Basınç - Pressure
|Basınç|


Ortak semboller
|p , P|
|SI birimi||Pascal [Pa]|
|İçinde temel SI birimleri||1 N / m 2 , 1 kg / ( m · s 2 ) veya 1 J / m 3|


Den Türevler
Diğer miktarlar
|p = F / A|
|Boyut||M L −1 T −2|
|Termodinamik|
Basınç (sembol: p ya da P ) olan bir güç birimi başına bir nesnenin yüzeyine dik uygulanan alan kuvvet dağıtıldığı üzerinde. Gösterge basıncı (aynı zamanda ölçülen basınç), ortam basıncına göre basınçtır.
Basıncı ifade etmek için çeşitli birimler kullanılır. Bunlardan bazıları, bir alan birimine bölünen bir kuvvet biriminden kaynaklanır; SI basınç birimi, Pascal (Pa), örneğin, biri Newton başına metre kare (N / m 2 ); benzer şekilde, inç kare başına pound-kuvvet ( psi ), emperyal ve ABD geleneksel sistemlerindeki geleneksel basınç birimidir . Basınç, standart atmosferik basınç olarak da ifade edilebilir ; atmosfer (atm) bu basınca eşittir ve torr olarak tanımlanır 1 / 760 bu. Bir manometredeki belirli bir akışkanın sütun yüksekliği cinsinden basınçları ifade etmek için santimetre su , milimetre cıva ve cıva inç gibi manometrik birimler kullanılır .
Tanım
Basınç , birim alan başına bir nesnenin yüzeyine dik açılarda uygulanan kuvvet miktarıdır . Bunun sembolü "p" veya P'dir . IUPAC basıncı tavsiye bir alt-durum s . Bununla birlikte, büyük harfli P yaygın olarak kullanılmaktadır. P'ye karşı p'nin kullanımı , çalışılan alana, güç ve momentum gibi nicelikler için yakınlardaki diğer sembollerin mevcudiyetine ve yazı stiline bağlıdır.
Formül


Termodinamiğin eşlenik değişkenleri
|Basınç||Ses|
|( Stres )||( Gerilme )|
|Sıcaklık||Entropi|
|Kimyasal potansiyel||Partikül numarası|
Matematiksel olarak:
nerede:
- baskı
- normal kuvvetin büyüklüğü ,
- temas yüzeyinin alanıdır.
Eksi işareti, kuvvetin yüzey elemanına doğru düşünüldüğü, normal vektörün ise dışa doğru olduğu gerçeğinden gelir. Denklem, akışkanla temas halindeki herhangi bir yüzey S için , akışkanın bu yüzey üzerine uyguladığı toplam kuvvetin , yukarıdaki denklemin sağ tarafının S üzerindeki yüzey integrali olduğu anlamına gelir.
"Baskı şu veya bu yöne yöneliktir" demek (oldukça alışılagelmiş olmasına rağmen) yanlıştır. Skaler olarak baskının yönü yoktur. Miktarla önceki ilişkinin verdiği kuvvetin bir yönü vardır, ancak basıncın yoktur. Yüzey elemanının yönünü değiştirirsek, normal kuvvetin yönü buna göre değişir, ancak basınç aynı kalır.
Birimler
SI basınç birimi Pascal (Pa), bir ila eşit newton başına metre kare (N / m 2 ya da kg-m -1 -s -2 ). Birim için bu isim 1971'de eklendi; Bundan önce, SI'daki basınç basitçe metrekare başına newton cinsinden ifade ediliyordu.
İnç kare başına pound (Ibf / in 2 ) ve bar gibi diğer basınç birimleri de yaygın olarak kullanılmaktadır. CGS basınç birimidir barye 1 dyn için · cm eşit, (Ba) -2 , veya 0.1 Pa. Basınç bazen santimetre kare başına gram-kuvvet veya kilogram-kuvvet olarak ifade edilir (g / cc 2 veya kg / cm 2 ) ve benzerleri, kuvvet birimlerini doğru bir şekilde tanımlamadan. Ancak güç birimi olarak kilogram, gram, kilogram-kuvvet veya gram-kuvvet (veya bunların sembolleri) adlarının kullanılması SI'da açıkça yasaklanmıştır. Teknik bir atmosfer (sembol: akışta), 1 kgf / cm 2 (98,0665 kPa veya 14,223 psi).
