Формула тиску

Формула тиску — приклади та умови розрахунків



Термодинамічна величина залежить від сили, що впливає на площу поверхні. Для розрахунку застосовується формула тиску газу, води, твердого тіла:

Р = mg/S

де

  • Р — тиск;
  • m — маса;
  • g — прискорене падіння;
  • S — площа.

Явище не залежить від ємності судини, тому вважається інтенсивним показником. В умовах рівноваги тиск однаковий для кожної точки системи. На основі цього закону працюють різні прилади, за допомогою яких визначається розмір.

Визначення тиску

Точні науки

Одиниця виміру тиску у фізиці та хімії — буква «Р» (переклад латинською — «pressūra). Якщо спостерігається рівновага всередині і зовні стінок циліндра, показник позначається «П».

За міжнародною системою використовуються Паскалі. Використовуючи формулу тиску рідини і силу, можна прийти до висновку, що 1 Па=1 Н/1м². Оскільки одиниця мала, застосовувати її в розрахунках складно.

З таблиці стандартних конвертерів у фізиці частіше використовуються позначення:

  • Бар. 1 Бар=105 Па.
  • Торр або мм ртутного стовпа (1 торр дорівнює 133 Па).
  • Мм вод. стовп.

Для визначення тиску використовується сила і площа:

Р = mg/S

Існує залежність величини від об’єму і маси. Для показника характерна наступна властивість: чим менше площа, тим більша сила діє на тіло. Якщо тиск не змінюється, але збільшується S, тоді шуканий показник зменшується.

Одиниці вимірювання тиску

Головні формули

При зміні умови агрегатного стану речовини спостерігаються відмінні один від одного властивості. З урахуванням цього принципу визначається спосіб обчислення р. Для гідростатичного стану використовується формула:

Р = pgh

де:

  • р – щільність;
  • g – прискорення;
  • h – висота.

Гідростатика застосовується до газів. Виняток – обчислення атмосферного тиску. Це пояснюється різницею висот і щільності повітряних мас. Від глибини занурення предмета або об’єкта залежить значення Р речовини.

Оскільки сила F обчислюється шляхом множення m на g, а маса води — p на V, ідеальним варіантом для розрахунку тиску вважається вираз:

P = pVg/S

Формула застосовується на онлайн-ресурсах, де можна розв’язувати задачі з фізики та хімії.

Якщо площа записати у вигляді

S = V/h

тоді

Р = pgh

Тиск у воді або іншій рідині обчислюється з урахуванням зміни верхнього шару. Це призводить до утворення іншого Р. Щоб знайти абсолютну силу, використовується формула:

Р = Р0+ 2QH

де:

  • Р0 – тиск незмінюваного шару;
  • Q – поверхня натягу рідкої речовини;
  • H – середнє значення.

Обчислення тиску

Останній показник повинен знаходитися між першими двома, тому він вважається усередненим. Для визначення значення використовуються радіуси кривизни:

½ (1/R1+ 1/R2)

Кожен вид газу надає особливий парціальний тиск. Для ідеального стану характерна сума р кожного окремого компонента суміші.

Часта помилка, яку допускають школярі при обчисленні тиску повітря — застосування тільки кисню. Але повітря представлене у вигляді різних газів:

  • аргон;
  • азот.

Для знаходження тиску повітряних мас використовується формула

P=P1+ P2+ P3

Таблиця одиниць тиску
Таблиця одиниць тиску

Види тиску

Тиск може бути різним (надлишковим, барометричним). Абсолютне поняття характерно для речовини або об’єкта, на яке не впливають інші гази. Показник вимірюється в Паскалях. Він обчислюється за наступним калькулятором:

нормальне Р = Р2 + Р3 або Р = Р2 — Р4.

Початок відліку починається від планети Земля, сили всередині судини, з якої видалене повітря. Величина використовується в багатьох термодинамічних формулах.

Для визначення гравітації використовується поняття барометричний або атмосферний тиск. Воно змінюється з урахуванням температури атмосфери, часу, висоти.

У нормі показник дорівнює 760 мм рт. ст., при цьому температура повинна відповідати нулю за Цельсієм. Чим вище знаходиться об’єкт від Землі, тим нижче тиск, що створюється на нього. Значення зменшується на 100 Па через кожен восьмий кілометр.

