Basınç - Pressure
|Basınç|


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


Diğer miktarlardan türevler
|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 hecelenen gösterge basıncı), ortam basıncına göreli basınçtır.
Basıncı ifade etmek için çeşitli birimler kullanılır. Bunlardan bazıları, bir alan birimine bölünen bir kuvvet biriminden türemiştir; 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 sistemlerinde geleneksel basınç birimidir . Basınç, standart atmosfer basıncı cinsinden de ifade edilebilir ; atmosfer (atm) bu basınca eşittir ve torr olarak tanımlanır 1 / 760 bu. Suyun santimetresi , milimetre cıva ve inç cıva gibi manometrik birimler , bir manometredeki belirli bir sıvının kolonunun yüksekliği cinsinden basınçları ifade etmek için 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 . Ancak, büyük harf P yaygın olarak kullanılmaktadır. P vs p'nin kullanımı, kişinin çalıştığı alana, güç ve momentum gibi nicelikler için diğer sembollerin yakındaki varlığına ve yazı stiline bağlıdır.
formül


Termodinamiğin eşlenik değişkenleri
|Basınç||Ses|
|( stres )||( gerinim )|
|Hava sıcaklığı||Entropi|
|Kimyasal potansiyel||parçacık numarası|
Matematiksel olarak:
nerede:
- basınç mı,
- normal kuvvetin büyüklüğü ,
- temas halindeki yüzey alanıdır.
Eksi işareti, kuvvetin yüzey elemanına doğru, normal vektörün dışarıyı göstermesi gerçeğinden gelir. Denklemin anlamı , sıvı ile temas halindeki herhangi bir yüzey S için , sıvının bu yüzeye uyguladığı toplam kuvvet , yukarıdaki denklemin sağ tarafının S üzerindeki yüzey integralidir .
"Baskı şu ya da bu yöndedir" demek (olağan olsa da) yanlıştır. Skaler olarak basıncın yönü yoktur. Miktarla önceki ilişki tarafından verilen kuvvetin bir yönü vardır, ancak basıncın yönü yoktur. Yüzey elemanının yönünü değiştirirsek, normal kuvvetin yönü de 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 olarak ifade edildi.
Gibi diğer baskı üniteleri, inç kare başına pound (içinde Ibf / 2 ) ve bar , ortak kullanımda bulunmaktadır. 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 uygun şekilde tanımlamadan. Ancak, kuvvet birimleri olarak kilogram, gram, kilogram-kuvvet veya gram-kuvvet (veya sembolleri) adlarının kullanılması SI'da açıkça yasaktır. Teknik bir atmosfer (sembol: akışta), 1 kgf / cm 2 (98,0665 kPa veya 14,223 psi).
Basınç altındaki bir sistem, çevresi üzerinde iş yapma 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 , eski birim milibara (mbar) eşdeğer olan atmosferik hava basıncı için hektopaskal'ı (hPa) tercih ederler . Hekto ön ekinin nadiren kullanıldığı diğer birçok alanda benzer basınçlar kilopaskal (kPa) olarak verilir. Cıva inç hala Amerika Birleşik Devletleri'nde kullanılmaktadır. Oşinograflar genellikle su altı basıncını desibar (dbar) cinsinden ölçerler çünkü okyanustaki basınç her metre derinlikte yaklaşık bir desibar artar.
Basınç genellikle bir manometredeki bir sıvı sütununun yerini değiştirme yeteneği ile ölçüldüğü için , basınçlar genellikle belirli bir sıvının derinliği (örneğin, suyun santimetresi , milimetre cıva veya inç cıva ) olarak ifade edilir. En yaygın seçenekler cıva (Hg) ve sudur; su toksik değildir ve kolayca temin edilebilirken, cıvanın yüksek yoğunluğu belirli bir basıncı ölçmek için daha kısa bir sütunun (ve dolayısıyla daha küçük bir manometrenin) kullanılmasına izin verir. h yüksekliğinde ve ρ yoğunluğunda bir sıvı sütununun uyguladığı basınç , g yerçekimi ivmesi olmak üzere p = ρgh hidrostatik basınç denklemi ile verilir . Sıvı yoğunluğu ve yerel yerçekimi, yerel faktörlere bağlı olarak bir okumadan diğerine değişebilir, bu nedenle sıvı sütununun yüksekliği, basıncı kesin olarak tanımlamaz. Bugün milimetre cıva veya inç cıva alıntılandığında, bu birimler fiziksel bir cıva sütununa dayanmamaktadır; daha ziyade, SI birimleri cinsinden ifade edilebilecek kesin tanımlar verilmiştir. Bir milimetre cıva yaklaşık olarak bir torr'a eşittir . Su bazlı birimler hala suyun yoğunluğuna, yani tanımlanmış bir miktar yerine ölçülen bir miktara bağlıdır. Bu manometrik birimlere hala birçok alanda rastlanmaktadır. Kan basıncı dünyanın çoğunda milimetre cıva ile ölçülür ve santimetre su cinsinden akciğer basınçları hala yaygındır.
