La pression est une grandeur physique qui joue un rôle particulier dans la nature et la vie humaine. Ce phénomène, imperceptible à l'œil, affecte non seulement l'état de l'environnement, mais est aussi très bien ressenti par tous. Voyons ce que c'est, quels types existent et comment trouver la pression (formule) dans différents environnements.
Ce qu'on appelle la pression en physique et en chimie
Ce terme fait référence à une quantité thermodynamique importante, qui s'exprime comme le rapport de la force de pression exercée perpendiculairement à la surface sur laquelle elle agit. Ce phénomène ne dépend pas de la taille du système dans lequel il opère, il se réfère donc à des quantités intensives.
Dans un état d'équilibre, selon la loi de Pascal, la pression est la même pour tous les points du système.
En physique et en chimie, cela est désigné par la lettre "P", qui est une abréviation du nom latin du terme - pressūra.
Si nous parlons de la pression osmotique d'un liquide (l'équilibre entre la pressionà l'intérieur et à l'extérieur de la cage), la lettre "P" est utilisée.
Unités de pression
Selon les normes du système international SI, le phénomène physique considéré est mesuré en pascals (cyrillique - Pa, latin - Ra).
Basé sur la formule de pression, il s'avère qu'un Pa est égal à un N (newton - une unité de force) divisé par un mètre carré (une unité de surface).
Cependant, en pratique, il est assez difficile d'appliquer les pascals, car cette unité est très petite. À cet égard, en plus des normes SI, cette valeur peut être mesurée de manière différente.
Vous trouverez ci-dessous ses analogues les plus célèbres. La plupart d'entre eux sont largement utilisés dans l'ex-URSS.
- Barres. Une barre équivaut à 105 Pa.
- Torrs, ou millimètres de mercure. Environ un Torr correspond à 133,3223684 Pa.
- Millimètres de colonne d'eau.
- Mètres de colonne d'eau.
- Atmosphères techniques.
- Atmosphères physiques. Un atm est égal à 101 325 Pa et 1,033233 at.
- Kilogramme-force par centimètre carré. Il y a aussi la tonne-force et la gramme-force. De plus, il existe une force de livre analogique par pouce carré.
Formule générale pour la pression (physique de 7e année)
À partir de la définition d'une grandeur physique donnée, vous pouvez déterminer la méthode pour la trouver. Il ressemble à la photo ci-dessous.
Dans ce document, F est la force et S est l'aire. En d'autres termes, la formule pour trouver la pression est sa force divisée par la surface sur laquelle elleaffecte.
Elle peut aussi s'écrire ainsi: P=mg / S ou P=pVg / S. Ainsi, cette grandeur physique est liée à d'autres variables thermodynamiques: volume et masse.
Pour la pression, le principe suivant s'applique: plus l'espace affecté par la force est petit, plus la force de pression dont il dispose est importante. Si, toutefois, la surface augmente (avec la même force), la valeur souhaitée diminue.
Formule de pression hydrostatique
Différents états agrégés de substances, prévoient la présence de leurs propriétés qui sont différentes les unes des autres. Sur cette base, les méthodes pour déterminer P en eux seront également différentes.
Par exemple, la formule pour la pression de l'eau (hydrostatique) ressemble à ceci: P=pgh. Cela s'applique également aux gaz. Cependant, il ne peut pas être utilisé pour calculer la pression atmosphérique, en raison de la différence d' altitude et de densité de l'air.
Dans cette formule, p est la densité, g est l'accélération gravitationnelle et h est la hauteur. Sur cette base, plus un objet ou un objet s'enfonce profondément, plus la pression exercée sur lui à l'intérieur du liquide (gaz) est élevée.
La variante considérée est une adaptation de l'exemple classique P=F / S.
Si on se rappelle que la force est égale à la dérivée de la masse par la vitesse de chute libre (F=mg), et que la masse du liquide est la dérivée du volume par la densité (m=pV), alors la formule de pression peut être écrite comme P=pVg / S. Dans ce cas, le volume est la surface multipliée par la hauteur (V=Sh).
