Даралт гэдэг нь байгаль, хүний амьдралд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг физик хэмжигдэхүүн юм. Нүдэнд үл мэдэгдэх энэ үзэгдэл нь хүрээлэн буй орчны төлөв байдалд нөлөөлөөд зогсохгүй хүн бүрт маш сайн мэдрэгддэг. Энэ нь юу вэ, ямар төрлүүд байдаг, янз бүрийн орчинд даралтыг (томъёо) хэрхэн олохыг олж мэдье.
Физик,химид даралт гэж юу вэ
Энэ нэр томьёо нь термодинамикийн чухал хэмжигдэхүүнийг хэлдэг бөгөөд энэ нь перпендикуляр үйлчилж буй даралтын хүчийг түүний ажиллаж буй гадаргуугийн талбайд харьцуулсан харьцаагаар илэрхийлэгддэг. Энэ үзэгдэл нь түүний ажиллаж буй системийн хэмжээнээс хамаардаггүй тул эрчимтэй хэмжигдэхүүнд хамаарна.
Тэнцвэрт байдалд Паскалийн хуулийн дагуу системийн бүх цэгийн даралт ижил байна.
Физик, химийн шинжлэх ухаанд үүнийг "P" үсгээр тэмдэглэдэг бөгөөд энэ нь латин нэр томъёоны товчлол юм - pressūra.
Хэрэв бид шингэний осмосын даралтын тухай ярьж байгаа бол (даралтын тэнцвэрторны дотор болон гадна талд) "P" үсэг ашигласан.
Даралтын нэгж
Олон улсын SI системийн стандартын дагуу авч үзсэн физик үзэгдлийг паскаль (кирилл - Па, латин - Ра) -аар хэмждэг.
Даралтын томьёо дээр үндэслэн нэг Па нь нэг квадрат метр (нэгж талбай)-д хуваагдсан нэг N (ньютон - хүчний нэгж)-тэй тэнцүү байна.
Гэсэн хэдий ч практик дээр энэ нэгж маш жижиг тул паскаль хэрэглэхэд хэцүү байдаг. Үүнтэй холбогдуулан SI стандартаас гадна энэ утгыг өөр аргаар хэмжиж болно.
Доорх нь түүний хамгийн алдартай аналогууд юм. Тэдгээрийн ихэнх нь хуучин ЗХУ-д өргөн хэрэглэгддэг.
- Баар. Нэг баар нь 105 Па-тай тэнцүү байна.
- Торр буюу миллиметр мөнгөн ус. Ойролцоогоор нэг Торр нь 133.3223684 Па-тай тохирч байна.
- Усны баганын миллиметр.
- Усны баганын метр.
- Техникийн уур амьсгал.
- Физик уур амьсгал. Нэг атм нь 101,325 Па ба 1.033233-тай тэнцүү байна.
- Килограмм-хүч нэг квадрат сантиметр. Мөн тонн-хүч, грамм-хүч гэж байдаг. Үүнээс гадна нэг квадрат инч тутамд аналог фунт-хүч байдаг.
Даралтын ерөнхий томьёо (7-р ангийн физик)
Өгөгдсөн физик хэмжигдэхүүний тодорхойлолтоос та түүнийг олох аргыг тодорхойлж болно. Доорх зураг шиг харагдаж байна.
Үүнд F нь хүч, S нь талбай юм. Өөрөөр хэлбэл, даралтыг олох томьёо нь түүний хүч, түүний гадаргуугийн талбайд хуваагдананөлөөлдөг.
Үүнийг мөн ингэж бичиж болно: P=mg / S эсвэл P=pVg / S. Тиймээс энэ физик хэмжигдэхүүн нь бусад термодинамик хувьсагчтай холбоотой: эзэлхүүн ба масс.