Basınç altındaki bir sistem çevresi üzerinde çalışma potansiyeline sahip olduğundan, basınç, birim hacim başına depolanan potansiyel enerjinin bir ölçüsüdür. Bu nedenle, enerji yoğunluğu ile ilgilidir ve bu şekilde birimleri cinsinden ifade edilebilir jul metreküp (J / başına 3 Pa eşittir). Matematiksel olarak:
Bazı meteorologlar atmosferik hava basıncı için hektopaskal (hPa) 'yı tercih ederler ki bu, eski milibar birimine (mbar) eşdeğerdir . Hekto-önekin nadiren kullanıldığı diğer alanların çoğunda kilopaskal (kPa) cinsinden benzer basınçlar verilmektedir. Bir inç cıva hala Amerika Birleşik Devletleri'nde kullanılmaktadır. Oşinograflar genellikle sualtı basıncını desibel (dbar) cinsinden ölçer çünkü okyanustaki basınç metre derinlik başına yaklaşık bir decibar artar.
Basınç genellikle bir manometrede bir sıvı kolonunun yerini değiştirme kabiliyetiyle ölçüldüğünden , basınçlar genellikle belirli bir sıvının derinliği (örneğin santimetre su , milimetre cıva veya inç civa ) olarak ifade edilir. En yaygın seçenekler cıva (Hg) ve sudur; su toksik değildir ve kolayca elde edilebilirken, cıvanın yüksek yoğunluğu, belirli bir basıncı ölçmek için daha kısa bir kolonun (ve dolayısıyla daha küçük bir manometrenin) kullanılmasına izin verir. Yüksekliği sıvı kolonu tarafından uygulanan basınç h ve yoğunluk ρ hidrostatik basınç denklemi aşağıdaki şekilde verilir , p = ρgh , g olan yerçekimi ivmesi . Akışkan yoğunluğu ve yerel yerçekimi, yerel faktörlere bağlı olarak bir okumadan diğerine değişebilir, bu nedenle bir akışkan sütununun yüksekliği, basıncı tam olarak tanımlamaz. Bugün milimetre cıva veya inç cıva alıntı yapıldığında, bu birimler fiziksel bir cıva sütununa dayalı değildir; daha ziyade, SI birimleri cinsinden ifade edilebilecek kesin tanımlar verilmiştir. Bir milimetre cıva yaklaşık olarak bir torr'a eşittir . Su bazlı birimler, tanımlanandan ziyade ölçülen bir miktar olan suyun yoğunluğuna hala bağlıdır. Bu manometrik birimler hala birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Kan basıncı , dünyanın çoğu yerinde milimetre cıva cinsinden ölçülür ve santimetre su cinsinden akciğer basınçları hala yaygındır.
Sualtı dalgıçları , metre deniz suyu (msw veya MSW) ve ayak deniz suyu (fsw veya FSW) basınç birimlerini kullanır ve bunlar, dalış odalarında ve kişisel dekompresyon bilgisayarlarında maruziyeti ölçmek için kullanılan basınç göstergeleri için standart birimlerdir . Bir msw 0,1 bar (= 100000 Pa = 10000 Pa) olarak tanımlanır ve doğrusal bir derinlik ölçer ile aynı değildir. 33.066 fsw = 1 atm (1 atm = 101325 Pa / 33.066 = 3064.326 Pa). Msw'den fsw'ye basınç dönüşümünün uzunluk dönüşümünden farklı olduğunu unutmayın: 10 msw = 32.6336 fsw, 10 m = 32.8083 ft.
Gösterge basıncı genellikle "kPag", "barg" veya "psig" gibi "g" ekli birimler halinde verilir ve mutlak basınç ölçümlerine yönelik birimlere bazen karışıklığı önlemek için "a" son eki verilir, örneğin " kPaa "," psia ". Bununla birlikte, ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, karışıklığı önlemek için, herhangi bir değiştiricinin ölçü birimi yerine ölçülen miktara uygulanmasını önermektedir. Örneğin, " p gr = 100 psi" yerine " p = 100 psig" .