Si vous insérez ces données, il s'avère que la zone dans le numérateur etle dénominateur peut être réduit et la sortie - la formule ci-dessus: P=pgh.
Compte tenu de la pression dans les liquides, il convient de rappeler que, contrairement aux solides, la couche de surface peut souvent y être déformée. Et cela, à son tour, contribue à la formation d'une pression supplémentaire.
Pour de telles situations, une formule de pression légèrement différente est utilisée: P=P0 + 2QH. Dans ce cas, P0 est la pression de la couche non courbée et Q est la surface de tension liquide. H est la courbure moyenne de la surface, déterminée par la loi de Laplace: H=½ (1/R1+ 1/R2). Les composantes R1 et R2 sont les rayons de courbure principaux.
La pression partielle et sa formule
Bien que la méthode P=pgh soit applicable à la fois aux liquides et aux gaz, il est préférable de calculer la pression dans ces derniers d'une manière légèrement différente.
Le fait est que dans la nature, en règle générale, les substances absolument pures ne sont pas très courantes, car les mélanges y prédominent. Et cela s'applique non seulement aux liquides, mais aussi aux gaz. Et comme vous le savez, chacun de ces composants exerce une pression différente, appelée pression partielle.
C'est assez facile à repérer. Elle est égale à la somme des pressions de chaque composant du mélange considéré (gaz parfait).
Il en résulte que la formule de pression partielle ressemble à ceci: P=P1+ P2+ P3… et ainsi de suite, selon le nombre de composants.
Il arrive souvent qu'il soit nécessaire de déterminer la pression d'air. Cependant, certains effectuent à tort des calculs uniquement avec de l'oxygène selon le schéma P=pgh. Mais l'air est un mélange de différents gaz. Il contient de l'azote, de l'argon, de l'oxygène et d'autres substances. Sur la base de la situation actuelle, la formule de pression atmosphérique est la somme des pressions de tous ses composants. Donc, vous devriez prendre le P=P1+ P2+ P3…
Manomètres les plus courants
Malgré le fait qu'il n'est pas difficile de calculer la grandeur thermodynamique considérée à l'aide des formules ci-dessus, il n'y a parfois tout simplement pas le temps d'effectuer le calcul. Après tout, vous devez toujours prendre en compte de nombreuses nuances. Par conséquent, pour plus de commodité, un certain nombre d'appareils ont été développés au cours des siècles pour faire cela à la place des personnes.
En fait, presque tous les appareils de ce type sont des variétés de manomètre (aide à déterminer la pression dans les gaz et les liquides). Cependant, ils diffèrent par leur conception, leur précision et leur portée.
- La pression atmosphérique est mesurée à l'aide d'un manomètre appelé baromètre. S'il est nécessaire de déterminer le vide (c'est-à-dire que la pression est inférieure à la pression atmosphérique), une autre version de celui-ci, une jauge à vide, est utilisée.
- Afin de connaître la tension artérielle d'une personne, un sphygmomanomètre est utilisé. Pour la plupart, il est mieux connu comme un tonomètre non invasif. Il existe de nombreuses variétés de tels appareils: du mercure mécanique au numérique entièrement automatique. Leur précision dépend des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués et de l'endroit où ils sont mesurés.
- Les chutes de pression dans l'environnement (selonFrench - chute de pression) sont déterminées à l'aide de manomètres différentiels ou de difnamomètres (à ne pas confondre avec les dynamomètres).
Types de pression
Compte tenu de la pression, de la formule pour la trouver et de ses variations pour différentes substances, il vaut la peine de se renseigner sur les variétés de cette quantité. Il y en a cinq.
- Absolu.
- Barométrique
- Excès.
- Vacuométrique.
- Différentiel.
