Па = 1 Н/м2.
Давление — физическая величина, равная отношению силы к площади поверхности, перпендикулярно которой эта сила действует. Давление характеризует силу, приходящуюся на каждую единицу площади её приложения.
Давление газа
Все газы вне зависимости от того, находятся они в сосуде или нет, постоянно оказывают давление на окружающие их тела. Давление газа в закрытом сосуде возрастает при увеличении плотности или температуры газа.
Состояние газа при низком давлении называется вакуумом.
Закон Паскаля (для газа): Воздух передаёт оказываемое на него давление во всех направлениях одинаково.
Атмосферное давление
Сила, с которой столб атмосферного воздуха давит на земную поверхность, равна силе тяжести: Р = M*g, где М — масса столба воздуха.
Давление воздуха на поверхность Земли (на уровне моря) почти не изменяется и в среднем равно: ратм = 101 325 Н/м2 = 0,1 МПа. Это давление называют нормальным атмосферным давлением. Его существование объясняется притяжением атмосферного воздуха к Земле.
Давление жидкости. Гидростатика
Давление жидкости на покоящееся в ней тело называют гидростатическим давлением. Оно прямо пропорционально плотности и высоте слоя (столба) жидкости. Науку, изучающую давление жидкостей, называют гидростатикой.
Гидростатическое давление на глубине h равно p = pатм+ p*g*h
Закон Паскаля: давление, оказываемое на покоящиеся жидкости или газы, передается без изменения во все части этих жидкостей или газов. Жидкость и газ передают оказываемое на них давление во всех направлениях одинаково.
Вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково.
Приборы для измерения давления
Барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Нормальным атмосферным давлением называют такое давление, которое уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм рт.ст. при температуре 0°С: ратм = 0,1 МПа. Существуют ртутные барометры и барометры-анероиды (безжидкостные барометры)
Понижение атмосферного давления, как правило, предвещает ухудшение погоды и наоборот. По мере подъёма над поверхностью Земли атмосферное давление понижается приблизительно на 1 мм рт. ст. на каждые 10,5 м подъёма. Приборы для измерения давлений ниже атмосферного, называются вакуумметрами.
Манометр — прибор для измерения давления внутри закрытых сосудов. Как правило, манометр измеряет разность давления в сосуде и атмосферного давления. Существуют открытые U-образные жидкостные манометры, а также безжидкостные (деформационные) манометры.
Жидкостные манометры основаны на измерении разности высот столбов однородной жидкости в сообщающихся сосудах, один из которых находится под действием атмосферного давления. Измеряемая разность давлений равна p1 — pатм = p*g*D*h
Решение задач
Практика: Задачи на давление твердых тел с ответами и решениями.
Практика: Задачи на давление жидкостей с ответами и решениями.
Таблицы и схемы по теме «Давление тел, жидкостей и газов»
Конспект всех уроков по теме «Давление тел, жидкостей и газов».
Следующая тема «Закон Архимеда»
Источник
Основные понятия и определения давления
ПОНЯТИЕ ДАВЛЕНИЯ:
Давление — это физическая величина, характеризующая интенсивность механического воздействия среды на поверхность тела в направлении, перпендикулярном к этой поверхности. Давление численно равно отношению усредненной перпендикулярной составляющей силы к величине поверхности:
где P — давление;
Fn — усредненная перпендикулярная составляющая силы;
S — площадь поверхности, где эта сила действует.
Физический смысл давления не сводится только к механической нагрузке, которую оказывает жидкость или газ на стенки трубопровода или резервуара. Давление является одной из ключевых теплотехнических величин и определяет:
• скорость и направление движения жидких и газообразных сред,
• плотность газов,
• агрегатное состояние вещества при заданной температуре,
• скорость и направление протекания многих химических реакций.
От той роли, которую играет давление в конкретном технологическом процессе, зависят требования к средствам измерения давления.
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ:
Единицей давления в системе СИ является 1 Н/м² = 1 кг/(м·с²). Данная единица имеет специальное наименование «паскаль» и обозначение «Па» (международное обозначение — «Pa»). Согласно ГОСТ 8.417-2002, паскаль вместе со своими десятичными кратными и дольными единицами (кПа, МПа и т. д.) является единственной допущенной к применению в технике единицей давления.
Однако в силу традиций, а также соображений удобства (1 Па — слишком маленькая единица для большинства практических целей) на производстве до сих пор применяется ряд внесистемных единиц давления:
• «килограмм-сила на квадратный сантиметр», называемая также «технической атмосферой» (1 ат = 1 кгс/см² = 98,0665 кПа);
• «килограмм-сила на квадратный метр», численно равная «миллиметру водяного столба» (1 мм вод.ст. = 1 кгс/м² = 9,80665 Па);
• «миллиметр ртутного столба» или «торр» (1 мм рт. ст. = 1 торр = 133,322 Па);
• «бар» (1 бар = 100 кПа = 0,1 МПа);
• «физическая атмосфера» (1 атм = 760 мм рт. ст. = 101,325 кПа).
У контрольно-измерительных приборов производства США, Великобритании и других стран давление указывается в единицах системы мер, принятых в этих странах:
• «psi» — «фунт силы на квадратный дюйм» (1 psi = 6,894757 кПа),
• «inH2O» — «дюйм водяного столба» (1 inH2O = 249,089 Па) и т. д.
