Trykdefinition, enheder og eksempler

I videnskab, tryk er en måling af kraften pr. enhedsareal. Det SI-enhed af tryk er pascal (Pa), der svarer til N / m² (newton per kvadratmeter).

Hvis du havde 1 Newton (1 N) styrke fordelt over 1 kvadratmeter (1 m)²), så er resultatet 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. Dette antager, at kraften er vinkelret rettet mod overfladearealet.

Hvis du øgede mængden af ​​kraft, men anvendte den over det samme område, ville trykket stige proportionalt. En 5 N styrke fordelt over det samme område på 1 kvadratmeter ville være 5 Pa. Hvis du også udvider kraften, ville du opdage, at trykket stiger i en omvendt andel til arealforøgelsen.

Hvis du havde 5 N kraft fordelt over 2 kvadratmeter, ville du få 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

En bjælke er en anden metrisk trykenhed, skønt den ikke er SI-enheden. Det er defineret som 10.000 Pa. Det blev oprettet i 1909 af den britiske meteorolog William Napier Shaw.

Atmosfærisk tryk, ofte bemærket som p_-en, er trykket fra Jordens atmosfære. Når du står udenfor i luften, er atmosfæretrykket den gennemsnitlige kraft i al luften over og omkring dig, der skubber ind på din krop.

Den gennemsnitlige værdi for det atmosfæriske tryk ved havoverfladen er defineret som 1 atmosfære eller 1 atm. I betragtning af at dette er et gennemsnit af en fysisk mængde, kan størrelsesordenen ændre sig over tid baseret på en mere præcis måling metoder eller muligvis på grund af faktiske ændringer i miljøet, der kan have en global indflydelse på det gennemsnitlige tryk på stemning.

• 1 Pa = 1 N / m²
• 1 bar = 10.000 Pa
• 1 atm ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 1,013 bar = 1013 millibar

Det generelle begreb kraft behandles ofte som om det fungerer på et objekt på en idealiseret måde. (Dette er faktisk almindeligt for de fleste ting inden for videnskab og især fysik, som vi skaber idealiserede modeller at fremhæve de fænomener, vi måde at være særlig opmærksomme på og ignorere så mange andre fænomener, som vi med rimelighed kan.) I denne idealiserede tilgang, hvis vi siger, at en kraft virker på et objekt, vi tegner en pil, der angiver styrkens retning, og handler som om kraften alt foregår på det tidspunkt.

Men i virkeligheden er tingene aldrig så enkle. Hvis du skubber på en håndtag med din hånd, fordeles kraften faktisk over din hånd og skubber mod håndtaget fordelt over det område af håndtaget. For at gøre tingene endnu mere komplicerede i denne situation er styrken næsten helt sikkert ikke fordelt jævnt.

Det er her pres kommer i spil. Fysikere anvender begrebet pres for at erkende, at en kraft er fordelt over et overfladeareal.

Selvom vi kan tale om pres i en række sammenhænge, ​​var en af ​​de tidligste former, hvor konceptet kom til diskussion inden for videnskaben, at overveje og analysere gasser. Længe inden termodynamikvidenskab blev formaliseret i 1800-tallet, blev det erkendt, at gasser, når de blev opvarmet, påførte en kraft eller tryk på det objekt, der indeholdt dem. Opvarmet gas blev brugt til levitation af varmluftsballoner, der startede i Europa i 1700-tallet, og kineserne og andre civilisationer havde gjort lignende opdagelser længe før. I 1800-tallet så også dampmaskinens fremkomst (som afbildet på det tilknyttede billede), der bruger trykket bygget op i en kedel til generering af mekanisk bevægelse, såsom den, der er nødvendig for at flytte en flodbåd, et tog eller en fabrik væv.

Dette pres modtog sin fysiske forklaring med kinetisk teori om gasser, hvor forskere indså, at hvis en gas indeholdt en lang række partikler (molekyler), så kunne detekterede tryk være fysisk repræsenteret af disse partiklers gennemsnitlige bevægelse. Denne tilgang forklarer, hvorfor tryk er tæt knyttet til begreberne varme og temperatur, som også defineres som bevægelse af partikler ved hjælp af den kinetiske teori. Et særligt tilfælde af interesse i termodynamik er et isobarisk proces, som er en termodynamisk reaktion, hvor trykket forbliver konstant.

Redigeret af Anne Marie Helmenstine, ph.d.