Absolute formuledruk, hoe het wordt berekend, voorbeelden, oefeningen

De absolute druk Het is degene die wordt gemeten in vergelijking met de absolute leegte, dus het is altijd een positieve hoeveelheid. Dit is logisch, want in een vacuüm is er ongeacht de kracht, en bijgevolg is er geen druk.

Aan de andere kant wordt de relatieve druk altijd gemeten met betrekking tot een andere die als referentie wordt genomen, omdat het de meest gebruikelijke is die de gasvormige massa uitoefent die rondom de aarde omringt: onze atmosfeer, omdat we er altijd aan zijn onderworpen.

Figuur 1. Absolute druk wordt altijd gemeten met betrekking tot vacuüm. Bron: f. Zapata.

Om deze reden worden de meeste instrumenten die worden gebruikt om druk te meten, genoemd Drukmeters, Ze zijn zo gekalibreerd dat nul precies overeenkomt met een dergelijke atmosferische druk.

Atmosferische druk wordt gedefinieerd als de kracht per eenheidsgebied die door de aarde wordt uitgeoefend.

Bij het gebruik van instrumenten zoals een drukmeter voor banden, bijvoorbeeld, wat we eigenlijk meten, is het verschil tussen de bandendruk en het verschil dat de atmosfeer uitoefent. Er zijn echter ook instrumenten om absolute druk te meten, barometers.

Laat P_Aab De absolute druk, p_Geldautomaat Standaard atmosferische druk (op zeeniveau) en P_man  (of in het Engels p_{In de war brengen}) Degene die de manometer meet, de relatie tussen hen is:

P_Aab = P_Geldautomaat + P_man

[TOC]

Hoe wordt de absolute druk berekend?

Omdat de barometers de instrumenten zijn die de absolute druk meet, wordt het soms genoemd barometrische druk. Het is erg makkelijk.

Kan u van dienst zijn: Equipoctische vectoren: definitie, notatie, oefeningen

Het moet worden verduidelijkt dat de atmosferische druk varieert volgens de plaats van de aarde waar deze wordt gemeten, omdat het afhankelijk is van hoogte, temperatuur en andere klimatologische omstandigheden. De standaardwaarde van P_Geldautomaat In Pascal is het 101325 PA, normaal dat het varieert in het bereik van 96000 tot 105000 PA.

Als een vloeistof een manometrische druk van 65000 PA heeft, zeggen, met betrekking tot atmosferische druk, betekent dit dat de absolute druk ervan volgens de vorige vergelijking is:

P_buikspieren = 65000 + 101325 PA = 166325 PA.

- Atmosferische drukmeting

Atmosferische druk wordt gemeten met een barometer, een apparaat uitgevonden in 1643 door de Italiaanse fysicus en assistent van Galileo, genaamd evangelist Torricelli (1608-1647).

In zijn beroemde experiment vulde Torricelli een kwikbuis, van lengte groter dan 762 mm en een van de uiteinden open hield, het omvergeworpen op een open container, ook vol kwik.

De wetenschapper merkte op dat de vloeibare kolom altijd steeg tot een bepaalde H -hoogte, waardoor een vacuüm achterbleef, behalve de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid kwikdamp.

Deze hoogte h is evenredig met de druk P aan de basis van de vloeibare kolom:

H = p/γ_Hg

Waar γ_Hg Het is het specifieke gewicht van het kwik, gedefinieerd als gewicht per volume -eenheid of ook als het product van dichtheid door de versnelling van de zwaartekracht G. Atmosferische druk zou de som zijn van de kwikdampdruk aan de bovenkant van de buis en de druk P, maar de eerste is zo klein dat P in de praktijk samenvalt met P_Geldautomaat.

Dus:

H = P_Geldautomaat/γ_Hg → P_Geldautomaat = γ_Hg X H

Torricelli merkte op dat de hoogte van de kolom op 760 mm werd gehandhaafd en wetende dat de dichtheid van het kwik 13600 kg/m is³ En de versnelling van de zwaartekracht is 9.91 m/s², Het wordt verkregen dat atmosferische druk waard is:

Kan u van dienst zijn: Carnot Machine

P_Geldautomaat = γ_Hg x h = 13600 x 9.8 x 0.760 PA = 101293 PA.