Sualtı dalgıçları , deniz suyu (msw veya MSW) ve ayak deniz suyu (fsw veya FSW) basınç birimlerini kullanır ve bunlar, dalış odalarında ve kişisel dekompresyon bilgisayarlarında basınca maruz kalmayı ölçmek için kullanılan basınç göstergeleri için standart birimlerdir . Bir msw 0,1 bar (= 100000 Pa = 10000 Pa) olarak tanımlanır, doğrusal metre derinlik 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 olduğuna dikkat edin: 10 msw = 32.6336 fsw, 10 m = 32.8083 ft.
Gösterge basıncı genellikle "g" eklenmiş birimlerle verilir, örneğin "kPag", "barg" veya "psig" ve mutlak basınç ölçüm birimlerine bazen karışıklığı önlemek için "a" eki verilir, örneğin " kPaa", "psia". Bununla birlikte, ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, karışıklığı önlemek için, ölçü birimi yerine ölçülen niceliğe herhangi bir değiştiricinin uygulanmasını tavsiye eder. Örneğin, " p gr = 100 psi" yerine " p = 100 psig" .
Fark basıncı, "d" eki ile birimlerle ifade edilir; bu tür bir ölçüm, sızdırmazlık performansı veya bir valfin açılıp kapanmayacağı düşünüldüğünde faydalıdır.
Şu anda veya eskiden popüler olan basınç birimleri aşağıdakileri içerir:
- atmosfer (atm)
- manometrik birimler:
- emperyal ve geleneksel birimler:
- SI olmayan metrik birimler:
-
bar , desibar, milibar ,
- msw (metre deniz suyu), su altı dalışlarında, özellikle dalış basıncına maruz kalma ve dekompresyon ile bağlantılı olarak kullanılır ,
- santimetre kare başına kilogram-kuvvet veya kilopond ( teknik atmosfer ),
- santimetre kare başına gram-kuvvet ve ton-kuvvet (metrik ton-kuvvet),
- barye ( santimetrekare başına dyne ),
- metrekare başına kilogram-kuvvet ve ton-kuvvet,
- metrekare başına sthene ( pieze ).
- bar , desibar, milibar ,
Örnekler
Değişken basınçlara bir örnek olarak, bir parmak kalıcı bir izlenim bırakmadan bir duvara bastırılabilir; ancak aynı parmağın raptiyeyi itmesi duvara kolayca zarar verebilir. Yüzeye uygulanan kuvvet aynı olmasına rağmen, raptiye daha fazla basınç uygular çünkü nokta bu kuvveti daha küçük bir alana yoğunlaştırır. Basınç, katı sınırlara veya her noktada bu sınırlara veya bölümlere normal olan keyfi sıvı bölümleri boyunca iletilir . Farklı olarak stres , basınç olarak tanımlanır skalar miktar . Negatif basınç gradyanına kuvvet yoğunluğu denir .
Başka bir örnek bir bıçaktır. Düz kenarla kesmeye çalışırsak, kuvvet daha geniş bir yüzey alanına dağılır ve bu da daha az basınca neden olur ve kesmez. Daha az yüzey alanına sahip keskin kenarın kullanılması daha fazla basınca neden olur ve böylece bıçak düzgün bir şekilde keser. Bu, basıncın pratik bir 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 gerçekte atmosfer basıncının 220 kPa (32 psi) üzerinde olan hava basıncıdır. Deniz seviyesindeki atmosferik basınç yaklaşık 100 kPa (14,7 psi) olduğundan, lastikteki mutlak basınç bu nedenle yaklaşık 320 kPa (46 psi)'dir. Teknik çalışmada bu, "220 kPa (32 psi) gösterge basıncı" olarak yazılır. Basınç göstergeleri , isim levhaları , grafik etiketleri ve tablo başlıkları gibi alanın sınırlı olduğu durumlarda, "kPa (gösterge)" veya "kPa (mutlak)" gibi parantez içinde bir değiştiricinin kullanımına izin verilir. SI olmayan teknik çalışmalarda, 32 psi'lik (220 kPa) bir gösterge basıncı bazen "32 psig" ve mutlak basınç "32 psia" olarak yazılır, ancak yukarıda açıklanan diğer yöntemler birimine karakter eklemekten kaçınır. 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, bir gaz (helyum gibi) 200 kPa'da (29 psi) (ölçü) (300 kPa veya 44 psi [mutlak]) aynı gazdan %50 daha yoğundur. 100 kPa'da (15 psi) (ölçü) (200 kPa veya 29 psi [mutlak]). Gösterge değerlerine odaklanıldığında, birinci numunenin ikinci numunenin iki katı yoğunluğa sahip olduğu hatalı bir sonuca varılabilir.
