Формула давления воздуха, пара, жидкости или твердого тела. Как находить давление (формула)?

Формула давления воздуха, пара, жидкости или твердого тела. Как находить давление (формула)?

Формула давления воздуха, пара, жидкости или твердого тела. Как находить давление (формула)?
СОДЕРЖАНИЕ
0

Что называется давлением в физике и химии

Данным термином именуется важная термодинамическая величина, которая выражается в соотношении перпендикулярно оказываемой силы давления на площадь поверхности, на которую она воздействует. Это явление не зависит от размера системы, в которой действует, поэтому относится к интенсивным величинам.

В состоянии равновесия, по закону Паскаля, давление одинаково для всех точек системы.

В физике и химии оное обозначается с помощью буквы «Р», что является сокращением от латинского названия термина – pressūra.

Если речь идет об осмотическом давлении жидкости (равновесие между давлением внутри и снаружи клетки), используется буква «П».

Из определения данной физической величины можно определить способ ее нахождения. Выглядит он таким образом, как на фото ниже.

В нем F – это сила, а S – площадь. Иными словами, формула нахождения давления – это его сила, разделенная на площадь поверхности, на которую оно воздействует.

Также она может быть записана так: Р = mg / S или Р = pVg / S. Таким образом, эта физическая величина оказывается связанной с другими термодинамическими переменными: объемом и массой.

Для давления действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила – тем большее количество давящей силы на него приходится. Если, же площадь увеличивается (при той же силе) – искомая величина уменьшается.

Абсолютное

Так называется полное давление, под которым находится вещество или объект, без учета влияния других газообразных составляющих атмосферы.

Измеряется оно в паскалях и являет собою сумму избыточного и атмосферного давлений. Также он является разностью барометрического и вакуумметрического видов.

Вычисляется оно по формуле Р = Р2 Р3 или Р = Р2 — Р4.

За начало отсчета для абсолютного давления в условиях планеты Земля, берется давление внутри емкости, из которой удален воздух (то есть классический вакуум).

Только такой вид давления используется в большинстве термодинамических формул.

Барометрическое

Этим термином именуется давление атмосферы (гравитации) на все предметы и объекты, находящие в ней, включая непосредственно поверхность Земли. Большинству оно также известно под именем атмосферного.

Его причисляют к термодинамическим параметрам, а его величина меняется относительно места и времени измерения, а также погодных условий и нахождения над/ниже уровня моря .

Величина барометрического давления равна модулю силы атмосферы на площади единицу по нормали к ней.

В стабильной атмосфере величина данного физического явления равна весу столпа воздуха на основание с площадью, равной единице.

Норма барометрического давления — 101 325 Па (760 мм рт. ст. при 0 градусов Цельсия). При этом чем выше объект оказывается от поверхности Земли, тем более низким становится давление на него воздуха. Через каждый 8 км оно снижается на 100 Па.

Благодаря этому свойству в горах вода в чайниках закивает намного быстрее, чем дома на плите. Дело в том, что давление влияет на температуру кипения: с его снижением последняя уменьшается. И наоборот.

На этом свойстве построена работа таких кухонных приборов , как скороварка и автоклав. Повышение давления внутри их способствуют формированию в посудинах более высоких температур, нежели в обычных кастрюлях на плите.

Используется для вычисления атмосферного давления формула барометрической высоты. Выглядит она таким образом, как на фото ниже.

Р – это искомая величина на высоте, Р0 – плотность воздуха возле поверхности, g – свободного падения ускорение, h – высота над Землей, м – молярная масса газа, т – температура системы, r – универсальная газовая постоянная 8,3144598 Дж⁄(моль х К), а е – это число Эйклера, равное 2.71828.

Часто в представленной выше формуле давления атмосферного вместо R используется К – постоянная Больцмана. Через ее произведение на число Авогадро нередко выражается универсальная газовая постоянная. Она более удобна для расчетов, когда число частиц задано в молях.

При проведении вычислений всегда стоит брать во внимание возможность изменения температуры воздуха из-за смены метеорологической ситуации или при наборе высоты над уровнем моря, а также географическую широту.

Единицы измерения давления

Согласно стандартам Международной системы СИ, рассматриваемое физическое явление измеряется в паскалях (кириллицей – Па, латиницей — Ра).

Исходя из формулы давления получается, что один Па равен одному Н (ньютон — единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр (единица измерения площади).