Absolu
C'est le nom de la pression totale sous laquelle se trouve une substance ou un objet, sans tenir compte de l'influence des autres composants gazeux de l'atmosphère.
Elle se mesure en pascals et correspond à la somme de la surpression et de la pression atmosphérique. C'est aussi la différence entre les types barométriques et à vide.
Il est calculé par la formule P=P2 + P3 ou P=P2 - R4.
Pour le point de référence de la pression absolue dans les conditions de la planète Terre, la pression à l'intérieur du récipient dont l'air est extrait (c'est-à-dire le vide classique) est prise.
Seul ce type de pression est utilisé dans la plupart des formules thermodynamiques.
Barométrique
Ce terme fait référence à la pression de l'atmosphère (gravité) sur tous les objets et objets qui s'y trouvent, y compris la surface de la Terre elle-même. Il est également connu de la plupart comme atmosphérique.
Il est classé comme paramètre thermodynamique, et sa valeur varie en fonction du lieu et de l'heure de la mesure, ainsi que des conditions météorologiques et du fait d'être au-dessus / en dessous du niveau de la mer.
Valeur de pression barométriqueégal au module de la force de l'atmosphère sur une zone d'unité le long de la normale à celle-ci.
Dans une atmosphère stable, la magnitude de ce phénomène physique est égale au poids d'une colonne d'air sur un socle d'aire égale à un.
Pression barométrique normale - 101 325 Pa (760 mm Hg à 0 degrés Celsius). De plus, plus l'objet est haut par rapport à la surface de la Terre, plus la pression de l'air sur lui diminue. Tous les 8 km, il diminue de 100 Pa.
Grâce à cette propriété à la montagne, l'eau dans les bouilloires bout beaucoup plus vite que chez nous sur la cuisinière. Le fait est que la pression affecte le point d'ébullition: avec sa diminution, ce dernier diminue. Et vice versa. Le travail d'appareils de cuisine tels qu'un autocuiseur et un autoclave est construit sur cette propriété. L'augmentation de la pression à l'intérieur contribue à la formation de températures plus élevées dans les plats que dans les casseroles ordinaires sur la cuisinière.
La formule d' altitude barométrique est utilisée pour calculer la pression atmosphérique. Il ressemble à la photo ci-dessous.
P est la valeur souhaitée en hauteur, P0 est la densité de l'air près de la surface, g est l'accélération en chute libre, h est la hauteur au-dessus de la Terre, m est la masse molaire du gaz, t est la température du système, r est la constante universelle des gaz de 8,3144598 J⁄(mol x K) et e est le nombre d'Euclair égal à 2,71828.
Souvent, dans la formule de pression atmosphérique ci-dessus, au lieu de R, K est utiliséest la constante de Boltzmann. La constante universelle des gaz est souvent exprimée en termes de son produit par le nombre d'Avogadro. Il est plus pratique pour les calculs lorsque le nombre de particules est donné en moles.
Lors des calculs, vous devez toujours tenir compte de la possibilité de changements de température de l'air dus à un changement de la situation météorologique ou lors d'une ascension au-dessus du niveau de la mer, ainsi que de la latitude géographique.
Jauge et vacuomètre
La différence entre la pression atmosphérique et la pression ambiante mesurée est appelée surpression. Selon le résultat, le nom de la valeur change.
Si elle est positive, on parle de pression manométrique.
Si le résultat obtenu est avec un signe moins, on parle de vide. Il convient de rappeler qu'il ne peut pas être plus que barométrique.
Différentiel
Cette valeur est la différence de pression à différents points de mesure. En règle générale, il est utilisé pour déterminer la chute de pression sur tout équipement. Cela est particulièrement vrai dans l'industrie pétrolière.
Après avoir compris quel type de grandeur thermodynamique est appelée pression et avec quelles formules on la trouve, nous pouvons conclure que ce phénomène est très important, et donc sa connaissance ne sera jamais superflue.
