Formula untuk tekanan udara, uap, cair atau padat. Bagaimana menemukan tekanan (formula)?

Tekanan adalah kuantitas fisik yang memainkan peran khusus di alam dan kehidupan manusia. Fenomena tak terlihat ini tidak hanya mempengaruhi keadaan lingkungan, namun juga sangat dirasakan oleh semua orang. Mari kita cari tahu apa itu, jenis apa itu ada dan bagaimana menemukan tekanan (formula) di lingkungan yang berbeda.

Apa yang disebut tekanan dalam fisika dan kimia

Istilah ini mengacu pada kuantitas termodinamika penting, yang dinyatakan dalam perbandingan kekuatan tegak lurus tekanan yang diterapkan pada luas permukaan tempat ia bertindak. Fenomena ini tidak bergantung pada ukuran sistem di mana ia beroperasi, oleh karena itu mengacu pada jumlah yang intensif.

Dalam keadaan seimbang, menurut hukum Pascal, tekanannya sama untuk semua titik dalam sistem.

Dalam fisika dan kimia, ini ditunjukkan dengan huruf "P", yang merupakan kependekan dari nama latin dari istilah - pressūra.

Jika kita berbicara tentang tekanan osmotik cairan (keseimbangan antara tekanan di dalam dan di luar sel), huruf "P" digunakan.

Unit tekanan

Menurut standar sistem SI Internasional, fenomena fisik yang sedang dipertimbangkan diukur dalam pascal (Cyrillic - Pa, Latin - Ra).

Berdasarkan rumus tekanan, ternyata satu Pa sama dengan satu H (newton - satuan kekuatan) dibagi satu meter persegi (unit area).

Namun, dalam praktiknya agak sulit untuk menggunakan pascal, karena unit ini sangat kecil. Dalam hal ini, selain standar sistem SI, nilai ini dapat diukur dengan cara yang berbeda.

Berikut adalah analog yang paling terkenal. Kebanyakan dari mereka banyak digunakan dalam hamparan bekas Uni Soviet.

• Bar Satu bar sama dengan 105 Pa.
• Torr, atau milimeter merkuri. Sekitar satu torr sesuai dengan 133, 3223684 Pa.
• Millimeters kolom air.
• Meter kolom air.
• Suasana teknis
• Atmosfer fisik. Satu atm adalah 101 325 Pa dan 1.033233 pada.
• Kilogram-force per sentimeter persegi. Juga, ada ton-force dan gram-force. Selain itu, ada analog kekuatan pon per inci persegi.

Rumus umum tekanan (fisika kelas 7)

Dari definisi kuantitas fisik tertentu, Anda bisa menentukan cara ditemukannya. Seperti ini di foto di bawah ini.

Di dalamnya, F adalah kekuatan, dan S adalah daerahnya. Dengan kata lain, formula untuk menemukan tekanan adalah kekuatannya dibagi oleh luas permukaan tempat ia bertindak.

Hal ini juga dapat ditulis sebagai P = mg / S atau P = pVg / S. Jadi, kuantitas fisik ini terkait dengan variabel termodinamika lainnya: volume dan massa.

Prinsip berikut berlaku untuk tekanan: semakin kecil ruang yang dipengaruhi oleh gaya, semakin besar jumlah gaya tekan yang dibutuhkan. Jika, bagaimanapun, daerah meningkat (untuk kekuatan yang sama), nilai yang diinginkan menurun.

Rumus tekanan hidrostatik

Keadaan agregat zat yang berbeda, memberikan adanya sifat yang berbeda satu sama lain. Dari sini, metode penentuan P di dalamnya juga akan berbeda.

Misalnya, formula untuk tekanan air (hidrostatik) terlihat seperti ini: P = pgh. Hal ini juga berlaku untuk gas. Namun, tidak dapat digunakan untuk menghitung tekanan atmosfir, karena perbedaan ketinggian dan kepadatan udara.

Dalam rumus ini, p adalah densitas, g adalah percepatan karena gravitasi, dan h adalah tinggi. Dari sini, semakin dalam objek atau objek terendam, semakin tinggi tekanan yang diberikan padanya di dalam cairan (gas).

Varian yang dianggap merupakan adaptasi dari contoh klasik P = F / S.

