Względny wzór ciśnienia, sposób obliczania, przykłady, ćwiczenia

Presiwzględny Ón Jest to mierzone w odniesieniu do określonej wartości lub Fakt, który jest zwykle ciśnieniem atmosferycznym na poziomie morza (standardowe ciśnienie atmosferyczne). Jest to właściwe, ponieważ duża część pomiarów ciśnienia jest przeprowadzana pod warstwami gazowymi, które stanowią atmosferę, która wywiera własne ciśnienie.

Z drugiej strony ciśnienie bezwzględne jest mierzone w odniesieniu do całkowitej próżni, w której nie ma oddziałujących cząsteczek. W pojemniku, w którym wykonano próżnię, nie ma cząstek działających od wewnątrz na ścianach ani na obiektach.

Rysunek 1. Do pomiaru względnego ciśnienia stosuje się wskaźnik ciśnienia. Źródło: Wikimedia Commons.

Zmierzone ciśnienia mogą być powyżej lub poniżej ciśnienia atmosferycznego. W pierwszym przypadku mówi się o ciśnienie miernika A w drugim z ciśnienie próżniowe.

Zwykle ciśnienia mierzone codziennie w oponach i ciśnieniu krwi są ciśnieniem względnym, podczas gdy gdy ciśnienie atmosferyczne jest mierzone za pomocą barometru, jest to ciśnienie bezwzględne.

[TOC]

Względny wzór ciśnienia

Względne ciśnienie jest różnicą między ciśnieniem bezwzględnym p_Abs i ciśnienie atmosferyczne P_bankomat, Jest to różnicowa ciśnienie lub różnica w ciśnieniach. Pod ciśnieniem względnym P_Rel Jest znany w języku angielskim jako Ciśnienie miernika P_G I jest podawany przez związek:

P_Abs = P_bankomat + P_G

P_Rel = P_Abs - P_bankomat

W przypadku presji Pascal jest używany jako jednostka miary międzynarodowego systemu jednostek, niezależnie od tego, czy jest to ciśnienie bezwzględne, czy ciśnienie względne.

Pascal jest równoważny siłom wywieranym przez 1 Newton na powierzchni 1 m², Ale często używane są inne jednostki, takie jak rtęć, woda, jednostki anglo -saxon, takie jak psi i inni.

Może ci służyć: 31 rodzajów siły w fizyce i ich cechy

Jak obliczane jest ciśnienie względne?

Jeśli ciśnienie bezwzględne jest znane w jednym punkcie i standardowe ciśnienie atmosferyczne, ciśnienie względne jest odejmowaniem obu.

Załóżmy na przykład, że ciśnienie bezwzględne w określonym układzie wynosi 305 kPa. Wiedząc, że standardowe ciśnienie atmosferyczne wynosi 101.3 kPa, presja względna wynosi:

P_G = P_Abs - P_bankomat = 305 - 101.3 kPa = 203.7 kPa

KPA lub Kilopascal jest tysiąc razy większy niż pascal. Jest używany częściej, ponieważ wartości ciśnienia są w kolejności tysięcy Pascalu. Waga jabłka wynosi około 1 Newton, a Pascional jest równoważny tej sile rozłożonej na kwadratowym bocznym kwadratie 1 -metrowym. Inne mnożniki, takie jak Megapascal (1 MPA = 1 x 10⁶ Pa) lub Gigapascal (1 GPA = 1x 10⁹ Rocznie).

Ciśnienie przykładu jest manometryczne, ponieważ jest on powyżej ciśnienia atmosferycznego, ale poniżej jest bezwzględne ciśnienia. Na przykład, jeśli gaz w pojemniku ma ciśnienie bezwzględne 50 kPa, jego względne ciśnienie jest ciśnieniem próżniowym, które powoduje ssanie:

P_G = P_Abs - P_bankomat = 50 - 101.3 kPa = -51.3 kPa

W tych przykładach zastosowano standardowe ciśnienie atmosferyczne, czyli ciśnienie na poziomie morza. Ale jeśli w obliczeniach wymagana jest większa dokładność, można zastosować lokalne ciśnienie atmosferyczne, co może różnić się od 101.3 kPa, ponieważ zależy to od wysokości i innych warunków geograficznych.

W tekstach zwykle podawane presje są względne, a jeśli jest to wymagane do pracy z bezwzględną presją, wyróżniają się one użyciem subskrypcji, aby uniknąć zamieszania.

Może ci służyć: słońce

Zmienność ciśnienia z głębokością

W każdym punkcie w płynie podobnym do wody jest ciśnienie. Zakładając, że woda jest nieściśliwa, więc jej gęstość pozostaje stała, a ciśnienie zmienia się pionowo.