Diferansiyel basınç, eklenen "d" ile ifade edilir; bu tür ölçümler, sızdırmazlık performansı veya bir vananın açılıp kapanmayacağı düşünüldüğünde yararlıdır.
Halen veya eskiden popüler olan basınç birimleri şunları içerir:
- atmosfer (atm)
- manometrik birimler:
- emperyal ve geleneksel birimler:
- SI olmayan metrik birimler:
-
bar , decibar, milibar ,
- su altı dalışında, özellikle dalış basıncına maruz kalma ve dekompresyon ile bağlantılı olarak kullanılan msw (metre deniz suyu) ,
- santimetre kare başına kilogram-kuvvet veya kilopond ( teknik atmosfer ),
- santimetre kare başına gram-kuvvet ve ton-kuvvet (metrik ton-kuvvet),
- barye ( santimetre kare başına dyne ),
- metrekare başına kilogram-kuvvet ve ton-kuvvet,
- metrekare başına sthene ( pieze ).
- bar , decibar, milibar ,
Örnekler
Değişen basınçlara örnek olarak, kalıcı bir izlenim bırakmadan bir parmak duvara bastırılabilir; ancak aynı parmağın raptiye itmesi duvara kolayca zarar verebilir. Yüzeye uygulanan kuvvet aynı olsa da, raptiye daha fazla basınç uygular çünkü nokta bu kuvveti daha küçük bir alanda yoğunlaştırır. Basınç, her noktada katı sınırlara veya bu sınırlara veya bölümlere normal olan keyfi sıvı bölümleri boyunca iletilir . Stresin aksine , basınç skaler bir miktar olarak tanımlanır . Negatif basınç gradyanına kuvvet yoğunluğu denir .
Bir başka örnek de bıçaktır. Düz kenar ile kesmeye çalışırsak, kuvvet daha geniş bir yüzey alanına dağıtılır ve daha az basınçla sonuçlanır ve kesilmez. Oysa daha az yüzey alanına sahip olan keskin kenarın kullanılması daha fazla basınca neden olur ve böylece bıçak düzgün bir şekilde keser. Bu, pratik bir basınç uygulamasının bir örneğidir.
Gazlar için basınç bazen mutlak basınç olarak değil , atmosferik basınca göre ölçülür ; bu tür ölçümlere gösterge basıncı denir . Bunun bir örneği, bir otomobil lastiğindeki , "220 kPa (32 psi)" olduğu söylenebilecek , ancak aslında atmosfer basıncının 220 kPa (32 psi) üzerinde olan hava basıncıdır. Deniz seviyesinde atmosferik basınç yaklaşık 100 kPa (14,7 psi) olduğundan, lastikteki mutlak basınç bu nedenle yaklaşık 320 kPa'dır (46 psi). Teknik çalışmada, bu "220 kPa (32 psi) bir gösterge basıncı" olarak yazılmıştır. Basınç göstergeleri , isim plakaları , grafik etiketleri ve tablo başlıkları gibi alan sınırlı olduğunda, "kPa (gösterge)" veya "kPa (mutlak)" gibi parantez içinde bir değiştiricinin kullanımına izin verilir. Olmayan olarak SI diğer yöntemler birimi karakter takılarak bu kaçınmak yukarıda açıklandığı da teknik çalışmaları, 32 psi'lik bir ölçüm basıncı (220 kPa), bazen, "32 psig" ve "32 psia" olarak bir mutlak basınç olarak yazılır basınç tercih edilir.
Gösterge basıncı, akışkan sistemlerin depolama kapları ve tesisat bileşenleri üzerindeki stresle ilgilenilen her yerde ilgili basınç ölçüsüdür . Bununla birlikte, yoğunluklar veya yoğunluklardaki değişiklikler gibi durum denklemi özelliklerinin hesaplanması gerektiğinde, basınçlar mutlak değerleri cinsinden ifade edilmelidir. Örneğin, atmosferik basınç 100 kPa (15 psi) ise, 200 kPa'da (29 psi) (gösterge) (300 kPa veya 44 psi [mutlak]) bir gaz (helyum gibi) aynı gazdan% 50 daha yoğundur. 100 kPa'da (15 psi) (gösterge) (200 kPa veya 29 psi [mutlak]). Ölçü değerlerine odaklanıldığında, hatalı bir şekilde ilk numunenin ikinci numunenin iki katı yoğunluğa sahip olduğu sonucuna varılabilir.