skaler doğa
Statik bir gazda , gaz bir bütün olarak hareket ediyormuş gibi görünmez. Bununla birlikte, gazın tek tek 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 kabın içine alırsak, kabımızın duvarlarıyla çarpışan moleküllerden gelen gazda bir basınç tespit ederiz. Kabımızın duvarlarını gazın içinde herhangi bir yere koyabiliriz ve birim alana düşen kuvvet (basınç) aynıdır. "Kabımızın" boyutunu çok küçük bir noktaya kadar küçültebiliriz (atomik ölçeğe yaklaştıkça daha az doğru olur) ve bu noktada basınç hala tek bir değere sahip olacaktır. Bu nedenle, basınç vektörel değil skaler bir büyüklüktür. 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 stres tensörünün toplamı eksi hidrostatik basınç olarak ifade edilebilir . Stres tensörünün negatifi bazen basınç tensörü olarak adlandırılır, ancak aşağıda "basınç" terimi yalnızca skaler basıncı ifade edecektir.
Genel görelilik teorisine göre , basınç bir yerçekimi alanının gücünü arttırır (bkz. stres-enerji tensörü ) ve böylece kütle-enerji nedenine yerçekimi ekler . Bu etki, günlük basınçlarda fark edilmez, ancak deneysel olarak test edilmemiş olmasına rağmen nötron yıldızlarında önemlidir .
Türler
Sıvı basıncı
Akışkan basıncı , çoğunlukla bir akışkan içinde bir noktadaki sıkıştırma gerilimidir . ( Akışkan terimi hem sıvıları hem de gazları ifade eder - özellikle sıvı basıncı hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki bölüme bakın .)
Akışkan basıncı iki durumdan birinde oluşur:
- "Açık kanal akışı" olarak adlandırılan açık bir koşul, örneğin okyanus, yüzme havuzu veya atmosfer.
- "Kapalı kanal" olarak adlandırılan kapalı bir durum, örneğin bir su hattı veya gaz hattı.
Açık koşullarda basınç, genellikle "statik" veya hareketsiz koşullardaki (dalgaların ve akıntıların olduğu okyanusta bile) basınç olarak tahmin edilebilir, çünkü hareketler basınçta yalnızca ihmal edilebilir değişiklikler yaratır. Bu tür koşullar, akışkanlar statiği ilkelerine uygundur . Hareket etmeyen (statik) bir sıvının herhangi bir noktasındaki basınca hidrostatik basınç denir .
Kapalı akışkan gövdeleri, akışkan hareket etmediğinde "statik" veya akışkan bir boruda olduğu gibi veya kapalı bir kapta bir hava boşluğunu sıkıştırarak hareket edebildiğinde "dinamik"tir. Kapalı koşullardaki basınç, akışkanlar dinamiği ilkelerine uygundur .
Akışkan 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 akışkan, içinde sürtünme olmayan , viskoz olmayan (sıfır viskozite ) bir akışkandır . Sabit yoğunluklu bir akışkanla dolu bir sistemin tüm noktalarının denklemi
nerede:
- p = akışkanın basıncı,
- = ρg = yoğunluk · yerçekimi ivmesi = sıvının özgül ağırlığı ,
- v = sıvının hızı,
- g = yerçekimi ivmesi ,
- z = yükseklik,
- = basınç kafası,
- = hız kafası.
