Slėgio apibrėžimas, vienetai ir pavyzdžiai

Moksle slėgis yra jėgos matavimas ploto vienete. SI vienetas slėgio yra paskalis (Pa), kuris yra lygus N / m² (Niutonas kvadratiniame metre).

Jei turėtumėte 1 niutoną (1 N) jėgos, paskirstytos per 1 kvadratinį metrą (1 m²), tada rezultatas yra 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. Tai reiškia, kad jėga nukreipta statmenai paviršiaus paviršiaus atžvilgiu.

Jei padidintumėte jėgos kiekį, bet pritaikytumėte tai toje pačioje srityje, slėgis padidėtų proporcingai. 5 N jėga, paskirstyta tame pačiame 1 kvadratinio metro plote, būtų 5 Pa. Tačiau jei jūs taip pat padidintumėte jėgą, tada pastebėtumėte, kad slėgis padidėja atvirkštinė proporcija į ploto padidėjimą.

Jei turėtumėte 5 N jėgą, paskirstytą per 2 kvadratinius metrus, gautumėte 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

Baras yra kitas metrinis slėgio vienetas, nors tai nėra SI vienetas. Jis apibūdinamas kaip 10 000 Pa. Jį 1909 m. Sukūrė britų meteorologas Williamas Napier Shaw.

Atmosferos slėgis, dažnai pažymimas kaip p_a

Vidutinė atmosferos slėgio vertė jūros lygyje yra apibrėžta kaip 1 atmosfera arba 1 atm. Atsižvelgiant į tai, kad tai yra fizikinio dydžio vidurkis, dydis, atsižvelgiant į tikslesnius matavimus, laikui bėgant gali keistis metodai arba galbūt dėl ​​faktinių aplinkos pokyčių, galinčių turėti visuotinį poveikį vidutiniam atmosfera.

• 1 Pa = 1 N / m²
• 1 baras = 10 000 Pa
• 1 atm ≈ 1,013 × 10⁵ Pa = 1,013 bar = 1013 milibarų

Bendroji sąvoka jėga dažnai traktuojamas taip, tarsi jis idealiai veikia objektą. (Tai iš tikrųjų yra įprasta daugeliui dalykų, kuriuos sukuriame moksle, ypač fizikoje) idealizuoti modeliai išryškinti reiškinius, į kuriuos mes kreipiame ypatingą dėmesį, ir ignoruoti tiek daug kitų reiškinių, kiek pagrįstai galime.) Šiuo idealizuotu požiūriu, jei Mes sakome, kad jėga veikia objektą, nubrėžiame rodyklę, nurodančią jėgos kryptį, ir elgiamės taip, tarsi visa jėga vyktų tame taške.

Tačiau iš tikrųjų viskas niekada nebūna taip paprasta. Jei ranka paspausite svirtį, jėga pasiskirsto per visą ranką ir stumia prie svirties, paskirstytos visoje toje svirties srityje. Kad šioje situacijoje viskas būtų dar sudėtingesnė, jėgos beveik tikrai nėra paskirstytos tolygiai.

Čia atsiranda spaudimas. Fizikai taiko slėgio sąvoką, kad atpažintų, kad jėga pasiskirsto paviršiaus plote.

Nors apie slėgį galime kalbėti įvairiuose kontekstuose, viena iš ankstyviausių formų, kai ši sąvoka atsirado diskusijoje moksle, buvo svarstyti ir analizuoti dujas. Gerokai prieš termodinamikos mokslas buvo įforminta 1800-aisiais, buvo pripažinta, kad dujos, kaitinant, jėgą ar slėgį paveikė ant jų esančio daikto. Šildomos dujos buvo naudojamos karšto oro balionų levitacijai, prasidėjusiai Europoje nuo 1700 m., O Kinijos ir kitos civilizacijos panašius atradimus padarė jau gerokai anksčiau. 1800-aisiais taip pat atsirado garų variklis (kaip pavaizduota atitinkamame paveikslėlyje), kuris naudoja slėgį pastatytas katile mechaniniam judesiui generuoti, pavyzdžiui, reikalingas upės valties, traukinio ar gamyklos judėjimui staklės.

Šis slėgis buvo paaiškintas fiziškai kinetinė dujų teorija, kuriame mokslininkai suprato, kad jei dujose yra daugybė dalelių (molekulių), tada aptiktą slėgį fiziškai gali parodyti vidutinis tų dalelių judėjimas. Šis požiūris paaiškina, kodėl slėgis yra glaudžiai susijęs su šilumos ir temperatūros sąvokomis, kurios taip pat apibrėžiamos kaip dalelių judėjimas, naudojant kinetinę teoriją. Vienas ypatingas susidomėjimo termodinamika atvejis yra izobarinis procesas, tai yra termodinaminė reakcija, kai slėgis išlieka pastovus.

Redaguota Anne Marie Helmenstine, Ph.