Skaler doğa
Statik bir gazda , gaz bir bütün olarak hareket ediyormuş gibi görünmüyor. Bununla birlikte, gazın ayrı ayrı molekülleri sürekli rastgele hareket halindedir . Çok fazla sayıda molekülle uğraştığımız için ve tek tek moleküllerin hareketi her yönde rastgele olduğu için herhangi bir hareket algılamıyoruz. Gazı bir kap içine koyarsak, kabımızın duvarları ile çarpışan moleküllerden gelen gazda bir basınç tespit ederiz. Konteynırımızın duvarlarını gazın içinde herhangi bir yere koyabiliriz ve birim alan başına kuvvet (basınç) aynıdır. "Kapımızın" boyutunu çok küçük bir noktaya kadar küçültebiliriz (atom ölçeğine yaklaştıkça daha az doğru hale gelir) ve bu noktada basınç yine de tek bir değere sahip olacaktır. Bu nedenle, basınç bir vektör miktarı değil, skaler bir miktardır. Büyüklüğü vardır, ancak onunla ilişkili yön duygusu yoktur. Basınç kuvveti, bir gazın içindeki bir noktada her yöne etki eder. Bir gazın yüzeyinde, basınç kuvveti yüzeye dik (dik açıda) etki eder.
Bu tensör , viskoz gerilim tensörünün toplamı eksi hidrostatik basınç olarak ifade edilebilir . Gerilim tensörünün negatifine bazen basınç tensörü denir, ancak aşağıda "basınç" terimi yalnızca skaler basınca atıfta bulunacaktır.
Genel görelilik teorisine göre , basınç bir yerçekimi alanının gücünü arttırır (bkz. Gerilim-enerji tensörü ) ve böylece yerçekiminin kütle-enerji nedenine katkıda bulunur . Bu etki, günlük baskılarda farkedilemez , ancak deneysel olarak test edilmemiş olmasına rağmen nötron yıldızlarında önemlidir .
Türler
Sıvı basıncı
Akışkan basıncı , çoğunlukla bir akışkanın bir noktasındaki sıkıştırma gerilimidir . ( Sıvı terimi hem sıvıları hem de gazları ifade eder - özellikle sıvı basıncı hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki bölüme bakın .)
Sıvı basıncı iki durumdan birinde oluşur:
- Okyanus, yüzme havuzu veya atmosfer gibi "açık kanal akışı" olarak adlandırılan açık bir koşul.
- Bir su hattı veya gaz hattı gibi "kapalı boru" olarak adlandırılan kapalı bir durum.
Açık koşullarda basınç genellikle "statik" veya hareketsiz koşullarda (dalgaların ve akıntıların olduğu okyanusta bile) basınç olarak tahmin edilebilir, çünkü hareketler basınçta sadece ihmal edilebilir değişiklikler yaratır. Bu tür koşullar akışkan statiği ilkelerine uygundur . Hareket etmeyen (statik) bir sıvının herhangi bir noktasındaki basınca hidrostatik basınç denir .
Kapalı akışkan kütleleri, akışkan hareket etmediğinde ya "statik" ya da akışkan bir borudaki gibi hareket edebildiğinde veya kapalı bir kaptaki bir hava boşluğunu sıkıştırarak hareket edebildiğinde "dinamik" dir. Kapalı ortamdaki basınç, akışkanlar dinamiği ilkelerine uygundur .
Sıvı basıncı kavramları, ağırlıklı olarak Blaise Pascal ve Daniel Bernoulli'nin keşiflerine atfedilir . Bernoulli denklemi , bir akışkanın herhangi bir noktasındaki basıncı belirlemek için hemen hemen her durumda kullanılabilir. Denklem, akışkanın ideal ve sıkıştırılamaz olması gibi akışkan hakkında bazı varsayımlarda bulunur. İdeal bir sıvı, sürtünme olmayan , viskoz olmayan (sıfır viskozite ) bir sıvıdır . Sabit yoğunluklu bir sıvıyla dolu bir sistemin tüm noktaları için denklem şu şekildedir:
nerede:
- p = sıvının basıncı,
- = ρg = yoğunluk · yerçekimi ivmesi = sıvının özgül ağırlığı ,
- v = sıvının hızı,
- g = yerçekimi ivmesi ,
- z = yükseklik,
- = basınç başlığı,
- = hız kafası.