Jika kita ingat bahwa gaya sama dengan turunan massa dengan kecepatan jatuhnya bebas (F = mg), dan massa cairan adalah turunan dari volume dengan densitas (m = pV), maka rumusnya dapat ditulis sebagai P = pVg / S. Daerah dikalikan dengan tinggi (V = Sh).

Jika Anda memasukkan data ini, ternyata area di pembilang dan penyebut dapat dipersingkat dan rumus di atas adalah output pada keluaran: P = pgh.

Mengingat tekanan pada cairan, perlu diingat bahwa, berbeda dengan padatan, seringkali memungkinkan untuk meringkuk lapisan permukaan. Dan ini, pada gilirannya, berkontribusi pada pembentukan tekanan tambahan.

Untuk situasi seperti itu, formula tekanan yang sedikit berbeda digunakan: P = P ₀ + 2QH. Dalam kasus ini, P ₀ adalah tekanan dari lapisan yang tidak melengkung, dan Q adalah permukaan tegangan fluida. H adalah kelengkungan rata-rata permukaan, yang ditentukan oleh hukum Laplace: H = 1 (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ). Komponen R1 dan R2 adalah jari-jari kelengkungan utama.

Tekanan parsial dan rumusnya

Meskipun metode P = pgh berlaku untuk kedua cairan dan gas, lebih baik menghitung tekanan pada yang kedua dengan cara yang sedikit berbeda.

Faktanya adalah bahwa di alam, sebagai aturan, tidak benar-benar sering ada zat murni murni, setelah semua campuran mendominasi di dalamnya. Dan ini berlaku tidak hanya untuk cairan, tapi juga untuk gas. Seperti yang Anda tahu, masing-masing komponen ini melakukan tekanan yang berbeda, yang disebut parsial.

Untuk mendefinisikannya cukup sederhana. Ini sama dengan jumlah tekanan setiap komponen campuran yang sedang dipertimbangkan (gas ideal).

Dengan demikian rumus tekanan parsial terlihat seperti ini: P = P ₁ + P ₂ + P ₃ ... dan seterusnya, sesuai dengan jumlah komponen penyusunnya.

Sering ada kasus bila perlu untuk menentukan tekanan udara. Namun, beberapa keliru melakukan perhitungan hanya dengan oksigen sesuai dengan skema P = pgh. Tapi udara adalah campuran gas yang berbeda. Ini mengandung nitrogen, argon, oksigen dan zat lainnya. Berdasarkan situasi saat ini, formula tekanan udara adalah jumlah tekanan dari semua komponennya. Jadi, Anda harus mengambil di atas P = P ₁ + P ₂ + P ₃ ...

Perangkat yang paling umum untuk mengukur tekanan

Terlepas dari kenyataan bahwa tidak sulit menghitung kuantitas termodinamika yang sedang dipertimbangkan oleh formula di atas, terkadang tidak ada waktu untuk dihitung. Lagi pula, Anda harus selalu mempertimbangkan berbagai nuansa. Oleh karena itu, untuk kenyamanan selama beberapa abad, sejumlah instrumen telah dikembangkan yang menjadikannya sebagai pengganti manusia.

Sebenarnya, hampir semua perangkat semacam itu adalah jenis manometer (ini membantu menentukan tekanan pada gas dan cairan). Pada saat yang sama, mereka berbeda dalam desain, akurasi dan cakupannya.

• Tekanan atmosfer diukur menggunakan alat pengukur tekanan yang disebut barometer. Jika perlu untuk menentukan debit (yaitu tekanan di bawah tekanan atmosfir), alat pengukur vakum lain digunakan.
• Untuk mengetahui tekanan darah seseorang, sphygmomanometer digunakan. Sebagian besar dia lebih dikenal sebagai tonometer non-invasif. Perangkat seperti itu banyak varietas: dari merkuri mekanik hingga digital otomatis sepenuhnya. Akurasi mereka tergantung pada bahan dari mana mereka dibuat dan tempat pengukuran.
• Tekanan diferensial di lingkungan (dalam bahasa Inggris - pressure drop) ditentukan dengan menggunakan pengukur tekanan diferensial atau meter diferensial (jangan dikelirukan dengan dinamometer).

Jenis tekanan

Dengan mempertimbangkan tekanan, formula untuk lokasi dan variasinya untuk berbagai zat, ada baiknya untuk mempelajari varietas dengan besaran ini. Ada lima.

