Opredelitev tlaka, enote in primeri

V znanosti pritisk je meritev sile na enoto površine. The SI enota tlaka je pascal (Pa), ki je enak N / m² (newton na kvadratni meter).

Če bi imeli 1 newton (1 N) sile razporejene na 1 kvadratni meter (1 m)²), potem je rezultat 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. To predpostavlja, da je sila usmerjena pravokotno proti površini.

Če bi povečali količino sile, vendar jo uporabili na istem območju, bi se tlak sorazmerno povečal. Sila 5 N, razporejena na isti površini 1 kvadratnega metra, bi bila 5 Pa. Če pa bi silo tudi razširili, bi ugotovili, da se tlak poveča v obratni delež na povečanje površine.

Če bi imeli 5 N sile razporejene na 2 kvadratnih metrih, bi dobili 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

Bar je še ena metrična tlačna enota, čeprav to ni enota SI. Opredeljen je kot 10.000 Pa, ustvaril ga je leta 1909 britanski meteorolog William Napier Shaw.

Zračni tlak, pogosto označena kot str_a, je pritisk Zemljine atmosfere. Ko stojite zunaj v zraku, je atmosferski tlak povprečna sila vsega zraka nad in okoli vas, ki pritiska na vaše telo.

Povprečna vrednost atmosferskega tlaka na ravni morja je opredeljena kot 1 atmosfera ali 1 atm. Glede na to, da gre za povprečno fizično količino, se lahko veličina sčasoma spreminja na podlagi natančnejšega merjenja metod ali morda zaradi dejanskih sprememb v okolju, ki bi lahko imele svetovni vpliv na povprečni pritisk vzdušje.

• 1 Pa = 1 N / m²
• 1 bar = 10.000 Pa
• 1 atm ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 1.013 bar = 1013 milibarjev

Splošni koncept silo se pogosto obravnava, kot da deluje na predmet idealiziran. (To je pravzaprav običajno za večino stvari v znanosti, zlasti fiziki, ko ustvarjamo idealizirani modeli osvetliti pojave, na katere želimo posvetiti posebno pozornost in zanemariti toliko drugih pojavov, kot jih razumno lahko.) V tem idealiziranem pristopu, če rečemo, da sila deluje na predmet, narišemo puščico, ki označuje smer sile, in delujemo, kot da sila deluje na tej točki.

V resnici pa stvari nikoli niso tako preproste. Če z roko pritisnete na ročico, se sila dejansko porazdeli po roki in pritiska na ročico, porazdeljeno po tem območju ročice. Da bi v tej situaciji stvari še bolj zakomplicirali, se sila skoraj zagotovo ne porazdeli enakomerno.

Tu se začne igrati pritisk. Fiziki uporabljajo koncept pritiska, da prepoznajo, da se sila porazdeli po površini.

Čeprav lahko govorimo o pritiskih v različnih kontekstih, je bila ena od prvih oblik, v kateri je koncept razpravljal v znanosti, pri preučevanju in analiziranju plinov. No, pred znanost termodinamike je bil formaliziran v 1800-ih, ugotovili so, da plini, ko se segrejejo, na silo ali pritisk nanesejo na predmet, ki ga vsebuje. Ogrevani plin je bil uporabljen za levitacijo balonov z vročim zrakom, ki so se začeli v Evropi v 1700-ih, kitajska in druge civilizacije pa so podobna odkritja opravile že veliko pred tem. V 1800-ih letih se je pojavil tudi parni stroj (kot je prikazano na pridruženi sliki), ki uporablja tlak zgrajena znotraj kotla, da ustvari mehansko gibanje, kakršno je potrebno za premikanje rečnega čolna, vlaka ali tovarne statve.

Ta pritisk je dobil svojo fizično razlago z kinetična teorija plinov, v katerem so znanstveniki spoznali, da če plin vsebuje najrazličnejše delce (molekule), potem lahko zaznani tlak fizično predstavljamo s povprečnim gibanjem teh delcev. Ta pristop razlaga, zakaj je pritisk tesno povezan s pojmoma toplota in temperatura, ki sta s kinetično teorijo opredeljena tudi kot gibanje delcev. Poseben primer termodinamike je zanimanje izobarični proces, kar je termodinamična reakcija, pri kateri tlak ostane stalen.

Uredil Anne Marie Helmenstine, dr.