Co je měřený tlak ve fyzice, jednotky tlaku

Představte si vzduchem naplněný, utěsněný válec s pístem namontovaným nahoře. Začnete-li tlačit na píst, pak se objem vzduchu ve válci začne zmenšovat, molekuly vzduchu budou narážet mezi sebou i s pístem stále intenzivněji a tlak stlačeného vzduchu na píst se bude zvyšovat.

Pokud je nyní píst náhle uvolněn, stlačený vzduch jej prudce vytlačí nahoru. To se stane, protože při konstantní ploše pístu se síla působící na píst ze strany stlačeného vzduchu zvýší. Plocha pístu zůstává nezměněna, ale zvyšuje se síla molekul plynu a odpovídajícím způsobem se zvyšuje tlak.

Nebo jiný příklad. Muž stojí na zemi a stojí na obou nohách. V této poloze je člověk pohodlný, nezažívá nepohodlí. Ale co když se ten člověk rozhodne stát na jedné noze? Jednu nohu pokrčí v koleni a nyní bude spočívat na zemi pouze jednou nohou. V této poloze bude člověk cítit určité nepohodlí, protože tlak na nohu se zvýšil a asi dvakrát.Proč? Protože plocha, kterou nyní gravitační síla tlačí člověka k zemi, se zmenšila 2krát. Zde je příklad toho, co je tlak a jak snadno jej lze v každodenním životě odhalit.

Fyzický tlak

Z hlediska fyziky je tlak fyzikální veličina, která se číselně rovná síle působící kolmo na povrch na jednotku plochy daného povrchu. Pro určení tlaku v určitém bodě na povrchu se tedy normálová složka síly působící na povrch vydělí plochou malého povrchového prvku, na který tato síla působí. A pro určení průměrného tlaku na celé ploše je třeba vydělit normální složku síly působící na povrch celkovou plochou tohoto povrchu.

pascal (Pa)

Měří se tlak v NE v pascalech (Pa). Tato jednotka měření tlaku byla pojmenována na počest francouzského matematika, fyzika a spisovatele Blaise Pascala, autora základního hydrostatického zákona – Pascalova zákona, který říká, že tlak na kapalinu nebo plyn je přenášen do jakéhokoli bodu beze změn ve všech Pokyny. Poprvé byla jednotka tlaku "Pascal" uvedena do oběhu ve Francii v roce 1961, podle vyhlášky o jednotkách, tři století po smrti vědce.

Jeden pascal se rovná tlaku způsobenému silou jednoho newtonu rovnoměrně rozloženou a nasměrovanou kolmo na plochu jednoho metru čtverečního.

Pascaly měří nejen mechanický tlak (mechanické napětí), ale také modul pružnosti, Youngův modul, objemový modul, mez kluzu, proporcionální mez, pevnost v tahu, odolnost ve smyku, akustický tlak a osmotický tlak. Tradičně pascaly vyjadřují nejdůležitější mechanické vlastnosti materiálů v odolném materiálu.

Technická atmosféra (at), fyzikální (atm), kilogramová síla na centimetr čtvereční (kgf / cm2)

Kromě Pascalu se k měření tlaku používají další (mimo systém) jednotky. Jednou z těchto jednotek je „atmosféra“ (c). Tlak v jedné atmosféře se přibližně rovná atmosférickému tlaku na povrchu Země na úrovni Světového oceánu. Dnes je „atmosféra“ chápána jako technická atmosféra (c).

Technická atmosféra (at) je tlak generovaný silou na kilogram (kgf) rovnoměrně rozloženou na ploše jednoho centimetru čtverečního. Jeden kilogram síly se zase rovná gravitační síle působící na těleso o hmotnosti jednoho kilogramu za podmínek tíhového zrychlení rovného 9,80665 m/s2. Jeden kilogram síly se tedy rovná 9,80665 newtonům a 1 atmosféra se přesně rovná 98066,5 Pa. 1 při = 98066,5 Pa.

V atmosférách se například měří tlak v pneumatikách automobilů, například doporučený tlak v pneumatikách osobního autobusu GAZ-2217 je 3 atmosféry.

Existuje také «fyzická atmosféra» (atm), definovaná jako tlak rtuťového sloupce vysokého 760 mm u jeho základny, přičemž hustota rtuti je 13 595,04 kg/m3, při teplotě 0 °C a za podmínek gravitační zrychlení, rovné 9,80665 m/s2.Ukazuje se tedy, že 1 atm = 1,033233 při = 101 325 Pa.

Pokud jde o kilogram-sílu na centimetr čtvereční (kgf / cm2), tato nesystematická jednotka tlaku se s dobrou přesností rovná normálnímu atmosférickému tlaku, což je někdy vhodné pro hodnocení různých vlivů.

Bar (bar), baryum

Mimo systémovou jednotku „bar“ se rovná přibližně jedné atmosféře, ale je přesnější - přesně 100 000 Pa. V systému SGS se 1 bar rovná 1 000 000 dynů / cm2. Dříve byl název „bar“ nesen jednotkou nyní nazývanou „barium“ a byl roven 0,1 Pa nebo v systému CGS 1 baryum = 1 dyn / cm2. Slova „bar“, „barium“ a „barometr“ pocházejí ze stejného řeckého slova pro „váhu“.

K měření atmosférického tlaku v meteorologii se často používá jednotka mbar (milibar), která se rovná 0,001 baru. A k měření tlaku na planetách, kde je atmosféra velmi řídká — μbar (mikrobar), rovný 0,000001 bar. Na technických manometrech je stupnice nejčastěji odstupňována v barech.

Milimetr rtuti (mmHg), milimetr vody (mmHg)

Nemilimetr rtuťové jednotky se rovná 101325/760 = 133,3223684 Pa. Označuje se "mm Hg", ale někdy se označuje "torr" - na počest italského fyzika, studenta Galilea, Evangelisty Torricelliho, autora konceptu atmosférického tlaku.

Jednotka vznikla v souvislosti s pohodlným způsobem měření atmosférického tlaku barometrem, ve kterém je rtuťový sloupec v rovnováze pod vlivem atmosférického tlaku. Rtuť má vysokou hustotu asi 13 600 kg/m3 a má nízký tlak nasycených par při pokojové teplotě, proto byla rtuť zvolena současně pro barometry.

Na hladině moře je atmosférický tlak přibližně 760 mm Hg a je to tato hodnota, která je nyní považována za normální atmosférický tlak, rovna 101325 Pa nebo jedné fyzické atmosféře, 1 atm. To znamená, že 1 milimetr rtuti se rovná 101325/760 pascalů.

V milimetrech rtuti se tlak měří v lékařství, meteorologii a letecké navigaci. V lékařství se krevní tlak měří v mm Hg, ve vakuové technice přístroje na měření tlaku jsou odstupňovány v mmHg spolu se sloupci. Někdy dokonce píšou jen 25 mikronů, což znamená mikrony rtuťového sloupce, pokud jde o evakuaci, a měření tlaku se provádí pomocí vakuometrů.

V některých případech se používají milimetry vody a pak 13,59 mm vodního sloupce = 1 mm Hg. Někdy je to účelnější a pohodlnější. Milimetr vodního sloupce, stejně jako milimetr rtuťového sloupce, je jednotka mimo systém, která se rovná hydrostatickému tlaku 1 mm vodního sloupce, který tento sloupec vyvíjí na ploché základně při teplotě vodního sloupce 4 °C.