Даралтын хувьд дараах зарчмыг баримтална: хүчний нөлөөллийн орон зай бага байх тусам дарах хүчний хэмжээ их байх болно. Гэсэн хэдий ч талбайн хэмжээ нэмэгдвэл (ижил хүчээр) хүссэн утга буурна.
Гидростатик даралтын томъёо
Бодисын өөр өөр агрегат төлөвүүд нь бие биенээсээ ялгаатай шинж чанаруудтай байхаар хангана. Үүний үндсэн дээр тэдгээрийн P-г тодорхойлох аргууд бас өөр байх болно.
Жишээ нь усны даралтын (гидростатик) томъёо дараах байдалтай байна: P=pgh. Энэ нь хийд ч хамаатай. Гэсэн хэдий ч өндөр болон агаарын нягтын зөрүүгээс шалтгаалан үүнийг атмосферийн даралтыг тооцоолоход ашиглах боломжгүй.
Энэ томъёонд p нь нягт, g нь таталцлын хурдатгал, h нь өндөр. Үүний үндсэн дээр объект эсвэл объект живэх тусам шингэний (хий) доторх даралт ихсэх болно.
Харгалзан үзэж буй хувилбар нь P=F / S сонгодог жишээн дээр тохируулсан хувилбар юм.
Хэрэв бид хүч нь чөлөөт уналтын хурдаар (F=mg) массын деривативтай тэнцүү бөгөөд шингэний масс нь эзэлхүүний нягтын дериватив (m=pV) гэдгийг санаж байвал, дараа нь даралтын томъёог P=pVg / S гэж бичиж болно. Энэ тохиолдолд эзэлхүүн нь өндрөөр үржүүлсэн талбай (V=Sh).
Хэрэв та энэ өгөгдлийг оруулбал тоологч дахь хэсэг болонхуваагчийг багасгаж, гаралт - дээрх томъёо: P=pgh.
Шингэн дэх даралтыг харгалзан үзэхэд хатуу бодисоос ялгаатай нь гадаргуугийн давхарга нь ихэвчлэн гажууддаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Энэ нь эргээд нэмэлт даралт үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг.
Иймэрхүү нөхцөл байдлын хувьд арай өөр даралтын томъёог ашигладаг: P=P0 + 2QH. Энэ тохиолдолд P0 муруй бус давхаргын даралт, Q нь шингэний хурцадмал гадаргуу юм. H нь Лапласын хуулиар тодорхойлогддог гадаргуугийн дундаж муруйлт юм: H=½ (1/R1+ 1/R2). R1 ба R2 бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үндсэн муруйлтын радиус юм.
Хэсэгчилсэн даралт ба түүний томъёо
Хэдийгээр P=pgh арга нь шингэн болон хийн аль алинд нь хамаарах боловч сүүлийнх дэх даралтыг арай өөрөөр тооцоолох нь дээр.
Баримт нь байгальд дүрмээр бол туйлын цэвэр бодисууд тийм ч түгээмэл байдаггүй, учир нь түүний дотор хольцууд давамгайлдаг. Энэ нь зөвхөн шингэнд төдийгүй хийд хамаарна. Мөн та бүхний мэдэж байгаагаар эдгээр бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нь хэсэгчилсэн даралт гэж нэрлэгддэг өөр өөр даралт үүсгэдэг.
Үүнийг илрүүлэхэд маш амархан. Энэ нь авч үзэж буй хольцын бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн даралтын нийлбэртэй тэнцүү байна (хамгийн тохиромжтой хий).
Үүнээс үзэхэд хэсэгчилсэн даралтын томъёо дараах байдалтай байна: P=P1+ P2+ P3… гэх мэт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоогоор.