У горах вода закипає швидше, ніж в домашніх умовах, тому що тиск впливає на температуру кипіння. Якщо тиск знижується, зменшується і температура. Залежність зберігається і у зворотному порядку. На подібній властивості функціонують деякі кухонні прилади: скороварка, автоклав. При підвищенні номінального рН підіймається і температура.

Тиск і сила

Для розрахунків застосовується стандартна формула, де використовуються змінні:

  • густина повітряних мас поблизу рівня землі;
  • висота;
  • прискорення;
  • температура;
  • молярна маса.

Якщо кількість частинок задана в молях, використовується формула з постійною величиною К.

При проведенні розрахунків враховується ймовірність зміни температури, що пов’язано зі зміною погоди, набором висоти, географічною широтою. Якщо з атмосферного тиску відняти виміряний, вийде надлишкова сила. З урахуванням результату змінюється назва показника:

  • позитивний результат – манометричний;
  • негативний — вакуумметричний.

Останнє значення не може перевищувати барометричний рівень. Різниця тисків в різних точках називається диференціальним явищем. Його використовують, щоб визначити Р на певному обладнанні. Таке поняття використовується в нафтовидобувній галузі.

Практичне застосування тиску

Розв’язання задач

У задачах з фізики формули тиску можуть виглядати по-різному.

Задача 1: потрібно знайти тиск, що чиниться тілом на судно і ґрунт під водою, коли водолаз знаходиться в русі.

Людина важить зі спорядженням на суші 180 кг. Площа стопи дорівнює 360 см². Сила, з якою людина впливає на судно дорівнює 180/360 = 0.5 (кгс/см). Використовуючи таблицю, величину можна перевести в Па. Вийде 49 кПа. На ґрунт під водою діє сила у 2,46 кПа.

Задача 2: потрібно обчислити абсолютний тиск води, якщо глибина дорівнює 150 м, сила — 765, а маса тіла — 1,024 кгс/л. Рішення: P = 765/735,6+1,024×150/10=16.4.

Задача 3: ємність балона дорівнює 40 л, тиск в ньому 150 кгс/см². Потрібно знайти V вільних повітряних мас.

Рішення: початковий тиск обчислюється наступним чином: 150 + 1 = 151 кгс/см². Початковий V дорівнює 40 літрам. Вільний V обчислюється V/p2=6.04 м³. Аналогічним способом вирішуються завдання, де потрібно знайти Р будь-якої рідини, твердого об’єкта, газової речовини.

Чим вимірюють тиск

Вимірювальні прилади тиску

Можна заощадити час на розрахунках, скориставшись спеціальними приладами, що функціонують шляхом визначення тиску у відповідному середовищі. Їх відмінності між собою полягають в:

  • інструкції з експлуатації;
  • сфері використання;
  • точності;
  • області застосування.

Щоб визначити атмосферний тиск, знадобиться манометр типу барометра. Для визначення розрядження (Па менше атмосферного) знадобиться інший різновид апарату — вакуумметр. У людини показник визначається за допомогою сфігмоманометра. Більшість пацієнтів називають таке обладнання неінвазивним тонометром.

Пристрої для вимірювання тиску

Подібні прилади класифікуються на наступні підвиди:

  • ртутні механічні;
  • напівавтоматичні;
  • автоматичні цифрові.

Їх похибка залежить від матеріалів, використовуваних в процесі виробництва і області вимірювання. Деякі пристрої одночасно вимірюють тиск і пульс. Вони працюють автоматично від батарейок. Внаслідок наявності цифрового табло легко дізнатися результат. Більш точними вважаються механічні.

Щоб визначити тиск, треба надіти манжет на праву руку хворого. Затиснувши механізм, відбувається накачування груші. Максимальна і мінімальна межі починаються з появи, а потім зі зникнення характерного стуку. Поступово механізм послаблюється.

Для отримання точних даних потрібен досвід роботи з механічним тонометром і пильність. Якщо спостерігаються коливання тиску в повітрі, знадобиться дифнамометр або манометр.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *