Rõhu määratlus, ühikud ja näited

Teaduses surve on jõu mõõtmine pindalaühiku kohta. SI ühik rõhu väärtus on paskal (Pa), mis võrdub N / m² (newtonid ruutmeetri kohta).

Kui teil oleks 1 njuuton (1 N) jõudu jaotatud 1 ruutmeetri (1 m²), siis on tulemus 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. See eeldab, et jõud on suunatud pinna suhtes risti.

Kui suurendaksite jõu suurust, kuid rakendaksite seda samal alal, suureneks rõhk proportsionaalselt. Sama 1 ruutmeetri pindalale jaotunud 5 N jõud oleks 5 Pa. Kui aga jõudu ka laiendaksite, siis leiaksite, et rõhk suureneb pöördvõrdeline suhe pindala suurenemisele.

Kui teil oleks 5 N jõudu jaotatud 2 ruutmeetri kohta, saaksite 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

Baar on veel üks rõhu mõõtühik, ehkki see pole SI-ühik. See on määratletud kui 10 000 Pa. Selle lõi 1909. aastal Briti meteoroloog William Napier Shaw.

Atmosfääri rõhk, mida sageli nimetatakse lk_a, on Maa atmosfääri rõhk. Kui seisate õhus õhus, on õhurõhk kogu teie kohal oleva ja ümbritseva õhu keskmine jõud, mis surub teie keha.

Õhurõhu keskmiseks väärtuseks merepinnal loetakse 1 atmosfäär või 1 atm. Arvestades, et see on füüsikalise suuruse keskmine, võib suurusjärk täpsema mõõtmise põhjal aja jooksul muutuda - meetodeid või võib - olla tingitud tegelikest keskkonnamuutustest, millel võib olla ülemaailmne mõju keskmisele survele atmosfääri.

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

Üldine kontseptsioon jõud sageli koheldakse nii, nagu see toimiks objektil idealiseeritud viisil. (See on tegelikult enamiku teaduse ja eriti füüsika asjade puhul tavaline, nagu me loome idealiseeritud mudelid tuua esile nähtusi, millele pöörame erilist tähelepanu ja ignoreerime nii palju teisi nähtusi, kui me mõistlikult suudame.) Selle idealiseeritud lähenemisviisi korral me ütleme, et jõud mõjub objektile, joonistame noole, mis näitab jõu suunda, ja käitume nii, nagu kõik jõud sellel hetkel toimuksid.

Tegelikult pole aga asjad kunagi nii lihtsad. Kui surute käega kangi, siis jaguneb jõud tegelikult kogu käe ulatuses ja see surub vastu kangi selles piirkonnas jaotunud hooba. Et asi selles olukorras veelgi keerukamaks muuta, ei jagune jõud peaaegu kindlasti ühtlaselt.

Siin tuleb mängu surve. Füüsikud rakendavad rõhu mõistet, et tunda ära jõu jaotumist kogu pinna ulatuses.

Ehkki me võime rääkida rõhust erinevates kontekstides, oli gaasivarude kaalumine ja analüüsimine üks varasemaid vorme, milles kontseptsioon teaduses diskussioonile jõudis. Aega enne termodünaamika teadus vormistati 1800. aastatel, tunnistati, et gaasid kuumutamisel mõjutasid neid sisaldava objekti suhtes jõudu või survet. Kuumutatud gaasi kasutati kuumaõhupallide levitamiseks, mis algasid Euroopas 1700. aastatest ning Hiina ja teised tsivilisatsioonid olid sarnaseid avastusi teinud juba enne seda. 1800-ndad nägid ka aurumasina tulekut (nagu on näidatud kaasneval pildil), mis kasutab rõhku ehitatud katlasse mehaanilise liikumise genereerimiseks, näiteks see, mis on vajalik jõelaeva, rongi või tehase liikumiseks kangasteljed.

See surve sai oma füüsilise selgituse koos gaaside kineetiline teooria, milles teadlased mõistsid, et kui gaas sisaldab väga erinevaid osakesi (molekule), võib tuvastatud rõhku füüsiliselt esindada nende osakeste keskmise liikumisega. See lähenemisviis selgitab, miks rõhk on tihedalt seotud soojuse ja temperatuuri mõistetega, mida kineetilise teooria abil määratletakse ka osakeste liikumisena. Üks termodünaamika vastu huvi pakkuv juhtum on isobariline protsess, mis on termodünaamiline reaktsioon, kus rõhk püsib konstantsena.

Toimetanud Anne Marie Helmenstine, Ph.