Агаарын даралтыг тодорхойлох шаардлагатай үе байнга гардаг. Гэсэн хэдий ч зарим нь P=pgh схемийн дагуу зөвхөн хүчилтөрөгчөөр тооцоолол хийдэг. Гэхдээ агаар бол янз бүрийн хийн хольц юм. Энэ нь азот, аргон, хүчилтөрөгч болон бусад бодис агуулдаг. Одоогийн нөхцөл байдалд үндэслэн агаарын даралтын томъёо нь түүний бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн даралтын нийлбэр юм. Тиймээс та дээрхийг авах хэрэгтэй P=P1+ P2+ P3…
Хамгийн түгээмэл даралт хэмжигч
Хэдийгээр дээрх томьёог ашиглан авч үзэж буй термодинамик хэмжигдэхүүнийг тооцоолоход хэцүү биш ч заримдаа тооцоолол хийх цаг байдаггүй. Эцсийн эцэст та олон тооны нюансуудыг үргэлж анхаарч үзэх хэрэгтэй. Иймд тав тухыг хангах үүднээс олон зуун жилийн туршид хүмүүсийн оронд үүнийг хийх хэд хэдэн төхөөрөмжийг бүтээжээ.
Үнэндээ ийм төрлийн бараг бүх төхөөрөмжүүд нь манометрийн төрөл юм (хий болон шингэний даралтыг тодорхойлоход тусалдаг). Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь дизайн, нарийвчлал, хамрах хүрээгээрээ ялгаатай.
- Агаар мандлын даралтыг барометр хэмээх даралт хэмжигчээр хэмждэг. Хэрэв вакуумыг тодорхойлох шаардлагатай бол (өөрөөр хэлбэл даралт нь атмосферийн даралтаас доогуур байвал) түүний өөр хувилбар болох вакуум хэмжигчийг ашигладаг.
- Хүний цусны даралтыг тодорхойлохын тулд даралтын аппарат хэрэглэдэг. Ихэнх хүмүүсийн хувьд энэ нь инвазив бус тонометр гэж нэрлэгддэг. Ийм төхөөрөмжүүдийн олон төрөл байдаг: мөнгөн усны механикаас бүрэн автомат дижитал хүртэл. Тэдгээрийн нарийвчлал нь ямар материалаар хийгдсэн, хаана хэмжсэнээс хамаарна.
- Орчны даралт буурах (доорАнгли хэл - даралтын уналт) нь дифференциал даралт хэмжигч эсвэл дифнамометр (динамометртэй андуурч болохгүй) ашиглан тодорхойлно.
Даралтын төрлүүд
Даралт, түүнийг олох томъёо, янз бүрийн бодисын хувьд түүний өөрчлөлтийг харгалзан үзэхэд энэ хэмжигдэхүүний сортуудын талаар суралцах нь зүйтэй. Тэдгээрийн тав нь байна.
- Үнэн.
- Барометр
- Илүүдэл.
- Вакуометр.
- Диференциал.
Туйлын
Энэ нь агаар мандлын бусад хийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нөлөөллийг харгалзахгүйгээр тухайн бодис эсвэл объект байрлах нийт даралтын нэр юм.
Энэ нь паскальаар хэмжигдэх ба илүүдэл ба атмосферийн даралтын нийлбэр юм. Энэ нь мөн барометр болон вакуум төрлүүдийн ялгаа юм.
Үүнийг P=P2 + P3 эсвэл P=P2 томъёогоор тооцоолно. - R4.
Дэлхийн гаригийн нөхцөлд үнэмлэхүй даралтын жишиг цэгийн хувьд агаарыг гаргаж авах савны доторх даралтыг (өөрөөр хэлбэл сонгодог вакуум) авна.
Ихэнх термодинамик томъёонд зөвхөн энэ төрлийн даралтыг ашигладаг.
Барометр
Энэ нэр томьёо нь агаар мандлын (таталцлын) бүх биет болон түүний доторх биетүүд, тэр дундаа дэлхийн гадаргуу дээрх даралтыг хэлнэ. Үүнийг мөн ихэнх хүмүүс атмосфер гэж мэддэг.