Uygulamalar
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, üzerlerine çekilerek negatif mutlak basınç altına alınabilir. Mikroskobik olarak, katılardaki ve sıvılardaki moleküller, termal kinetik enerjiyi aşan çekici etkileşimlere sahiptir, bu nedenle bir miktar gerilim korunabilir. Bununla birlikte, termodinamik olarak, negatif basınç altındaki bir dökme malzeme yarı kararlı bir durumdadır ve negatif basınç durumunun aşırı ısınmaya benzer olduğu ve kavitasyona kolayca duyarlı olduğu sıvılar söz konusu olduğunda özellikle kırılgandır . Bazı durumlarda, kavitasyon önlenebilir ve negatif basınçların süresiz olarak sürdürüldüğü, örneğin sıvı cıvanın-425 atm temiz cam kaplarda. Negatif sıvı basınçlarının, 10 m'den daha uzun bitkilerde (suyun atmosferik basınç yüksekliği) bitki 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 (vakumun negatif gösterge basıncı ile karıştırılmamalıdır ).
- Rijit gövdelerdeki izotropik olmayan gerilimler için, bir yüzeyin oryantasyonunun nasıl seçildiğine bağlı olarak, aynı kuvvet dağılımı, bir normal yüzey boyunca pozitif basınç bileşenine sahip olabilir , negatif basınç bileşeni başka bir yüzey normali boyunca etki eder.
- Gelen kozmolojik sabiti .
Durgunluk basıncı
Durgunluk basıncı , bir akışkanın hareket etmeyi durdurmaya zorlandığında uyguladığı basınçtır. Sonuç olarak, daha yüksek hızda hareket eden bir akışkan daha düşük bir statik basınca sahip olmasına rağmen , durmaya zorlandığında daha yüksek bir durgunluk basıncına sahip olabilir. Statik basınç ve durgunluk basıncı şu şekilde ilişkilidir:
nerede
- bir durgunluk basıncı ,
- yoğunluktur,
- akış hızıdır,
- statik basınçtır.
Hareketli bir akışkanın basıncı, bir Pitot tüpü veya bir manometreye bağlı Kiel probu veya Cobra probu gibi varyasyonlarından biri kullanılarak ölçülebilir . Prob üzerindeki giriş deliklerinin nerede olduğuna bağlı olarak statik basınçları veya durgunluk basınçlarını ölçebilir.
Yüzey basıncı ve yüzey gerilimi
İki boyutlu bir basınç analogu vardır - kuvvete dik bir çizgiye 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 "gerginlik", "basınç"ın zıttı olduğu için ters işaretlidir.
İdeal bir gazın basıncı
nerede:
- p gazın mutlak basıncıdır,
- N olan madde miktarı ,
- T mutlak sıcaklıktır,
- V hacimdir,
- R, bir ideal gaz sabiti .
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 buharlaşarak gaz haline gelme eğilimindedir ve tüm gazlar tekrar sıvı veya katı formlarına yoğunlaşma eğilimindedir .
Atmosferik basınç kaynama noktası (aynı zamanda, bir sıvının normal kaynama noktası ) buhar basıncı çevre atmosfer basıncına eşit olan sıcaklıktır. Bu sıcaklıktaki herhangi bir kademeli artışla, buhar basıncı atmosfer basıncının üstesinden gelmeye ve sıvıyı maddenin kütlesi içinde buhar kabarcıkları oluşturacak şekilde kaldırmaya yeterli hale gelir. Sıvıda daha derinde kabarcık oluşumu daha yüksek bir basınç ve dolayısıyla daha yüksek sıcaklık gerektirir, çünkü derinlik arttıkça sıvı basıncı 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 derinde yüzerse, basınç o kadar büyük olur. Hissedilen basınç, kişinin üzerindeki suyun ağırlığından kaynaklanmaktadır. Kişi daha derine yüzdükçe, kişinin üzerinde daha fazla su olur ve bu nedenle daha fazla basınç olur. Bir sıvının uyguladığı basınç, derinliğine bağlıdır.
Sıvı basıncı ayrıca sıvının yoğunluğuna da bağlıdır. Birisi sudan daha yoğun bir sıvıya daldırılırsa, basınç buna göre daha büyük olacaktır. Böylece derinlik, yoğunluk ve sıvı basıncının doğru orantılı olduğunu söyleyebiliriz. Sabit yoğunluklu sıvı sütunlarında veya bir madde içinde derinlikte bir sıvının neden olduğu basınç, aşağıdaki formülle temsil edilir:
nerede:
- p sıvı basıncıdır,
- g , üst üste binen malzemenin yüzeyindeki yerçekimidir,
- ρ olan yoğunluğu , sıvı
- h , bir madde içindeki sıvı sütununun yüksekliği veya derinliğidir.
