Basınç

Kapalı bir kap içindeki parçacık çarpışmalarının uyguladığı basınç

Termodinamik
Klasik Carnot ısı motoru
Şubeler Klasik İstatistiksel Kimyasal Kuantum termodinamiği Denge  / Denge Dışı
Kanunlar Sıfırıncı İlk İkinci Üçüncü
Sistemler Kapalı sistem Yalıtılmış sistem Durum Devlet denklemi Ideal gaz Gerçek gaz Maddenin durumu Aşama (madde) Denge Sesi kontrol et Enstrümanlar Süreçler İzobarik İzokorik İzotermal Adyabatik İzantropik İzentalpik Quasistatic Politropik Ücretsiz genişleme Tersinirlik Tersinmezlik Sona çevrilebilirlik Döngüleri Isı makineleri Isı pompaları Isıl verim
Sistem özellikleri Not: Eşlenik değişkenler de italik Emlak diyagramları Yoğun ve kapsamlı özellikler Süreç fonksiyonları İş Sıcaklık Devletin işlevleri Sıcaklık  / Entropi  ( giriş ) Basınç  / Hacim Kimyasal potansiyel  / Partikül numarası Buhar kalitesi Azaltılmış özellikler
Malzeme özellikleri Emlak veritabanları Özgül ısı kapasitesi  ${\ displaystyle c =}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Sıkıştırılabilme  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Termal Genleşme  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Denklemler Carnot teoremi Clausius teoremi Temel ilişki İdeal gaz kanunu Maxwell ilişkileri Onsager karşılıklı ilişkiler Bridgman denklemleri Termodinamik denklemler tablosu
Potansiyeller Bedava enerji Ücretsiz entropi İçsel enerji ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpi ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholtz serbest enerjisi ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibbs serbest enerjisi ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
Tarih Kültür Tarih Genel Entropi Gaz kanunları "Sürekli hareket" makineleri Felsefe Entropi ve zaman Entropi ve yaşam Brownian cırcır Maxwell şeytanı Isı ölümü paradoksu Loschmidt paradoksu Sentetik Teoriler Kalorik teori Vis viva ("yaşam gücü") Isının mekanik eşdeğeri Motivasyon gücü Önemli yayınlar " Isı İle İlgili Deneysel Bir Araştırma " " Heterojen Maddelerin Dengesi Üzerine " " Ateşin Motive Edici Gücü Üzerine Düşünceler " Zaman çizelgeleri Termodinamik Isı makineleri Sanat Eğitim Maxwell'in termodinamik yüzeyi Enerji dağılımı olarak entropi
Bilim insanları Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson van der Waals Waterston
Diğer Çekirdeklenme Kendi kendine montaj Kendi kendine organizasyon Düzen ve düzensizlik
Kategori
v t e

Basınç (sembol: p ya da P ) olan bir güç birimi başına bir nesnenin yüzeyine dik uygulanan alan kuvvet dağıtıldığı üzerinde. ^{: 445 [1]} Gösterge basıncı (aynı zamanda ölçülen basınç) ^[a] 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 basınç ve eşittir torrolarak tanımlanır 1 / 760 bu. Bir manometredeki belirli bir sıvının kolon yüksekliği cinsinden basınçları ifade etmek için santimetre su , milimetre cıva ve cıva inç gibi manometrik birimler kullanılır .

Tanım [ düzenle ]

Basınç , birim alan başına bir nesnenin yüzeyine dik açılarda uygulanan kuvvet miktarıdır . Bunun sembolü "p" veya P'dir . ^[2] IUPAC basıncı tavsiye bir alt-durum s . ^[3] Ancak, 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 [ düzenle ]

Matematiksel olarak:

${\displaystyle p={\frac {F}{A}},}$^[4]

nerede:

${\displaystyle p}$ baskı

${\displaystyle F}$normal kuvvetin büyüklüğü ,

${\displaystyle A}$ temas yüzeyinin alanıdır.

Basınç skaler bir miktardır. Bu ilgilidir vektör yüzeyi ile elemanının (yüzeye dik olan bir vektör) normal kuvvet etki eden. Basınç, iki normal vektörü ilişkilendiren skaler orantılılık sabitidir :

${\displaystyle d\mathbf {F} _{n}=-p\,d\mathbf {A} =-p\,\mathbf {n} \,dA.}$

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 (her ne kadar olağan olsa da) 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.

Basınç, katı sınırlara veya her noktada bu sınırlara veya bölümlere normal olan keyfi sıvı bölümlerine dağıtılır . Bu temel bir parametredir termodinamik ve bunun konjuge için hacim .