Термодинамик үзүүлэлт гэж ангилдаг бөгөөд хэмжилт хийсэн газар, цаг хугацаа, мөн цаг агаарын нөхцөл байдал, далайн түвшнээс дээш/доош зэргээс хамаарч үнэ цэнэ нь өөр өөр байна.
Барометрийн даралтын утгатүүний хэвийн дагуу нэгдмэл бүсэд агаар мандлын хүчний модуль тэнцүү.
Тогтвортой агаар мандалд энэ физик үзэгдлийн хэмжээ нь нэгтэй тэнцүү талбайтай суурин дээрх агаарын баганын жинтэй тэнцүү байна.
Нормын агаарын даралт - 101 325 Па (0 градусын температурт 760 мм м.у.б). Түүнээс гадна объект дэлхийн гадаргуугаас өндөр байх тусам түүн дээрх агаарын даралт багасна. 8 км тутамд 100 Па-аар буурдаг.
Ууланд байгаа энэ өмчийн ачаар данх дахь ус гэрийнхээс илүү хурдан буцалдаг. Баримт нь даралт нь буцалгах цэгт нөлөөлдөг: буурах тусам сүүлийнх нь буурдаг. Мөн эсрэгээр. Даралт агшаагч, автоклав гэх мэт гал тогооны хэрэгслийн ажлыг энэ өмч дээр барьсан. Тэдний доторх даралт ихсэх нь пийшин дээрх энгийн хайруулын тавган дээрхээс илүү өндөр температурт аяганд нөлөөлдөг.
Агаар мандлын даралтыг тооцоолоход барометрийн өндрийн томъёог ашигладаг. Доорх зураг шиг харагдаж байна.
P нь өндөрт хүссэн утга, P0 нь гадаргын ойролцоох агаарын нягт, g нь чөлөөт уналтын хурдатгал, h нь дэлхий дээрх өндөр, m хийн молийн масс, t нь системийн температур, r нь 8.3144598 J⁄(моль х К)-ийн бүх нийтийн хийн тогтмол хэмжээ, e нь 2.71828-тай тэнцэх евклерийн тоо юм.
Дээрх атмосферийн даралтын томъёонд R-ийн оронд K-г ихэвчлэн ашигладаг. Больцманы тогтмол юм. Бүх нийтийн хийн тогтмолыг ихэвчлэн түүний бүтээгдэхүүнээр Авогадро тоогоор илэрхийлдэг. Бөөмийн тоог мольоор өгсөн тохиолдолд тооцоо хийхэд илүү тохиромжтой.
Тооцоолол хийхдээ цаг уурын нөхцөл байдал, далайн түвшнээс дээш авиралт, түүнчлэн газарзүйн өргөрөгийн өөрчлөлтөөс шалтгаалан агаарын температур өөрчлөгдөх магадлалыг үргэлж анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Гаж ба вакуум хэмжигч
Агаар мандлын даралт болон хэмжсэн орчны даралтын зөрүүг хэт даралт гэнэ. Үр дүнгээс хамааран утгын нэр өөрчлөгдөнө.
Эерэг байвал хэмжигч даралт гэнэ.
Хэрэв гарсан үр дүн хасах тэмдэгтэй байвал вакуум гэнэ. Энэ нь барометрээс илүү байж болохгүй гэдгийг санах нь зүйтэй.
Дифференциал
Энэ утга нь хэмжилтийн өөр цэгүүдийн даралтын зөрүү юм. Дүрмээр бол аливаа төхөөрөмж дээрх даралтын уналтыг тодорхойлоход ашигладаг. Энэ нь ялангуяа газрын тосны салбарт үнэн юм.
Ямар төрлийн термодинамик хэмжигдэхүүнийг даралт гэж нэрлэдэг, ямар томьёогоор олддогийг олж мэдээд бид энэ үзэгдэл маш чухал тул түүний талаарх мэдлэг хэзээ ч илүүц байх болно гэж дүгнэж болно.