Aynı formülü söylemenin başka bir yolu da şudur:
|Bu denklemin türetilmesi|
|Bu, basınç ve ağırlık yoğunluğu tanımlarından türetilmiştir. Bir sıvı kabının dibinde bir alan düşünün. Bu alanın hemen üzerindeki sıvı kolonunun ağırlığı basınç üretir. tanımdan


sıvının bu ağırlığını şu şekilde ifade edebiliriz:
burada sütunun hacmi, derinlikle çarpılan alandır. o zaman bizde
Paydaki "alan" ve paydadaki "alan" birbirini götürdüğünde, elimizde
Sembollerle yazılmış orijinal denklemimiz şudur:
Bir sıvının bir kabın kenarlarına ve tabanına uyguladığı basınç, sıvının yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır. Atmosfer basıncı ihmal edilirse, tabana karşı sıvı basıncı iki kat derinlikte iki kat daha fazladır; derinliğin üç katında, sıvı basıncı üç katıdır; vb. Veya sıvı yoğunluğun iki veya üç katıysa, sıvı basıncı herhangi bir derinlik için buna karşılık olarak iki veya üç katıdır. Sıvılar pratik olarak sıkıştırılamaz - yani hacimleri basınçla pek değiştirilemez (basınçtaki her atmosferik artış için su hacmi orijinal hacminin sadece 50 milyonda biri kadar azalır). Bu nedenle, sıcaklıktan kaynaklanan küçük değişiklikler dışında, belirli bir sıvının yoğunluğu tüm derinliklerde pratik olarak aynıdır.
Bir sıvıya etki eden toplam basıncı bulmaya çalışırken, bir sıvının yüzeyine uygulanan atmosferik basınç dikkate alınmalıdır . O halde bir sıvının toplam basıncı ρgh artı atmosfer 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 değil - derinlik. Bir baraja etki eden ortalama su basıncı, tutulan suyun hacmine değil, suyun ortalama derinliğine bağlıdır. Örneğin, 3 m (10 ft) derinliğe sahip geniş fakat sığ bir göl, 6 m (20 ft) derinliğindeki küçük bir göletin yaptığı ortalama basıncın yalnızca yarısını uygular. (Daha uzun olan baraja uygulanan toplam kuvvet , basıncın etki edeceği daha büyük toplam yüzey alanı nedeniyle daha büyük olacaktır. Ancak her bir barajın 5 fit (1.5 m) genişliğindeki bir bölümü için, 10 fit (3,0) m) derin su, 20 ft (6,1 m) derin suyun dörtte biri kuvveti uygulayacaktır). İnsan, küçük bir havuzda kafasını suyun yüzeyinin bir metre altına veya büyük bir gölün ortasında aynı derinliğe daldırsa da aynı baskıyı hissedecektir. Dört vazo farklı miktarlarda su içeriyorsa, ancak hepsi eşit derinliklere kadar doldurulmuşsa, bu durumda, başı yüzeyin birkaç santimetre altına daldırılmış bir balık, herhangi bir vazoda aynı olan su basıncına etki edecektir. Balık birkaç santimetre daha derine yüzerse, balık üzerindeki basınç derinlikle artar ve balık hangi vazoda olursa olsun aynı olur. Balık dibe doğru yüzerse, basınç daha fazla olur ama fark etmez. hangi vazodadır. Tüm vazolar eşit derinlikte doldurulur, bu nedenle şekli veya hacmi ne olursa olsun her vazonun altındaki su basıncı aynıdır. Bir vazonun dibindeki su basıncı, komşu bir vazonun tabanındaki su basıncından daha büyük olsaydı, daha büyük basınç, suyu yanlara doğru iter ve ardından alttaki basınçlar eşitlenene kadar daha dar olan vazoyu daha yüksek bir seviyeye çıkarırdı. Basınç, hacme değil derinliğe bağlıdır, bu nedenle suyun kendi seviyesini aramasının bir nedeni vardır.
Bunu enerji denklemi olarak yeniden ifade edersek, ideal, sıkıştırılamaz bir sıvıda birim hacim başına enerji, kabı boyunca sabittir. Yüzeyde yerçekimi potansiyel enerjisi büyüktür, ancak sıvı basınç enerjisi düşüktür. Kabın 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 yükünün sıfır olduğu ve kaptaki birim hacim başına karşılaştırmaların yapıldığı Bernoulli denklemi ile tanımlanır.
Terimler, Akışkan basıncı bölümündekilerle aynı anlama sahiptir .