Birimler [ düzenle ]

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; ^{[5] bundan} önce, SI cinsinden basınç, metre kare 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:

${\displaystyle p={\frac {F\cdot {\text{distance}}}{A\cdot {\text{distance}}}}={\frac {\text{Work}}{\text{Volume}}}={\frac {\text{Energy (J)}}{{\text{Volume }}({\text{m}}^{3})}}.}$

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.

Standart atmosfer (atm) kurulu bir sabittir. Dünya ortalama deniz seviyesindeki tipik hava basıncına yaklaşık olarak eşittir ve şu şekilde tanımlanır:101 325  Pa .

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 h ve yoğunluğu ρ olan bir sıvı sütununun uyguladığı basınç , hidrostatik basınç denklemi p = ρgh , burada golan 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. ^{[ kaynak belirtilmeli ]} 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 ^[6] (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. ^[6]

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. ^[7] Örneğin, " p = 100 psig" yerine " p _g = 100 psi " .

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:
  • santimetre, inç, milimetre (torr) ve mikrometre (mTorr, mikron) civa,
  • eşdeğer su sütununun yüksekliği, milimetre dahil (mm H
    ₂O ), santimetre (cm H
    ₂O ), metre, inç ve ayak su;
• emperyal ve geleneksel birimler:
  • kip , kısa ton-kuvvet , uzun ton-kuvvet , pound-kuvvet , ons-kuvvet ve inç kare başına poundal ,
  • inç kare başına kısa ton-kuvvet ve uzun ton-kuvvet,
  • su altı dalışında, özellikle dalış basıncına maruz kalma ve dekompresyon ile bağlantılı olarak kullanılan fsw (ayak deniz suyu) ;
• 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 ).

Örnekler [ düzenle ]

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, "220 kPa (32 psi)" olduğu söylenebilecek , ancak aslında atmosfer basıncının 220 kPa (32 psi) üzerinde olan  bir otomobil lastiğindeki 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 yazılır. Basınç göstergeleri , isim levhaları gibi alanın sınırlı olduğu yerlerde, grafik etiketleri ve tablo başlıkları, "kPa (gösterge)" veya "kPa (mutlak)" gibi bir değiştiricinin parantez içinde 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. ^[7]

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 olarak ilk numunenin ikinci numunenin yoğunluğunun iki katı olduğu sonucuna varılabilir.

Skaler yapı [ düzenle ]

Statik bir gazda , gaz bir bütün olarak hareket etmez. 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 kabın 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.

Yakından ilgili bir miktar gerilme tensör σ vektör kuvveti ile ilgilidir, için vektör yüzeyi doğrusal bir ilişki ile .${\displaystyle \mathbf {F} }$ ${\displaystyle \mathbf {A} }$${\displaystyle \mathbf {F} =\sigma \mathbf {A} }$

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 . ^[8]

Türler [ düzenle ]

Akışkan basıncı [ değiştir ]

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:

1. Okyanus, yüzme havuzu veya atmosfer gibi "açık kanal akışı" olarak adlandırılan açık bir koşul.
2. 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 "statik" veya akışkan bir borudaki gibi hareket edebildiğinde veya kapalı bir kapta 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 ^[9] ve sıkıştırılamaz olması gibi akışkan hakkında bazı varsayımlarda bulunur . ^[9] İdeal akışkan, sürtünmenin olmadığı, viskoz olmayan ^[9] (sıfır viskozite ) bir akışkandır . ^[9] Sabit yoğunluklu bir sıvıyla dolu bir sistemin tüm noktaları için denklem ^[10]

${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+{\frac {v^{2}}{2g}}+z=\mathrm {const} ,}$

nerede:

p = sıvının basıncı,

${\displaystyle {\gamma }}$= ρg = yoğunluk · yerçekiminin ivmesi = sıvının özgül ağırlığı , ^[9]

v = sıvının hızı,

g = yerçekimi ivmesi ,

z = yükseklik,

${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}}$ = basınç başlığı,

${\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}}$ = hız kafası.

Uygulamalar [ düzenle ]

• Hidrolik frenler
• Artezyen kuyusu
• Kan basıncı
• Hidrolik kafa
• Bitki hücresi şişkinliği
• Pisagor kupası

Patlama veya parlama basınçları [ değiştir ]

Patlama ya da alev alma basınçları patlayıcı tutuşma sonucudur gazlar serbest ve kapalı alanlarda, buğular, toz / hava süspansiyonlar.