• Mutlak
• Barometrik
• Berlebihan
• Pengukuran vakum.
• Diferensial.

Mutlak

Ini adalah tekanan total, dimana substansi atau objek berada, tanpa memperhitungkan pengaruh konstituen gas lain di atmosfer.

Hal ini diukur dalam pascal dan merupakan jumlah tekanan berlebih dan atmosfir. Ini juga merupakan perbedaan pada jenis metrik barometrik dan vakum.

Hal ini dihitung sesuai dengan rumus P = P ₂ + P ₃ atau P = P ₂ - P ₄ .

Untuk titik acuan untuk tekanan mutlak dalam kondisi planet bumi, tekanan diambil di dalam tangki, dari mana udara dikeluarkan (yaitu vakum klasik).

Hanya jenis tekanan ini yang digunakan dalam kebanyakan formula termodinamika.

Barometrik

Istilah ini mengacu pada tekanan atmosfir (gravitasi) pada semua benda dan benda yang ada di dalamnya, termasuk langsung permukaan bumi. Sebagian besar juga dikenal sebagai atmospheric.

Hal ini dianggap sebagai parameter termodinamika, dan besarnya bervariasi terhadap tempat dan waktu pengukuran, serta kondisi cuaca dan lokasi di atas / di bawah permukaan laut.

Besarnya tekanan barometrik sama dengan modulus gaya atmosfer pada area satuan sepanjang normal untuk itu.

Dalam suasana yang stabil, besarnya fenomena fisik ini sama dengan berat kolom udara pada basis dengan luas sama dengan satu.

Tekanan barometer adalah 101 325 Pa (760 mmHg pada 0 derajat Celsius). Dalam hal ini, semakin tinggi objeknya dari permukaan Bumi, semakin rendah tekanan udara. Setelah setiap 8 km turun 100 Pa.

Karena properti ini di pegunungan, air di ceret mengangguk jauh lebih cepat daripada rumah di atas kompor. Faktanya adalah bahwa tekanan mempengaruhi titik didih: dengan penurunannya, yang terakhir menurun. Dan sebaliknya. Pada properti ini, pekerjaan peralatan dapur seperti pressure cooker dan autoclave dibangun. Meningkatnya tekanan di dalamnya berkontribusi pada pembentukan pembuluh darah di kapal dengan suhu lebih tinggi daripada pot biasa di atas kompor.

Rumus ketinggian barometrik digunakan untuk menghitung tekanan atmosfir. Seperti ini di foto di bawah ini.

P adalah nilai yang dibutuhkan pada ketinggian, P ₀ adalah kerapatan udara di dekat permukaan, g adalah percepatan jatuh bebas, h adalah tinggi di atas Bumi, m adalah massa molar gas, m adalah suhu sistem, r adalah konstanta gas universal 8.3144598 J / ( Mole x K), dan e adalah bilangan Eicler sebesar 2.71828.

Seringkali dalam formula tekanan atmosfir di atas, bukan R, K adalah konstanta Boltzmann. Melalui produknya pada nomor Avogadro, konstanta gas universal sering diungkapkan. Hal ini lebih mudah untuk perhitungan bila jumlah partikel diberikan pada tahi lalat.

Saat melakukan perhitungan, selalu layak memperhitungkan kemungkinan perubahan suhu udara akibat perubahan situasi meteorologi atau saat mendaki di atas permukaan laut, serta lintang geografis.

Berlebihan dan vakum

Perbedaan antara tekanan atmosfir dan diukur ambient disebut overpressure. Bergantung pada hasilnya, nama variabel berubah.

Jika positif, itu disebut tekanan gauge.

Jika hasilnya didapat dengan tanda minus disebut vacuum gauge. Perlu diingat bahwa itu tidak bisa lebih barometrik.

Diferensial

Nilai ini adalah perbedaan tekanan pada berbagai titik dalam pengukuran. Biasanya, digunakan untuk menentukan penurunan tekanan pada peralatan apapun. Hal ini terutama berlaku di industri minyak.

Setelah berurusan dengan fakta bahwa kuantitas termodinamika disebut tekanan dan dengan formula apa yang ditemukannya, kita dapat menyimpulkan bahwa fenomena ini sangat penting, dan karena itu pengetahuan tentang hal itu tidak akan pernah berlebihan.