В науке, давление является измерением силы на единицу площади. Единица СИ Давление составляет паскаль (Па), что эквивалентно Н / м.2 (Ньютон на квадратный метр).
Основной пример
Если у вас был 1 ньютон (1 Н) силы, распределенной по 1 квадратному метру (1 м)2), то результат равен 1 Н / 1 м.2 = 1 Н / м2 = 1 Па. Предполагается, что сила направлена перпендикулярно поверхности.
Если вы увеличили силу, но применили ее к той же области, то давление пропорционально увеличится. Сила 5 Н, распределенная по той же площади в 1 квадратный метр, будет 5 Па. Однако, если вы также увеличите силу, вы обнаружите, что давление увеличивается обратная пропорция в область увеличения.
Если бы у вас было 5 Н силы, распределенной на 2 квадратных метра, вы бы получили 5 Н / 2 м.2 = 2,5 Н / м2 = 2,5 Па.
Единицы давления
Бар - другая метрическая единица давления, хотя это не единица СИ. Он определен как 10000 Па. Он был создан в 1909 году британским метеорологом Уильямом Напье Шоу.
Атмосферное давлениечасто отмечается как
п, это давление атмосферы Земли. Когда вы стоите в воздухе, атмосферное давление - это средняя сила всего воздуха над и вокруг вас, толкающего ваше тело.Среднее значение атмосферного давления на уровне моря определяется как 1 атмосфера или 1 атм. Учитывая, что это среднее от физической величины, величина может меняться со временем на основе более точного измерения методы или, возможно, из-за реальных изменений в окружающей среде, которые могут оказать глобальное влияние на среднее давление атмосфера.
- 1 Па = 1 Н / м2
- 1 бар = 10000 Па
- 1 атм ≈ 1.013 × 105 Па = 1,013 бар = 1013 миллибар
Как работает давление
Общая концепция сила часто рассматривается как будто он действует на объект идеализированным способом. (Это на самом деле характерно для большинства вещей в науке, и особенно в физике, когда мы создаем идеализированные модели чтобы выделить явления, на которые мы обращаем особое внимание, и игнорировать столько других явлений, сколько мы можем.) При таком идеализированном подходе, если мы говорим, что сила действует на объект, мы рисуем стрелку, указывающую направление силы, и действуем так, как если бы сила действовала в этой точке.
В действительности все не так просто. Если вы нажимаете на рычаг рукой, сила фактически распределяется по вашей руке и давит на рычаг, распределенный по этой области рычага. Чтобы усложнить ситуацию в этой ситуации, сила почти наверняка не распределена равномерно.
Это где давление вступает в игру. Физики применяют концепцию давления, чтобы признать, что сила распределена по площади поверхности.
Хотя мы можем говорить о давлении в различных контекстах, одной из самых ранних форм, в которых эта концепция обсуждалась в науке, было рассмотрение и анализ газов. Задолго до наука термодинамики было официально оформлено в 1800-х годах, было признано, что при нагревании газы прикладывали силу или давление к объекту, который их содержал. Нагретый газ использовался для левитации воздушных шаров, начиная с Европы в 1700-х годах, и китайские и другие цивилизации сделали подобные открытия задолго до этого. 1800-е годы также увидели появление парового двигателя (как показано на соответствующем изображении), который использует давление встроенный в котел для создания механического движения, например, необходимого для перемещения речного судна, поезда или фабрики ткацкий станок.
Это давление получило свое физическое объяснение с кинетическая теория газов, в котором ученые поняли, что если газ содержит большое разнообразие частиц (молекул), то обнаруженное давление может быть физически представлено средним движением этих частиц. Этот подход объясняет, почему давление тесно связано с понятиями тепла и температуры, которые также определяются как движение частиц с использованием кинетической теории. Одним частным случаем интереса к термодинамике является изобарный процесс, которая является термодинамической реакцией, где давление остается постоянным.
Отредактировано Энн Мари Хельменстин, доктор философии