Negatif baskılar [ değiştir ]

Baskılar genel olarak olumlu olsa da, olumsuz baskılarla karşılaşılabilecek birkaç durum vardır:

• Bağıl (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. ^[11] Mikroskobik olarak, katı 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 . ^[12] Bazı durumlarda, kavitasyon önlenebilir ve negatif basınçlar sonsuza kadar sürdürülebilir, ^[12] örneğin, sıvı cıvanın, Temiz cam kaplarda −425 atm . ^[13] Negatif sıvı basınçlarının, 10 m'den daha uzun bitkilerde (suyun atmosferik basınç yükü) özsuyunun yükselmesinde rol oynadığı düşünülmektedir . ^[14]
• 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 normal yüzey boyunca pozitif basınç bileşenine sahip olabilir ve bir başka yüzey normal boyunca negatif basınç bileşeni etki edebilir.
  • Bir elektromanyetik alandaki gerilimler genellikle izotropik değildir, bir yüzey elemanına normal olan basınç ( normal gerilim ) negatiftir ve buna dik yüzey elemanları için pozitiftir.
• Gelen kozmolojik sabiti .

Durgunluk basıncı [ değiştir ]

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:

${\displaystyle p_{0}={\frac {1}{2}}\rho v^{2}+p}$

nerede

${\displaystyle p_{0}}$bir durgunluk basıncı ,

${\displaystyle \rho }$ yoğunluk,

${\displaystyle v}$ akış hızıdır,

${\displaystyle p}$ 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 [ değiştir ]

İki boyutlu bir basınç analoğu vardır - kuvvete dik bir çizgi üzerine uygulanan birim uzunluk başına yanal kuvvet.

Yüzey basıncı π ile gösterilir:

${\displaystyle \pi ={\frac {F}{l}}}$

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 [ değiştir ]

Bir In İdeal gaz , moleküller hiçbir hacme sahip ve etkileşim yok. Göre ideal gaz hakları , basınç hacmi ile ters sıcaklık ve miktar ve birlikte doğrusal olarak değişmektedir:

${\displaystyle p={\frac {nRT}{V}},}$

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. ^[15]

Buhar basıncı [ değiştir ]

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 sıcaklıktaki herhangi bir 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 [ değiştir ]

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 yoğunluklu sıvı kolonlardaki veya bir madde içindeki derinlikteki bir sıvıdan kaynaklanan basınç, aşağıdaki formülle temsil edilir:

${\displaystyle p=\rho gh,}$

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 da şudur:

${\displaystyle p={\text{weight density}}\times {\text{depth}}.}$

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 . Bu durumda 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. ( Toplam kuvvetBasıncın etki etmesi için daha büyük toplam yüzey alanı nedeniyle daha uzun baraja uygulandığında daha büyük olacaktır. Ancak her barajın 5 fit (1.5 m) genişliğindeki belirli bir bölümü için, 10 ft (3.0 m) derinlikteki 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 baskı derinlikle artar ve balık hangi vazoda olursa olsun aynı olur. Balık dibe yüzerse,basınç daha fazla olacaktır, ancak hangi vazoda olduğu fark etmez. Tüm vazolar eşit derinliklerde doldurulur, bu nedenle su basıncı, şekli veya hacmi ne olursa olsun her vazonun dibindeki aynıdır. Bir vazonun dibindeki 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.Bir vazonun dibindeki 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.Bir vazonun dibindeki 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. ^[16] Matematiksel olarak, hız başının sıfır olduğu ve kaptaki birim hacim başına karşılaştırmaların olduğu Bernoulli denklemi ile tanımlanmıştır.

${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+z=\mathrm {const} .}$

Terimler, Sıvı basıncı bölümündeki ile aynı anlama sahiptir .

Sıvı basıncının yönü [ değiştir ]

Sıvı basıncıyla ilgili deneysel olarak belirlenen bir gerçek, her yöne eşit olarak uygulanmasıdır. ^[17] Birisi suya daldırılırsa, o kişi başını hangi yöne eğer olursa olsun, kulağında 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. ^[17]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. ^[17] Bu, aynı dikey mesafeyi serbestçe düşerse suyun (veya başka herhangi bir şeyin) sahip olacağı hızın aynısı${\displaystyle \scriptstyle {\sqrt {2gh}}}$h .

Kinematik basınç [ değiştir ]

${\displaystyle P=p/\rho _{0}}$

kinematik basınç, burada basınç ve sabit kütle yoğunluğu. 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 .${\displaystyle p}$${\displaystyle \rho _{0}}$ ${\displaystyle \nu }$${\displaystyle \rho _{0}}$

Kinematik büyüklüklerle Navier-Stokes denklemi

${\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}}+(u\nabla )u=-\nabla P+\nu \nabla ^{2}u.}$

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

Notlar [ düzenle ]

Referanslar [ düzenle ]

Dış bağlantılar [ düzenle ]

• Akışkan Statiği ve Dinamiğine Giriş üzerindeki Projesi PHYSNET
• Basınç skaler bir niceliktir
• wikiUnits.org - Basınç birimlerini dönüştürür