Başvurular
Patlama veya parlama basınçları
Negatif baskılar
Baskılar genel olarak olumlu olsa da, olumsuz baskılarla karşılaşılabilecek birkaç durum vardır:
- Göreceli (gösterge) basınçlarla uğraşırken. Örneğin, 80 kPa'lık bir mutlak basınç, -21 kPa'lık bir gösterge basıncı olarak tanımlanabilir (yani, 101 kPa'lık bir atmosfer basıncının altında 21 kPa).
- Negatif mutlak basınçlar etkili bir şekilde gerilimdir ve hem dökme katılar hem de dökme sıvılar çekilerek negatif mutlak basınç altına alınabilir. Mikroskobik olarak, katılar ve sıvılardaki moleküller, termal kinetik enerjiyi aşan çekici etkileşimlere sahiptir, bu nedenle bir miktar gerilim sürdürülebilir. Bununla birlikte, termodinamik olarak, negatif basınç altındaki bir dökme malzeme yarı kararlı bir durumdadır ve negatif basınç durumunun aşırı ısınmaya benzer olduğu ve kolayca kavitasyona duyarlı olduğu sıvılar durumunda özellikle kırılgandır . Bazı durumlarda, kavitasyondan kaçınılabilir ve negatif basınçlar sonsuza kadar devam ettirilebilir, örneğin, sıvı cıvanın, Temiz cam kaplarda −425 atm . Negatif sıvı basınçlarının, 10 m'den daha uzun bitkilerde (suyun atmosferik basınç yükü) özsuyunun yükselmesinde rol oynadığı düşünülmektedir .
- Casimir'in etkisi nedeniyle etkileşimlere bağlı olarak küçük bir çekim kuvvetini oluşturmak vakum enerji ; bu kuvvet bazen "vakum basıncı" olarak adlandırılır (bir vakumun negatif gösterge basıncı ile karıştırılmamalıdır ).
- Sert cisimlerdeki izotropik olmayan gerilmeler için, bir yüzeyin oryantasyonunun nasıl seçildiğine bağlı olarak, aynı kuvvet dağılımı, bir yüzey normal boyunca pozitif basınç bileşenine sahip olabilir ve bir başka yüzey normal boyunca negatif basınç bileşeni etki edebilir.
- Gelen kozmolojik sabiti .
Durgunluk basıncı
Durgunluk basıncı , bir sıvının hareket etmeyi durdurmaya zorlandığında uyguladığı basınçtır. Sonuç olarak, daha yüksek hızda hareket eden bir akışkan daha düşük bir statik basınca sahip olsa da, durmaya zorlandığında daha yüksek bir durgunluk basıncına sahip olabilir. Statik basınç ve durgunluk basıncı aşağıdakilerle ilişkilidir:
nerede
- bir durgunluk basıncı ,
- yoğunluk,
- akış hızıdır,
- statik basınçtır.
Hareketli bir sıvının basıncı, bir manometreye bağlı bir Pitot tüpü veya bir Kiel probu veya Cobra probu gibi varyasyonlarından biri kullanılarak ölçülebilir . Giriş deliklerinin probun neresine yerleştirildiğine bağlı olarak, statik basınçları veya durgunluk basınçlarını ölçebilir.
Yüzey basıncı ve yüzey gerilimi
İki boyutlu bir basınç analoğu vardır - kuvvete dik bir çizgi üzerine uygulanan birim uzunluk başına yanal kuvvet.
Yüzey basıncı π ile gösterilir:
ve üç boyutlu basınçla birçok benzer özelliği paylaşır. Yüzey kimyasal özellikleri iki boyutlu analog olarak, basınç / alan izotermleri ölçülerek incelenmiştir edilebilir Boyle yasası , πA = k sabit sıcaklıkta,.