Предлагаем ознакомиться:  Питание при повышенном давлении у женщин

Однако на практике применять паскали довольно сложно, поскольку эта единица очень мала. В связи с этим, помимо стандартов системы СИ, данная величина может измеряться по-другому.

Ниже приведены наиболее известные ее аналоги. Большинство из них широко используется на просторах бывшего СССР.

  • Бары. Один бар равен 105 Па.
  • Торры, или миллиметры ртутного столба. Приблизительно один торр соответствует 133, 3223684 Па.
  • Миллиметры водяного столба.
  • Метры водяного столба.
  • Технические атмосферы.
  • Физические атмосферы. Одна атм равна 101 325 Па и 1,033233 ат.
  • Килограмм-силы на квадратный сантиметр. Также выделяются тонна-сила и грамм-сила. Помимо этого, есть аналог фунт-сила на квадратный дюйм.

Несмотря на то что высчитать рассматриваемую термодинамическую величину по вышеупомянутым формулам не сложно, проводить вычисление иногда попросту нет времени. Ведь нужно всегда учитывать многочисленные нюансы.

Фактически почти все аппараты такого рода являются разновидностями манометра (помогает определять давление в газах и жидкостях). При этом они отличаются по конструкции, точности и сфере применения.

  • Атмосферное давление измеряется с помощью манометра, именуемого барометром. Если необходимо определить разряжение (то есть давление ниже атмосферного) — применяются другая его разновидность, вакуумметр.
  • Для того чтобы узнать артериальное давление у человека, в ход идет сфигмоманометр. Большинству он более известен под именем неинвазивного тонометра. Таких аппаратов существуют немало разновидностей: от ртутных механических до полностью автоматических цифровых. Их точность зависит от материалов, из которых они изготавливаются и места измерения.
  • Перепады давления в окружающей среде (по-английски — pressure drop) определяются с помощью дифференциальных манометров или дифнамометров (не путать с динамометрами).

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2

Давление не зависит от ориентации поверхности.

Часто используются внесистемные единицы: нормальная атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 атм=760 мм рт.ст.=101325 Па

Очевидно, что в зависимости от площади поверхности одна и та же сила давления может оказывать различное давление на эту поверхность. Этой зависимостью часто пользуются в технике, чтобы увеличить или, наоборот, уменьшить давление.

Конструкции танков, тракторов предусматривают уменьшение давления на грунт путем увеличения площади с помощью гусеничной передачи. Этот же принцип положен в основу конструкции лыж: на лыжах человек легко скользит по снегу, однако, сняв лыжи, сразу же проваливается в снег.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается: острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже небольшой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Основной единицей измерения давления в системе СИ является: [p]=Па (паскаль)

Внесистемные единицы давления: [p]=мм рт.ст.(миллиметр ртутного столба),мм в.ст (мм водяного столба),атмосфера,бар.

Па= Н/м2 и 1 бар=105 Па.

Техническая атмосфера ~1 бар. Физическая атмосфера 1,01 бар=760 мм рт.ст.. 1 мм рт.ст.=133 Па.

Примеры решения задач

Пример

Задание. Каково давление в море на глубине h=8,5 м, если атмосферное давление равно
p=105 Па, плотность морской воды равна
=1,03•103 кг/м3

Решение. Основой для решения задачи служит выражение:

Все данные в задаче указаны в системе СИ, поэтому можно провести вычисления:

(Па).

Ответ. (Па)

Пример

Задание. Каково давление струи на неподвижную плоскость, если струя воды ударяет ее под углом
к нормали
плоскости, и упруго отскакивает от нее без изменения скорости? Скорость струи v.

Решение. Сделаем рисунок.

За время о стенку ударяется масса воды равная:

где S — поперечное сечение струи, – плотность воды. В соответствии с законом сохранения импульса имеем:

где F – сила, с которой вода действует на стенку.

Примем за положительное направление нормали внешней к опоре и учитывая, что струя отскакивает от стены без потери скорости, получаем:

Подставим из (2.3) в выражение (2.2), учтем выражение (2.1) имеем:

В таком случае искомое давление струи на стенку будет равно:

Ответ.

Формула расчета среднего артериального давления

Существует несколько способов измерения среднего АД. В медицинском учреждении для этого обычно используют специальную аппаратуру.