Sıvı basıncının yönü
Sıvı basıncı hakkında deneysel olarak belirlenmiş bir gerçek, her yöne eşit olarak uygulanmasıdır. Bir kişi suya daldırılırsa, başını hangi yöne eğmiş olursa olsun, kişi aynı miktarda su basıncını kulaklarında hisseder. Bir sıvı akabildiğinden, bu basınç sadece aşağı doğru değildir. Dik bir kutunun yan tarafındaki bir sızıntıdan su yanlara fışkırdığında, basıncın yana doğru hareket ettiği görülür. Biri bir plaj topunu su yüzeyinin altına itmeye çalıştığında gösterildiği gibi, basınç da yukarı doğru hareket eder. Bir teknenin dibi, su basıncı ( yüzdürme ) ile yukarı doğru itilir .
Bir sıvı bir yüzeye bastırdığında, yüzeye dik net bir kuvvet vardır. Basıncın belirli bir yönü olmasa da, kuvvetin vardır. Batık bir üçgen blok, birçok yönden her bir noktaya karşı zorlanan suya sahiptir, ancak kuvvetin yüzeye dik olmayan bileşenleri, yalnızca net bir dik nokta bırakarak birbirini iptal eder. Bu nedenle, bir kovadaki bir delikten fışkıran su, başlangıçta kovadan, deliğin bulunduğu kovanın yüzeyine dik açılarda çıkar. Daha sonra yerçekimi nedeniyle aşağı doğru kıvrılır. Bir kovada (üst, alt ve orta) üç delik varsa, o zaman iç kap yüzeyine dik olan kuvvet vektörleri derinlik arttıkça artacaktır - yani, altta daha büyük bir basınç, alt deliğin açılmasını sağlar. suyu en uzağa fırlat. Bir akışkanın pürüzsüz bir yüzeye uyguladığı kuvvet her zaman yüzeye dik açıdadır. Sıvının delikten dışarı çıkma hızı , burada h serbest yüzeyin altındaki derinliktir. Bu, suyun (veya başka herhangi bir şeyin) aynı h düşey mesafesine serbestçe düşmesi durumunda sahip olacağı hız ile aynıdır .
kinematik basınç
kinematik basınçtır, burada basınç ve sabit kütle yoğunluğudur. P'nin SI birimi m 2 /s 2'dir . Kinematik basınç, yoğunluğu açıkça göstermeden Navier-Stokes denklemini hesaplamak için kinematik viskozite ile aynı şekilde kullanılır .
- Kinematik büyüklüklerle Navier-Stokes denklemi
Ayrıca bakınız
- Atmosferik basınç – Atmosferin ağırlığı tarafından uygulanan statik basınç
- Kan basıncı - Dolaşan kanın kan damarlarının duvarlarına uyguladığı basınç
- Boyle yasası – Sabit sıcaklıkta bir gazda basınç ve hacim arasındaki ilişki
- Kombine gaz kanunu – Charles', Boyle ve Gay-Lussac gaz kanunlarının kombinasyonu
- Birimlerin dönüştürülmesi - Çeşitli ölçeklerin karşılaştırılması
- Kritik nokta (termodinamik) – Faz sınırlarının kaybolduğu sıcaklık ve basınç noktası
- Boyut analizi – Farklı fiziksel nicelikler arasındaki ilişkilerin temel niceliklerini tanımlayarak analizi
- Dinamik basınç – Akışkanlar dinamiğinde konsept
- Elektrik potansiyeli – Elektrik alanının çizgi integrali
- Elektron yozlaşma basıncı – Kuantum mekaniğinde itici kuvvet
- Hidrolik – Akışkan mühendisliği ve akışkanlar mekaniği
- İç basınç
- Kinetik teori
- Mikrofon – Sesi elektrik sinyaline dönüştüren cihaz
- Büyüklük siparişleri (basınç)
- Kısmi basınç – Bir karışımdaki bileşen gaza atfedilen basınç
- Basınç ölçümü - Bir sıvının bir yüzeye uyguladığı kuvvetin analizi
- Basınç sensörü – ölçüm cihazı
- Ses basıncı – Bir ses dalgasının neden olduğu ortam atmosferik basıncından yerel basınç sapması
- Sabit basınç
- Sıcaklık ve basınç ölçüm teknolojisinin zaman çizelgesi
- Torricelli yasası
- Vakum - Maddenin boş olduğu boşluk
- Vakum pompası
- Dikey basınç değişimi