Yüzey gerilimi , yüzey basıncının başka bir örneğidir, ancak ters işaretlidir, çünkü "gerilim", "basınç" ın zıttıdır.
İdeal bir gazın basıncı
nerede:
- p , gazın mutlak basıncıdır,
- N olan madde miktarı ,
- T mutlak sıcaklıktır,
- V hacimdir
- R , ideal gaz sabitidir .
Gerçek gazlar , durum değişkenlerine daha karmaşık bir bağımlılık sergiler.
Buhar basıncı
Buhar basıncı, bir basınç olan buhar olarak termodinamik dengede olan kondanse olan fazlar kapalı bir sistem içinde. Tüm sıvılar ve katılar için bir eğilim buharlaştırarak bir gaz haline ve tüm gazların eğilimine sahip yoğunlaşmasına , sıvı ya da katı biçimde geri.
Atmosferik basınç kaynama noktası (aynı zamanda, bir sıvının normal kaynama noktası ) buhar basıncı çevre atmosfer basıncına eşit olan sıcaklıktır. Bu sıcaklıkta herhangi bir artan artışla, buhar basıncı, atmosfer basıncının üstesinden gelmek ve sıvıyı, maddenin hacminin içinde buhar kabarcıkları oluşturmak üzere kaldırmak için yeterli hale gelir. Sıvı içinde daha derin kabarcık oluşumu, daha yüksek bir basınç ve dolayısıyla daha yüksek sıcaklık gerektirir, çünkü sıvı basıncı, derinlik arttıkça atmosfer basıncının üzerine çıkar.
Bir karışımdaki tek bir bileşenin sistemdeki toplam basınca katkıda bulunduğu buhar basıncına kısmi buhar basıncı denir .
Sıvı basıncı
|Bir serinin parçası|
|Süreklilik mekaniği|
Bir kişi su altında yüzdüğünde, kişinin kulak zarlarına etki eden su basıncı hissedilir. Kişi ne kadar derin yüzerse, baskı o kadar artar. Hissedilen basınç, kişinin üzerindeki suyun ağırlığından kaynaklanmaktadır. Birisi daha derin yüzdükçe, kişinin üzerinde daha fazla su ve dolayısıyla daha fazla baskı olur. Bir sıvının uyguladığı basınç, derinliğine bağlıdır.
Sıvı basıncı ayrıca sıvının yoğunluğuna da bağlıdır. Birisi sudan daha yoğun bir sıvıya batırılırsa, basınç buna göre daha büyük olur. Böylece derinlik, yoğunluk ve sıvı basıncının doğru orantılı olduğunu söyleyebiliriz. Sabit yoğunluktaki sıvı kolonlardaki veya bir madde içindeki derinlikteki bir sıvıdan kaynaklanan basınç, aşağıdaki formülle temsil edilir:
nerede:
- p sıvı basıncıdır,
- g , kaplama malzemesinin yüzeyindeki yerçekimi,
- ρ olan yoğunluğu , sıvı
- h , bir madde içindeki sıvı sütunun veya derinliğin yüksekliğidir.
Aynı formülü söylemenin başka bir yolu şudur:
|Bu denklemin türetilmesi|
| Bu, basınç ve ağırlık yoğunluğu tanımlarından türetilmiştir. Bir sıvı kabının dibindeki bir alanı düşünün. Doğrudan bu alanın yukarısındaki sıvı sütununun ağırlığı basınç üretir. Tanımdan


Bu sıvı ağırlığını şöyle ifade edebiliriz:
burada sütun hacmi, derinlikle çarpılan alan. O zaman bizde
Paydaki "alan" ve paydadaki "alan" birbirini iptal ederken,
Sembollerle yazılmış, bu bizim orijinal denklemimizdir:
Bir sıvının bir kabın kenarlarına ve tabanına uyguladığı basınç, sıvının yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır. Atmosferik basınç ihmal edilirse, dibe karşı sıvı basıncı iki kat derinlikte iki kat daha büyüktür; derinliğin üç katı olduğunda sıvı basıncı üç katlıdır; vb. Veya, sıvı iki veya üç kat daha yoğun ise, sıvı basıncı buna karşılık olarak herhangi bir derinlik için iki veya üç kat daha büyüktür. Sıvılar pratik olarak sıkıştırılamaz - yani hacimleri basınçla neredeyse hiç değiştirilemez (su hacmi, basınçtaki her atmosferik artış için orijinal hacminin yalnızca 50 milyonda biri kadar azalır). Bu nedenle, sıcaklıkla üretilen küçük değişiklikler dışında, belirli bir sıvının yoğunluğu neredeyse tüm derinliklerde aynıdır.