В домашних же условиях можно воспользоваться одной из приведенных формул для подобных измерений:

  • Проще всего сначала измерить диастолическое и систолическое артериальное давление. После этого потребуется от верхних цифр отнять нижние. Получившуюся разницу потребуется разделить на три и к полученному результату прибавляют нижнее АД. Нормальным считается результат, при котором давление находится в границах 80-95 мм, но могут быть отклонения без наличия опасных болезней.
  • При вычислении среднего показателя по формуле Вецлера и Богера требуется сначала также измерить оба показателя. После этого верхние цифры умножаются на коэффициент в 0,42. Нижние цифры помножают на коэффициент 0,58. Оба числа складывают вместе.
Предлагаем ознакомиться:  Какие таблетки от высокого давления самые эффективные

Эти формулы считаются самыми простыми для обычного пациента без наличия медицинского образования. Для более точных данных следует высчитывать среднее артериальное давление утром и вечером, ведя при этом график.

Разные агрегатные состояния веществ, предусматривают наличие у них отличных друг от друга свойств. Исходя из этого, способы определения Р в них тоже будут другими.

К примеру, формула давления воды (гидростатического) выглядит вот так: Р = pgh. Также она применима и к газам. При этом ее нельзя использовать для вычисления атмосферного давления, из-за разности высот и плотностей воздуха.

Подробнее...

В данной формуле р – плотность, g – ускорение свободного падения, а h – высота. Исходя из этого, чем глубже погружается предмет или объект, тем выше оказываемое на него давление внутри жидкости (газа).

Рассматриваемый вариант является адаптацией классической примера Р = F / S.

Если вспомнить, что сила равна производной массы на скорость свободного падения (F= mg), а масса жидкости – это производная объема на плотность (m = pV), то формулу давление можно записать как P = pVg / S. При этом объем – это площад, умноженная на высоту (V = Sh).

Если вставить эти данные, получится, что площадь в числителе и знаменателе можно сократить и на выходе — вышеупомянутая формула: Р = pgh.

Рассматривая давление в жидкостях, стоит помнить, что, в отличие от твердых тел, в них часто возможно искривление поверхностного слоя. А это, в свою очередь, способствует образованию дополнительного давления.

Для подобных ситуаций применяется несколько другая формула давления: Р = Р0 2QH. В данном случае Р0 – давление не искривленного слоя, а Q – поверхность натяжения жидкости. Н – это средняя кривизна поверхности, которую определяют по Закону Лапласа: Н = ½ (1/R1 1/R2). Составляющие R1 и R2 – это радиусы главной кривизны.

Хотя способ Р = pgh применим как для жидкостей, так и для газов, давление в последних лучше вычислять несколько другим путем.

Дело в том, что в природе, как правило, не очень часто встречаются абсолютно чистые вещества, ведь в ней преобладают смеси. И это касается не только жидкостей, но и газов. А как известно, каждый из таких компонентов осуществляет разное давление, называемое парциальным.

Определить его довольно просто. Оно равно сумме давления каждого компонента рассматриваемой смеси (идеальный газ).

Из этого следует, что формула парциального давления выглядит таким образом: Р = Р1 Р2 Р3… и так далее, согласно количеству составляющих компонентов.

Нередки случаи, когда необходимо определить давление воздуха. Однако некоторые по ошибке проводят вычисления только с кислородом по схеме Р = pgh. Вот только воздух — это смесь из разных газов. В нем встречаются азот, аргон, кислород и другие вещества.

Определение

Давление – это физическая величина,характеризующая состояние сплошной среды. Оно равно пределу отношения нормальной составляющей силы,
которая действует на участок поверхности тела площади
к размеру данной площади при
. Обозначается давление буквой p. Тогда математической
записью определения давления станет формула:

Выражение (1) определяет давление в точке.

где – плотность вещества, g=9,8 м/с2 –
ускорение свободного падения, h- высота столба вещества. p0 – внешнее давление на газ или жидкость.

R1, R2 – главные радиусы кривизны.

Существует несколько несложных формул, которые помогают рассчитать СРАД. Их используют не только медики, но и обычные люди, интересующиеся собственным здоровьем.

Первым делом необходимо измерить текущее артериальное давление. Для расчета среднего значения необходимо знать диастолическое и систолическое АД. Для получения более точных результатов следует использовать исправный тонометр и фонендоскоп.

Чтобы узнать, как рассчитать среднее значение давления, необходимо использовать данную формулу. Для нее потребуется показатель систолического и диастолического АД. Эти замеры следует перемножить, после чего сложить. Итоговый результат обязательно делят на 3. Конечное значение измеряется в мм рт. ст.

калькулятор

Среднее АД рассчитывается по специальным формулам

Не помешает обратить внимание на один важный момент. Диастолическое артериальное давление обязательно нужно умножать именно на 2. Все потому, что сердце проводит 2/3 времени в состоянии расслабления.

