Absoluuttinen kaavapaine, miten se lasketaan, esimerkkejä, harjoituksia

Se absoluuttinen paine Se on mitattu absoluuttiseen tyhjyyteen verrattuna, joten se on aina positiivinen määrä. Tämä on järkevää, koska tyhjiössä ei ole väliä, mikä käyttää voimaa, ja siten paineita ei ole.

Toisaalta suhteellinen paine mitataan aina suhteessa toiseen, jota pidetään referenssinä, koska se on tavallisin, joka käyttää maapallon ympäröivää kaasumaista massaa: ilmakehäämme, koska olemme aina alhaalla.

Kuvio 1. Absoluuttinen paine mitataan aina tyhjiön suhteen. Lähde: f. Zapata.

Tästä syystä suurin osa paineen mittaamiseen käytetyistä instrumenteista painemittarit, Ne on kalibroitu siten, että nolla vastaa tarkasti tällaista ilmakehän painetta.

Ilmakehän paine määritetään voimana pinta -alayksikköä kohti.

Kun käytät esimerkiksi instrumentteja, kuten painemittari renkaisiin, todella mitataan eroa rengaspaineen ja ilmakehän käyttäjän välillä. On kuitenkin myös välineitä absoluuttisen paineen mittaamiseksi, barometrit.

Anna p_Ab Absoluuttinen paine, P_{Pankkiautomaatti} Tavallinen ilmakehän paine (merenpinta) ja P_mies  (tai englanniksi p_Mittari) Se, joka mittaa painemittaria, niiden välinen suhde on:

P_Ab = P_{Pankkiautomaatti} + P_mies

[TOC]

Kuinka absoluuttinen paine lasketaan?

Koska barometrit ovat välineitä, jotka mittaavat absoluuttista painetta, sitä kutsutaan joskus barometrinen paine. Se on hyvin yksinkertaista.

Voi palvella sinua: varustevektorit: Määritelmä, merkintä, harjoitukset

On selvennettävä, että ilmakehän paine vaihtelee maan paikan mukaan, missä se mitataan, koska se on riippuvainen korkeudesta, lämpötilasta ja muista ilmasto -olosuhteista. P: n vakioarvo_{Pankkiautomaatti} Pascalissa se on 101325 PA, normaali, että se vaihtelee välillä 96000 - 105000 PA.

Jos jonkin nesteen manometrinen paine on 65000 PA: ta, ilmakehän paineen suhteen, tämä tarkoittaa, että sen absoluuttinen paine on edellisen yhtälön mukaan:

P_{Abs -abs} = 65000 + 101325 PA = 166325 PA.

- Ilmakehän paineen mittaus

Ilmakehän paine mitataan barometrillä, Italian fyysikon ja Galileon avustajan vuonna 1643 keksimällä laitteella, nimeltään Evangelist Torricelli (1608-1647).

Torricelli täytti kuuluisassa kokeilussaan elohopeaputken, jonka pituus oli yli 762 mm ja pitäen yhden sen päistä auki, kumosi sen avoimessa astiassa, myös täynnä elohopeaa.

Tiedemies havaitsi, että nestemäinen pylväs nousi aina tiettyyn H -korkeuteen jättäen tyhjiön, paitsi pienen määrän elohopeahöyryn läsnäoloa.

Tämä korkeus H on verrannollinen nestepylvään pohjassa olevaan paineeseen P:

H = p/γ_Hg

Missä γ_Hg Se on elohopean ominaispaino, joka on määritelty painoyksikköä kohti tai myös tiheystuotena painovoiman kiihtyvyyden avulla. Ilmakehän paine olisi elohopean höyrynpaineen summa putken yläosassa ja paine P, mutta ensimmäinen on niin pieni_{Pankkiautomaatti}.

Täten:

H = P_{Pankkiautomaatti}/γ_Hg → P_{Pankkiautomaatti} = γ_Hg X H

Torricelli havaitsi, että pylvään korkeus ylläpidettiin 760 mm: llä, ja tietäen, että elohopean tiheys on 13600 kg/m³ Ja painovoiman kiihtyvyys on 9.91 m/s², On saatu, että ilmakehän paine on arvoinen:

Voi palvella sinua: Carnot Machine

P_{Pankkiautomaatti} = γ_Hg x h = 13600 x 9.8 x 0.760 PA = 101293 PA.