Bir sıvıya etki eden toplam basıncı bulmaya çalışırken, bir sıvının yüzeyine atmosferik basınç baskısı dikkate alınmalıdır . Bir sıvının toplam basıncı, ρgh artı atmosferin basıncıdır. Bu ayrım önemli olduğunda, toplam basınç terimi kullanılır. Aksi takdirde, sıvı basıncı tartışmaları, normalde her zaman mevcut olan atmosferik basınca bakılmaksızın basınca atıfta bulunur.
Basınç, mevcut sıvı miktarına bağlı değildir . Hacim önemli faktör değildir - derinlik önemlidir. Bir baraja etki eden ortalama su basıncı, tutulan suyun hacmine değil, suyun ortalama derinliğine bağlıdır. Örneğin, 3 m (10 ft) derinliğe sahip geniş ancak sığ bir göl, 6 m (20 ft) derinliğindeki küçük bir havuzun yaptığı ortalama basıncın yalnızca yarısını uygular. (Daha uzun baraja uygulanan toplam kuvvet , basıncın etki etmesi için daha büyük toplam yüzey alanı nedeniyle daha büyük olacaktır. Ancak, her barajın 5 fit (1.5 m) genişliğindeki belirli bir bölümü için 10 ft (3.0 m) derin su, 20 ft (6,1 m) derin su kuvvetinin dörtte birini uygulayacaktır). Kişi başı, küçük bir havuzda su yüzeyinin bir metre altına veya büyük bir gölün ortasında aynı derinliğe daldırılsa da aynı baskıyı hissedecektir. Dört vazo farklı miktarlarda su içeriyorsa ancak hepsi eşit derinliklerde doldurulmuşsa, o zaman başı yüzeyin birkaç santimetre altına batırılmış bir balığa, vazoların herhangi birinde aynı olan su basıncıyla etki edilir. Balık birkaç santimetre daha derine yüzerse, balığın üzerindeki basınç derinlikle artar ve balığın hangi vazoda olursa olsun aynı kalır. Balık dibe doğru yüzerse basınç daha büyük olur ama fark etmez. İçinde ne vazo var. Tüm vazolar eşit derinliklerde doldurulur, bu nedenle su basıncı, şekli veya hacmi ne olursa olsun her vazonun dibindeki aynıdır. Bir vazonun altındaki su basıncı, komşu vazonun altındaki su basıncından daha büyükse, daha büyük basınç suyu yanlara doğru zorlar ve ardından daha dar vazoyu alttaki basınçlar eşitlenene kadar daha yüksek bir seviyeye çıkarırdı. Basınç hacme değil derinliğe bağlıdır, bu nedenle suyun kendi seviyesini aramasının bir nedeni vardır.
Bunu enerji denklemi olarak ifade edersek, ideal, sıkıştırılamaz bir sıvıda birim hacim başına enerji, kabı boyunca sabittir. Yüzeyde, yerçekimi potansiyel enerjisi büyüktür, ancak sıvı basıncı enerjisi düşüktür. Geminin dibinde, tüm yerçekimi potansiyel enerjisi basınç enerjisine dönüştürülür. Birim hacim başına basınç enerjisi ve yerçekimi potansiyel enerjisinin toplamı sıvının hacmi boyunca sabittir ve iki enerji bileşeni derinlikle doğrusal olarak değişir. Matematiksel olarak, hız başının sıfır olduğu ve kaptaki birim hacim başına karşılaştırmaların olduğu Bernoulli denklemi ile tanımlanmıştır.
Terimler, Sıvı basıncı bölümündeki ile aynı anlama sahiptir .