Предлагаем ознакомиться:  Какое давление должно быть у ребенка в 11 лет девочка

Среднее артериальное давление можно вычислить и по данной альтернативной формуле. Это уравнение является достаточно простым и понятным. Для того, чтобы провести верное вычисление, необходимо сделать вычитание из систолического давления диастолическое.

Полученный результат обязательно следует разделить на 3. После к нему прибавляют показатель нижнего артериального давления. Если все числовые манипуляции были проведены верно, то человек получит тот же результат, что и во время использования первой формулы.

Не самая популярная определяющая формула, но она тоже помогает выяснить приблизительное значение АДСР. Для вычисления по данному уравнению следует использовать значение сердечного выброса. Оно измеряется в л/мин.

Также учитывается периферическое сосудистое сопротивление. Этот показатель измеряется в мм рт. ст. Формула расчета применяется в определенных ситуациях, когда возникает необходимость быстро оценить среднее давление человека.

Проводить измерения сердечного выброса и общего периферического сосудистого сопротивления рекомендуют в условиях стационара с помощью специального оборудования.

Среднее артериальное давление вполне можно высчитать по одной из разработанных формул без участия вспомогательной аппаратуры. Однако, для получения более точного результата рекомендуется во время подсчета использовать калькулятор.

норма давления по возрасту

Если у человека нет времени вручную подставлять полученные значения артериального давления и прочих показателей в формулу, то он может использовать для этой целисовременный онлайн-калькулятор. Чтобы увидеть правильный результат, нужно просто ввести требуемые числа в предназначенные для них ячейки. Система сама проведет расчет и покажет верный ответ.

чешет затылок

Что означает показатель среднего АД?

Формулы расчета среднего давления

Рассматривается не только диастолическое и систолическое, но такжепульсовое и среднее давление. Особое внимание стоит уделить последнему виду АД.

Средним принято называть артериальное давление целого сердечного цикла. Для его расчета медики используют специальную формулу. Если у человека нет проблем со здоровьем, то показатель его САД должен находиться в пределах 80-95 мм рт. ст.

Пульсовое давление вычислить тоже не сложно. Для этого достаточно вычесть из систолического показателя диастолическое. В норме полученное число не должно превышает 45 единиц.

Среднее давление не используется в целях изучения функционирования сердца. Если специалист хочет точно знать, в каком состоянии находится организм его пациента, он должен учитывать следующие значения:

  • Ударный объем. Дает знать, сколько именно крови было выброшено за время разового сокращения органа;
  • Сердечный индекс. Обрисовываетработу сердца наиболее точным образом;
  • Сердечный выброс.Показывает, какой объем крови оказался выброшенным из сердца за 1 минуту.
Измерение давления

Определение среднего артериального давления

Расчет среднего показателя артериального давления нельзя провести путем поиска среднего значения между нижним и верхним АД. Все потому, что во время сердечного цикла давление равняется не систолическому, а диастолическому уровню. Поэтому можно утверждать, что оно на 40% соотносится с верхним показателем и на 60% с нижним.

Для артериального давления выделяется показатель нормы. Это значит, что существуют определенные границы, в пределах которых должно находиться АД у совершенно здорового человека. По этому принципу происходит определениеи среднего давления.

Каждый специалист ознакомлен с общеизвестными значениями, которые помогают понять, что замеренное у человека давление норма. Небольшие отклонения от нее обычно не берут во внимание. Особенно не стоит учитывать их, если перед измерением АД на организм влияли факторы, способствующие его повышению.

После того, как будет совершен расчет среднего давления по одной из специальных формул, полученное значение следует сравнивать с нормальным. По мнению медиков, если оно находится в пределах 70-110 мм рт. ст.

, значит,у человека нет проблем с функционированием сердечно-сосудистой системы. Если показатель более низкий или высокий, то можно смело утверждать о наличии патологии, которую следует изучить и устранить.

Не стоит халатно относиться к значению среднего давления, если оно не подходит под рамки нормального. Человеку рекомендуется записаться на прием к специалисту с целью выявления причины такого отклонения.

Не исключено, что поводов для беспокойства нет, а такое давление является вполне естественным. Однако есть вероятность развития болезни сердца или сосудов, которая может иметь весьма плачевные последствия для отдельных органов или всего организма.

где Fn – нормальная составляющая силы, которая действует на рассматриваемую поверхность, S – площадь этой поверхности.

Комментировать
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock
detector