- Ilmakehän paineen yksiköt

Muut ilmakehän paineen arvot eri yksiköissä ovat 1.013 bar = 1013 millibares = 14.70 lb/sisään² (kiloa neliötuumaa kohti tai psi, Yleinen käyttö yksikkö englanninkielisissä maissa).

On myös yksikkö, joka ottaa arvonsa viitteenä, nimeltään tarkasti ilmapiiri, niin että yksi ilmapiiri (lyhennetty Pankkiautomaatti) vastaa 101293 PA.

Ilmakehän paine voidaan myös ilmaista suoraan MM: ssä HG: tä, yksikköä, joka tunnetaan nykyään Torrina, evankelista Torricellin kunniaksi.

Kuva 2. Elohopeapylväsbarometri. Lähde: Wikimedia Commons.

Elohopeapylvään korkeus eroaa paikan mukaan, siksi se johtaa P: n eri arvoon_{Pankkiautomaatti}. Esimerkiksi joissain Latinalaisen Amerikan kaupungeissa, jotka sijaitsevat eri korkeuksissa merenpinnan yläpuolella:

-Meksikon kaupunki: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Esimerkit

- Elävät olennot maan päällä on sopeutunut ilmakehän paineeseen, joka on ilmakehän muodostavien kaasujen painon aiheuttama ehdoton paine. Joten vaikka emme näe sitä voimana meitä kohtaan, tämä paine on olemassa ja on välttämätöntä elämän ylläpitämiseksi, kuten tiedämme.

- Absoluuttisen painekonseptia käytetään jatkuvasti tutkiessaan ilmasto- ja maanpäällista ilmakehää sekä barometrien suunnittelussa.

- Toinen esimerkki absoluuttisen paineen käytöstä on ilma -aluksen korkeuden määrittäminen korkeusmittarilla. Kun ilmakehän paine kokee vaihtelut korkeuden kanssa, ei ole hyvä idea muuttaa siitä viite, joten absoluuttista painetta käytetään mittausten tarkkuuden varmistamiseen, erittäin tärkeä lentoturvallisuudelle.

Voi palvella sinua: äänen diffraktio: Mikä on, esimerkkejä, sovelluksia

Ratkaisut

- Harjoitus 1

Painemittari yhdistyy kameraan, heittäen 24 kPa: n mitan, paikkaan, jossa ilmakehän paine on 92 kPa. Mikä on kameran absoluuttinen paine?

Ratkaisu

Lausuntotiedoissa on paineita KPA: ssa tai kilopascalissa. Pascal on melko pieni yksikkö, joten kilo-, mega- ja giga -etuliitteet ovat usein. KPA vastaa 1000 pA: ta, mutta koska molemmat tiedot ovat samoissa yksiköissä, voit lisätä ilman ongelmia ja tehdä lopulta muuntamisen Pascaliksi haluttaessa.

Yhtälön käyttäminen: P_Ab = P_{Pankkiautomaatti} + P_mies Ja arvojen korvaaminen on edelleen:

P_Ab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 PA

- Harjoitus 2

Useimmissa arjen sovelluksissa, kuten rengaspaineen mittaamisessa tai moottorin puristuksessa, paineviitetaso 0 otetaan ilmakehän paineeksi.

Joten kun renkaan painomittari osoittaa arvon 32 psi, se on suhteellinen paine. Mikä on tässä tapauksessa renkaan absoluuttinen paine?

Kuva 3. Rengaspainemittari mittaa painetta ilmakehän paineeseen verrattuna. Lähde: Pixabay.

Ratkaisu

Absoluuttinen paine on painemittarin ja ilmakehän paineen arvon summa paikassa. Kuten aiemmin todettiin, PSI -yksikköä käytetään yleisesti englanninkielisissä maissa.

Vakioarvo 14.7 psi, renkaan absoluuttinen paine on:

P_{Abs -abs} = 32.0 psi + 14. 7 psi = 46.7 psi 46.7 lb/sisään²

Viitteet

1. Cimbala, c. 2006. Nesteiden, perusteiden ja sovellusten mekaniikka. MC. Graw Hill.
2. Mott, r.  2006. Fluidimekaniikka. Neljäs. Painos. Pearson -koulutus.
3. QUORA. Mikä on ehdoton paine? Palautettu: Quora.com
4. Istuu, a. 2006. Nestemekaniikka, fyysinen esittely. Alfa -omega.
5. Streeter, v. 1999. Fluidimekaniikka. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Paine ja syvyys. Toipunut: Francesphysics.Blogin.com.