- Eenheden voor atmosferische druk

Andere waarden voor atmosferische druk in verschillende eenheden zijn 1.013 Bar = 1013 Millibares = 14.70 lb/in² (pond per vierkante inch of psi, gemeenschappelijk gebruikseenheid in Engels -broeplanden).

Er is ook een eenheid die zijn waarde als referentie aanneemt, precies genoemd atmosfeer, zodat 1 atmosfeer (afgekort Geldautomaat) gelijkwaardig aan 101293 PA.

Atmosferische druk kan ook direct worden uitgedrukt in mm van Hg, een eenheid die nu bekend staat als Torr, ter ere van evangelist Torricelli.

Figuur 2. Mercury -kolombarometer. Bron: Wikimedia Commons.

De hoogte van de kwikkolom verschilt volgens de plaats, daarom resulteert het in verschillende waarde van P_Geldautomaat. Bijvoorbeeld in sommige steden in Latijns -Amerika, gelegen op verschillende hoogten boven zeeniveau:

-Mexico City: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Voorbeelden

- Levende wezens op aarde zijn aangepast aan atmosferische druk, wat een absolute druk is veroorzaakt door het gewicht van de gassen die de atmosfeer vormen. Dus hoewel we het niet als een kracht over ons beschouwen, bestaat deze druk en is deze noodzakelijk om het leven te behouden zoals we het kennen.

- Het absolute drukconcept wordt continu gebruikt bij het bestuderen van klimaat en terrestrische atmosfeer, evenals in barometersontwerp.

- Een ander voorbeeld van het gebruik van absolute druk is bij het bepalen van de hoogte van het vliegtuig met behulp van de hoogtemeter. Aangezien atmosferische druk variaties met hoogte ervaart, is het geen goed idee om er een referentie van te maken, dus absolute druk wordt gebruikt om de nauwkeurigheid in maatregelen te garanderen, zeer belangrijk voor vluchtveiligheid.

Kan u van dienst zijn: diffractie van geluid: wat is voorbeelden, toepassingen

Opgeloste oefeningen

- Oefening 1

Een manometer verbindt zich met een camera en gooit een maat van 24 kPa, op een plaats waar atmosferische druk 92 kPa is. Wat is de absolute druk van de camera?

Oplossing

De statementgegevens hebben de druk in KPA of Kilopascal. De Pascal is een vrij kleine eenheid, dus de kilo-, mega- en giga -voorvoegsels zijn frequent. Een KPA is gelijk aan 1000 PA, maar omdat beide gegevens zich in dezelfde eenheden bevinden, kunt u zonder problemen toevoegen en uiteindelijk een conversie naar Pascal doen indien gewenst.

De vergelijking gebruiken: P_Aab = P_Geldautomaat + P_man En het vervangen van waarden blijft:

P_Aab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 pa

- Oefening 2

Voor de meeste dagelijkse toepassingen, zoals het meten van bandenspanning of compressie van een motor, wordt de drukreferentieniveau 0 als atmosferische druk genomen.

Dus wanneer de drukmeter van een band een waarde van 32 psi vertoont, is dit een relatieve druk. Wat is de absolute druk in de band in dit geval?

figuur 3. De bandendrukmeter meet de druk in vergelijking met atmosferische druk. Bron: Pixabay.

Oplossing

De absolute druk is de som van de waarde die wordt gegooid door de drukmeter en die van atmosferische druk in de plaats. Zoals eerder vermeld, wordt de PSI -eenheid vaak gebruikt in Engelse landen.

De standaardwaarde van 14 nemen.7 psi, de absolute druk van de band is:

P_buikspieren = 32.0 psi + 14. 7 psi = 46.7 psi 46.7 lb/in²

Referenties

1. Cimbala, c. 2006. Mechanica van vloeistoffen, basisprincipes en toepassingen. MC. Graw Hill.
2. Mott, r.  2006. Vloeistofmechanica. 4e. Editie. Pearson Education.
3. Druil. Wat is absolute druk? Hersteld van: Quora.com
4. Zit, een. 2006. Vloeistofmechanica, een fysieke introductie. Alfa omega.
5. Streeter, v. 199999. Vloeistofmechanica. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Druk en diepte. Hersteld van: Francesphysics.Blogspot.com.