Można go sprawdzić, biorąc niewielką część płynu w postaci grubego dysku Dy to jest w środku masy ciekłej.

Rysunek 2. Niewielka część płynu w kształcie dysku, w równowadze statycznej. Źródło: f. Zapata.

Siły na okrągłych krawędziach dysku są anulowane przez rówieśników, ale nie siły wywierane przez masę płynu powyżej i poniżej dysku: F₁ I F₂. Ponadto konieczne jest rozważenie ciężaru płynu dyskuW W drugim prawie Newtona:

∑f_I = F₂ - F₁ - W = 0

Siły te można wyrażać w kategoriach ciśnienia, która jest siłą prostopadłą na jednostkę obszaru. W ten sposób mamy ciśnienie p, wytwarzane przez siłę F₁:

F₁ = P. DO

Gdzie A jest okrągłym obszarem dysku. Podobnie:

F₂ = (P + DP). DO

Z P + DP ciśnienie na głębokości i + dy. Waga to dw = dm . G:

(P + DP). A - p. A - DM . G = 0

Gęstość płynu wynosi ρ = ​​dm/ dv, z DV objętością płynu, podanego przez a.Dy. Tą drogą:

(P + DP). A - p. A - ρA.Dy .G = 0

Uzyskane równanie jest uproszczone do:

Dp - ρgdy = 0 → dp = ρgdy

Integracja obu stron z i₁ Do y₂:

= P₂ - P₁ = ρg (i₂ - I₁)

Termin p₂ - P₁ Jest to różnica w ciśnieniach lub ciśnieniu różnicowym. Jeśli chcemy znać ciśnienie w pionowym punkcie współrzędnej i, robimy I₁ = 0, I₂ = y I P_albo = P_bankomat. Dzięki temu będziemy mieli ciśnienie w stosunku do tej głębokości, co zależy wyłącznie od głębokości i:

Może ci służyć: nieregularna galaktyka: tworzenie, cechy, typy, przykłady

P₂ - P_bankomat = ρgy ⇒ P_Rel = ρgy

Przykłady presji względnej

Nacisk na dnie basenu

Wszyscy doświadczyliśmy presji odczuwanej przez zanurzenie się w basenie lub w morzu. Jakie jest względne ciśnienie, które odczuwa się poprzez zanurzenie w basenie słodkowodnej na wysokości 5 metrów głębokości? Używając poprzedniego wyrażenia i wiedząc, że gęstość słodkiej wody wynosi 1000 kg/m³, Z g = 9.81 m/s² Presja względna wynosi:

P_Rel = ρgy = 1000 x 9.81 x 5 PA = 49050 PA.

Nacisk na oponę

Opony pojazdu są zwykle pod ciśnieniem 32 psi. Jest to względne lub manometryczne ciśnienie w funtach na cal kwadratowy, jednostka używana w krajach schodzenia w języku angielskim. Wiele manometrów jest skalibrowanych w tych jednostkach. 32 psi równa się 220632 Pa o 220 kPa.

Ćwiczenie rozwiązane

Zbiornik zawiera benzynę i glicerynę, dwie niemiecalne ciecze (nie mieszaj) na wskazanych wysokościach. Jakie jest ciśnienie manometryczne na dole zbiornika? Podłączono określone wagi, oznaczone grecką literą γ, każdego płynu:

γ_gaz = 45.3 funty/stóp³

γ_Gly = 78.7 funtów/stóp³

Rysunek 3. Zbiornik pełny z dwoma niezmiennymi płynami. Źródło: Hibbeler, r. Mechanika płynów.

Rozwiązanie

Specyficzna waga γ płynu jest iloczynem jego gęstości z powodu przyspieszenia grawitacji, dlatego równanie ciśnienia względnego można wyrazić w następujący sposób:

P_Rel = γ.I

Względne ciśnienie na dole zbiornika wynika zarówno z ciężaru kolumny gliceryny, jak i benzyny i jest niezależne od postaci zbiornika:

P_Rel = γ_gaz . I_Ab + γ_Gly . I_pne = (45.3 x 2 + 78.7 x 3) lb/ft² = 326.7 funtów/stóp²

Bibliografia

1. Cimbala, c. 2006. Mechanika płynów, podstaw i zastosowań. MC. Graw Hill.
2. Hibbeler, R. 2015. Mechanika płynów. 1st. Wyd. osoba.
3. Mott, r.  2006. Mechanika płynów. 4. Wydanie. Edukacja Pearsona.
4. Siedzi, a. 2006. Mechanika płynów, fizyczne wprowadzenie. Alpha Omega.
5. Streeter, v. 1999. Mechanika płynów. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Ciśnienie i głębokość. Odzyskane z: Francessphysics.Blogspot.com.