Sıvı basıncının yönü
Sıvı basıncıyla ilgili deneysel olarak belirlenen bir gerçek, her yöne eşit olarak uygulanmasıdır. Birisi suya daldırılırsa, o kişi başını hangi yöne eğer olursa olsun, kulaklarında aynı miktarda su basıncını hissedecektir. Bir sıvı akabildiğinden, bu basınç yalnızca aşağı doğru değildir. Dikey bir kutunun yan tarafındaki bir sızıntıdan su yana doğru fışkırdığında, basıncın yana doğru hareket ettiği görülür. Birisi su yüzeyinin altına bir plaj topunu itmeye çalıştığında gösterildiği gibi basınç da yukarı doğru hareket eder. Bir teknenin tabanı su basıncı ( yüzdürme ) ile yukarı doğru itilir .
Bir sıvı bir yüzeye baskı yaptığında, yüzeye dik olan net bir kuvvet vardır. Basıncın belirli bir yönü olmasa da, kuvvet vardır. Batık üçgen bir blok, her noktaya birçok yönden zorlanan suya sahiptir, ancak kuvvetin yüzeye dik olmayan bileşenleri birbirini iptal ederek yalnızca net bir dikey nokta bırakır. Bu nedenle, bir kovadaki bir delikten fışkıran su, kepçeden, deliğin bulunduğu kepçenin yüzeyine dik açılarda bir yönde çıkmasının nedenidir. Daha sonra yerçekimi nedeniyle aşağı doğru kıvrılır. Bir kovada (üst, alt ve orta) üç delik varsa, iç kap yüzeyine dik kuvvet vektörleri artan derinlikle artacaktır - yani, altta daha büyük bir basınç, alt deliğin en uzağa su püskürtün. Bir sıvının pürüzsüz bir yüzeye uyguladığı kuvvet her zaman yüzeye dik açıdadır. Deliğin sıvı dışarı hızıdır burada, h serbest yüzeyinden daha düşük derinliktir. Bu, suyun (veya başka herhangi bir şeyin) aynı dikey h mesafesine serbestçe düşmesi durumunda sahip olacağı hızın aynısıdır .
Kinematik basınç
kinematik basınç, burada basınç ve sabit kütle yoğunluğu. P'nin SI birimi m 2 / s 2'dir . Navier-Stokes denklemini yoğunluğu açıkça göstermeden hesaplamak için kinematik basınç kinematik viskozite ile aynı şekilde kullanılır .
- Kinematik büyüklüklerle Navier-Stokes denklemi
Ayrıca bakınız
- Atmosferik basınç - Atmosferin ağırlığının uyguladığı statik basınç
- Kan basıncı - Kan damarlarının duvarlarında dolaşan kanın uyguladığı basınç
- Boyle yasası - Sabit sıcaklıkta bir gazdaki basınç ve hacim arasındaki ilişki
- Birleşik gaz yasası - Charles, Boyle ve Gay-Lussac'ın gaz yasalarının birleşimi
- Birimlerin dönüşümü - Çeşitli ölçeklerin karşılaştırılması
- Kritik nokta (termodinamik) - Faz sınırlarının ortadan kalktığı sıcaklık ve basınç noktası
- Boyut analizi - Farklı fiziksel büyüklükler arasındaki ilişkilerin temel miktarlarını belirleyerek analizi
- Dinamik basınç - Akışkanlar dinamiğinde konsept
- Elektrik potansiyeli - Elektrik alanın çizgi integrali
- Elektron dejenerasyon basıncı - kuantum mekaniğinde itme kuvveti
- Hidrolik
- İç basınç
- Kinetik teori
- Mikrofon - Sesi elektrik sinyaline dönüştüren cihaz
- Büyüklük dereceleri (basınç)
- Kısmi basınç - Bir karışımdaki bileşen gaza atfedilen basınç
- Basınç ölçümü - Bir sıvının bir yüzey üzerine uyguladığı kuvvetin analizi
- Basınç sensörü - ölçüm cihazı
- Ses basıncı - Bir ses dalgasının neden olduğu ortam atmosfer basıncından yerel basınç sapması
- Sabit basınç
- Sıcaklık ve basınç ölçüm teknolojisinin zaman çizelgesi
- Torricelli yasası
- Vakum - Maddesiz uzay
- Vakum pompası
- Dikey basınç değişimi