הגדרת לחץ, יחידות ודוגמאות

במדע, לחץ הוא מדידה של הכוח ליחידת יחידה. ה יחידת SI הלחץ הוא הפסקל (Pa), השווה ל- N / m² (ניוטון למטר בריבוע).

אם היה לך כוח של ניוטון אחד (1 N) שמתפזר על מטר רבוע (1 מ ')²), ואז התוצאה היא 1 N / 1 m² = 1 נ / מ² = 1 Pa. זה מניח שהכוח מופנה בניצב כלפי שטח הפנים.

אם היית מגדיל את כמות הכוח אך מפעיל אותו על אותו אזור, הלחץ היה עולה באופן יחסי. כוח 5 N המופץ על אותו שטח מטר מרובע יהיה 5 פא. עם זאת, אם תרחיב גם את הכוח, היית מגלה שהלחץ עולה בכ פרופורציה הפוכה לגידול באזור.

אם היה לך 5 N כוח המופץ על פני 2 מ"ר, היית מקבל 5 N / 2 מ '² = 2.5 נ / מ² = 2.5 פא.

סרגל הוא יחידת לחץ מטרית נוספת, אם כי אינה יחידת ה- SI. זה מוגדר כ 10,000 10,000. זה נוצר בשנת 1909 על ידי המטאורולוג הבריטי וויליאם נאפייר שו.

לחץ אטמוספרי, מצוין לעתים קרובות כ ע_א, הוא הלחץ של האטמוספרה של כדור הארץ. כשאתם עומדים בחוץ באוויר, הלחץ האטמוספרי הוא הכוח הממוצע של כל האוויר שמעל ומסביבכם דוחף פנימה את גופכם.

הערך הממוצע ללחץ האטמוספרי בגובה הים מוגדר כאווירה אחת, או אטמוספרה. בהתחשב בעובדה שמדובר בממוצע של כמות פיזית, הגודל עשוי להשתנות לאורך זמן על סמך מדידה מדויקת יותר שיטות או אולי בגלל שינויים בפועל בסביבה שיכולים להשפיע עולמית על הלחץ הממוצע של אווירה.

• 1 Pa = 1 N / m²
• סרגל 1 = 10,000 Pa
• 1 כספומט ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 1.013 בר = 1013 מיליבר

הרעיון הכללי של כוח לעיתים קרובות מתייחסים אליו כאילו הוא פועל על חפץ באופן אידיאלי. (זה נפוץ למעשה עבור רוב הדברים במדע, ובעיקר בפיזיקה, כפי שאנו יוצרים דגמים אידיאליסטיים כדי להדגיש את התופעות בהן אנו נוהגים להקדיש תשומת לב ספציפית ולהתעלם מתופעות רבות אחרות שאנו יכולים להניח.) בגישה אידיאלית זו, אם אנו אומרים שכוח פועל על עצם, אנו מציירים חץ המציין את כיוון הכוח, ופועלים כאילו הכוח מתרחש באותה נקודה.

אולם במציאות הדברים אף פעם לא פשוטים כל כך. אם אתה לוחץ על ידית עם היד שלך, הכוח מופץ למעשה על היד שלך ודוחף אל המנוף המופץ על שטח זה של המנוף. כדי להפוך את הדברים למורכבים עוד יותר במצב זה, הכוח כמעט ולא מופץ באופן שווה.

כאן נכנס לחץ לשחק. פיזיקאים מיישמים את מושג הלחץ כדי להכיר בכך שכוח מופץ על שטח פנים.

למרות שאנו יכולים לדבר על לחץ במגוון הקשרים, אחת הצורות המוקדמות ביותר בהן הרעיון עלה לדיון בתוך המדע היה בבחינת וניתוח גזים. הרבה לפני מדע התרמודינמיקה היה רשמי בשנות ה -18 של המאה ה -19, הוכר כי גזים, כשהם מחוממים, הפעילו כוח או לחץ על העצם שהכיל אותם. גז מחומם שימש להנפת ​​בלוני אוויר חם החל מאירופה בשנות ה- 1700, והסינים והתרבויות האחרות גילו תגליות דומות הרבה לפני כן. בשנות ה- 1800 ראו גם את הופעתו של מנוע הקיטור (כפי שמתואר בתמונה המשויכת), המשתמשת בלחץ הבנוי בתוך הדוד ליצירת תנועה מכנית, כמו זו הדרושה להנעת סירת נהר, רכבת או מפעל נול.

לחץ זה קיבל את ההסבר הפיזי שלו עם תיאוריה קינטית של גזים, שבו מדענים הבינו שאם גז מכיל מגוון רחב של חלקיקים (מולקולות), אז הלחץ שהתגלה יכול להיות מיוצג פיזית על ידי התנועה הממוצעת של אותם חלקיקים. גישה זו מסבירה מדוע לחץ קשור מקרוב למושגי החום והטמפרטורה, המוגדרים גם כתנועה של חלקיקים בעזרת התיאוריה הקינטית. מקרה מסוים של עניין בתרמודינמיקה הוא מקרה תהליך איזוברישזו תגובה תרמודינמית בה הלחץ נשאר קבוע.

נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.