ВИДЫ ДАВЛЕНИЯ:
В зависимости от начала и направления отсчета различают следующие виды давления:
• абсолютное давление (Рабс.) соответствует определению давления, данному выше. Нулевое абсолютное давление имеет полный вакуум, который на практике недостижим. Отрицательных значений абсолютное давление принимать не может. Именно абсолютное давление используется во всех формулах молекулярной физики и термодинамики, в частности, при расчете плотности газов, при определении агрегатного состояния вещества и т. д.;
• атмосферное давление (Ратм.) — это абсолютное давление атмосферного воздуха у поверхности Земли. Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря, ускорения свободного падения и метеоусловий и находится обычно в пределах 93…104 кПа (700…780 мм рт. ст.). Нормальное атмосферное давление принято равным 101,325 кПа (760 мм рт. ст., 1 атм).
• избыточное давление (Ризб. = Рабс. — Ратм.) — измеряется относительно атмосферного. Нулевое избыточное давление означает равенство абсолютного давления среды и атмосферного давления. Положительное избыточное давление имеют среды с абсолютным давлением, большим, чем атмосферное. Отрицательное избыточное давление соответствует разреженным средам и вакууму и часто обозначается термином «вакууметрическое давление» (Рв = Ратм. — Рабс. = — Ризб.) или «разрежение». При этом под «избыточным давлением» понимается только давление, большее атмосферного.
Необходимо отметить, что никаких принципиальных отличий между давлениями, большими атмосферного и меньшими атмосферного, не существует. Поэтому в дальнейшем под избыточным давлением будет пониматься также и разрежение, кроме случаев, когда необходимо учитывать знак давления (пределы измерений датчиков и т. д.).
• дифференциальное давление (∆Р = Р2 — Р1) — это разность давлений двух различных сред или одной среды в различных точках. В частности, избыточное давление (и разрежение) является дифференциальным давлением среды, измеренным относительно атмосферы. Поэтому любое средство измерения разности давлений может быть использовано для измерения избыточного давления и разрежения.
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ДАВЛЕНИЯ:
Источник
Давление
Давле́ние — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы , действующей на малый элемент поверхности, к его площади [1]:
Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы , действующей на данную поверхность, к её площади :
Давление характеризует состояние сплошной среды и является диагональной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Является интенсивной физической величиной. Для обозначения давления обычно используется символ — от лат. pressūra (давление).
В соответствии с рекомендациями ИЮПАК давление в классической механике рекомендуется обозначать как p, менее рекомендуемо обозначение P[2]. Осмотическое давление часто обозначается буквой π.
Энциклопедичный YouTube
1/5
Просмотров:
2 532
1 123 658
910 733
2 300
727 008
✪ Гимнастика для снижения давления. Физические упражнения при гипертонии
✪ 3 дыхания от ДАВЛЕНИЯ — для снижения повышенного давления, лечения гипертонии и аритмии
✪ ГИПЕРТОНИЯ — как легко лечить без таблеток. Высокое давление — какое лечение лучше.
✪ Изменение артериального давления в зависимости от физической нагрузки
✪ Как быстро снизить давление, 29 малоизвестных способов быстрого снижения артериального давления без
Единицы измерения
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.
Наряду с паскалем в Российской Федерации допущены к использованию в качестве внесистемных единиц измерения давления следующие единицы[3]:
- бар;
- килограмм-сила на квадратный сантиметр;
- миллиметр водяного столба;
- метр водяного столба;
- атмосфера техническая;
- миллиметр ртутного столба.
При этом наименования и обозначения данных единиц с дольными и кратными приставками СИ не применяются. Существовавшее ранее ограничение срока действия допуска указанных единиц в августе 2015 году было отменено[4].
Кроме того, на практике используются также единицы торр и физическая атмосфера.
Единицы давления
| Паскаль (Pa, Па) | Бар (bar, бар) | Техническая атмосфера (at, ат) | Физическая атмосфера (atm, атм) | Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, Torr, торр) | Метр водяного столба (м вод. ст., m H2O) | Фунт-сила на квадратный дюйм (psi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Па | 1 Н/м² | 10−5 | 10,197⋅10−6 | 9,8692⋅10−6 | 7,5006⋅10−3 | 1,0197⋅10−4 | 145,04⋅10−6 |
| 1 бар | 105 | 1⋅106дин/см² | 1,0197 | 0,98692 | 750,06 | 10,197 | 14,504 |
| 1 ат | 98066,5 | 0,980665 | 1 кгс/см² | 0,96784 | 735,56 | 10 | 14,223 |
| 1 атм | 101325 | 1,01325 | 1,033 | 1 атм | 760 | 10,33 | 14,696 |
| 1 мм рт. ст. | 133,322 | 1,3332⋅10−3 | 1,3595⋅10−3 | 1,3158⋅10−3 | 1 мм рт. ст. | 13,595⋅10−3 | 19,337⋅10−3 |
| 1 м вод. ст. | 9806,65 | 9,80665⋅10−2 | 0,1 | 0,096784 | 73,556 | 1 м вод. ст. | 1,4223 |
| 1 psi | 6894,76 | 68,948⋅10−3 | 70,307⋅10−3 | 68,046⋅10−3 | 51,715 | 0,70307 | 1 lbf/in² |
Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления — барометрами, артериального давления — сфигмоманометрами.
См. также
- Артериальное давление
- Атмосферное давление
- Барометрическая формула
- Вакуум
- Давление света
- Диффузионное давление
- Измерение давления
- Единицы измерения давления
- Закон Бернулли
- Закон Паскаля
- Звуковое давление и Давление звука
- Критическое давление
- Манометр
- Механическое напряжение
- Молекулярно-кинетическая теория
- Напор (гидродинамика)
- Онкотическое давление
- Осмотическое давление
- Парциальное давление
- Уравнение состояния
- Материаловедение сверхвысоких давлений
Примечания
Источник