Trykkdefinisjon, enheter og eksempler

Hva press betyr i vitenskapen

Null reklamer/Getty-bilder

I vitenskapen, press er et mål på kraften per arealenhet. De JA enhet av trykket er pascal (Pa), som tilsvarer N/m^to(Newton per kvadratmeter i kvadrat).

Grunnleggende eksempel

Hvis du hadde 1 newton (1 N) kraft fordelt over 1 kvadratmeter (1 m^to), da er resultatet 1 N/1 m^to= 1 N/m^to= 1 Pa. Dette forutsetter at kraften er rettet vinkelrett mot overflaten.

Hvis du økte mengden kraft, men brukte den over det samme området, ville trykket øke proporsjonalt. En kraft på 5 N fordelt over samme 1 kvadratmeter store areal vil være 5 Pa. Men hvis du også utvidet kraften, vil du finne at trykket øker i en omvendt proporsjon til arealøkningen.

Hvis du hadde 5 N kraft fordelt på 2 kvadratmeter, ville du fått 5 N/2 m^to= 2,5 N/m^to= 2,5 Pa.

Trykkenheter

En bar er en annen metrisk enhet for trykk, selv om det ikke er SI-enheten. Den er definert som 10 000 Pa. Den ble opprettet i 1909 av den britiske meteorologen William Napier Shaw.

Atmosfærisk trykk , ofte bemerket som s_en , er trykket i jordens atmosfære. Når du står ute i luften, er atmosfærisk trykk gjennomsnittskraften av all luften over og rundt deg som presser inn på kroppen din.

Gjennomsnittsverdien for det atmosfæriske trykket ved havnivå er definert som 1 atmosfære, eller 1 atm. Gitt at dette er et gjennomsnitt av en fysisk mengde, kan størrelsen endres over tid basert på mer presise målemetoder eller muligens på grunn av faktiske endringer i miljøet som kan ha en global innvirkning på gjennomsnittstrykket i atmosfæren.

• 1 Pa = 1 N/m^to
• 1 bar = 10 000 Pa
• 1 atm ≈ 1,013 × 10⁵Pa = 1,013 bar = 1013 millibar

Hvordan trykk fungerer

Det generelle konseptet med makt blir ofte behandlet som om det virker på et objekt på en idealisert måte. (Dette er faktisk vanlig for det meste innen vitenskap, og spesielt fysikk, mens vi lager idealiserte modeller for å fremheve fenomenene vi må være spesielt oppmerksomme på og ignorere så mange andre fenomener vi med rimelighet kan.) I denne idealiserte tilnærmingen, hvis vi sier at en kraft virker på et objekt, tegner vi en pil som indikerer retningen til kraften, og handle som om kraften finner sted på det tidspunktet.

Men i virkeligheten er ting aldri så enkelt. Hvis du trykker på en spak med hånden, blir kraften faktisk fordelt over hånden din og presser mot spaken fordelt over det området av spaken. For å gjøre ting enda mer komplisert i denne situasjonen, er kraften nesten helt sikkert ikke fordelt jevnt.

Det er her press kommer inn. Fysikere bruker begrepet trykk for å gjenkjenne at en kraft er fordelt over et overflateareal.

Selv om vi kan snakke om press i en rekke sammenhenger, var en av de tidligste formene hvor konseptet kom inn i diskusjon innen vitenskapen ved å vurdere og analysere gasser. I god tid før vitenskap om termodynamikk ble formalisert på 1800-tallet, ble det anerkjent at gasser, når de ble oppvarmet, påførte en kraft eller trykk på gjenstanden som inneholdt dem. Oppvarmet gass ble brukt til å levitere varmluftsballonger som startet i Europa på 1700-tallet, og kineserne og andre sivilisasjoner hadde gjort lignende funn i god tid før det. På 1800-tallet kom også dampmaskinen (som avbildet i det tilhørende bildet), som bruker trykket som er bygget opp i en kjele for å generere mekanisk bevegelse, slik som den som trengs for å flytte en elvebåt, tog eller fabrikkvevstol.

Dette presset fikk sin fysiske forklaring med kinetisk teori om gasser , der forskere innså at hvis en gass inneholdt et bredt utvalg av partikler (molekyler), så kunne trykket som ble oppdaget representeres fysisk av den gjennomsnittlige bevegelsen til disse partiklene. Denne tilnærmingen forklarer hvorfor trykk er nært knyttet til begrepene varme og temperatur, som også er definert som bevegelse av partikler ved å bruke den kinetiske teorien. Et spesielt tilfelle av interesse innen termodynamikk er en isobarisk prosess , som er en termodynamisk reaksjon hvor trykket forblir konstant.

Redigert avAnne Marie Helmenstine, Ph.D.