Was ist der gemessene Druck in der Physik, Druckeinheiten?

Stellen Sie sich einen luftgefüllten, versiegelten Zylinder vor, auf dem ein Kolben montiert ist. Wenn Sie beginnen, den Kolben zu drücken, beginnt das Luftvolumen im Zylinder abzunehmen, die Luftmoleküle kollidieren immer stärker miteinander und mit dem Kolben und der Druck der Druckluft auf den Kolben steigt.

Wird der Kolben nun schlagartig losgelassen, wird er durch die Druckluft stark nach oben gedrückt. Dies liegt daran, dass bei konstanter Kolbenfläche die von der Druckluftseite auf den Kolben wirkende Kraft zunimmt. Die Fläche des Kolbens bleibt unverändert, aber die Kraft der Gasmoleküle nimmt zu und der Druck steigt entsprechend.

Oder ein anderes Beispiel. Ein Mann steht auf dem Boden und steht auf beiden Beinen. In dieser Position fühlt sich eine Person wohl und verspürt keine Beschwerden. Was aber, wenn diese Person beschließt, auf einem Bein zu stehen? Er beugt ein Bein am Knie und ruht nun mit nur einem Bein auf dem Boden. In dieser Position wird eine Person ein gewisses Unbehagen verspüren, da der Druck auf das Bein zugenommen hat, und zwar etwa um das Zweifache.Warum? Denn die Fläche, durch die die Schwerkraft einen Menschen nun auf den Boden drückt, hat sich um das Zweifache verringert. Hier ein Beispiel dafür, was Druck ist und wie leicht er im Alltag erkannt werden kann.

Körperlicher Druck

Aus physikalischer Sicht ist Druck eine physikalische Größe, die numerisch gleich der senkrecht zur Oberfläche wirkenden Kraft pro Flächeneinheit der gegebenen Oberfläche ist. Um den Druck an einem bestimmten Punkt der Oberfläche zu bestimmen, wird daher die Normalkomponente der auf die Oberfläche ausgeübten Kraft durch die Fläche des kleinen Oberflächenelements geteilt, auf das diese Kraft wirkt. Und um den durchschnittlichen Druck über die gesamte Fläche zu bestimmen, muss die Normalkomponente der auf die Fläche wirkenden Kraft durch die Gesamtfläche dieser Fläche geteilt werden.

Pascal (Pa)

Der Druck wird gemessen im Nordosten in Pascal (Pa). Diese Druckmesseinheit wurde zu Ehren des französischen Mathematikers, Physikers und Schriftstellers Blaise Pascal benannt, dem Autor des Grundgesetzes der Hydrostatik – des Pascalschen Gesetzes, das besagt, dass der Druck auf eine Flüssigkeit oder ein Gas an jeden Punkt übertragen wird, ohne dass sich das Ganze ändert Richtungen. Erstmals wurde die Druckeinheit „Pascal“ 1961 in Frankreich in Umlauf gebracht, laut Einheitendekret, drei Jahrhunderte nach dem Tod des Wissenschaftlers.

Ein Pascal entspricht dem Druck, der durch eine gleichmäßig verteilte und senkrecht auf eine Fläche von einem Quadratmeter gerichtete Kraft von einem Newton entsteht.

Pascal misst nicht nur den mechanischen Druck (mechanische Spannung), sondern auch den Elastizitätsmodul, den Elastizitätsmodul, den Kompressionsmodul, die Streckgrenze, die Proportionalitätsgrenze, die Zugfestigkeit, den Scherwiderstand, den Schalldruck und den osmotischen Druck. Traditionell drücken Pascals die wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Materialien in einem widerstandsfähigen Material aus.

Technische Atmosphäre (at), physikalisch (atm), Kilogrammkraft pro Quadratzentimeter (kgf/cm2)

Zur Druckmessung werden neben Pascal auch andere (systemfremde) Einheiten verwendet. Eine dieser Einheiten ist „Atmosphäre“ (c). Der Druck in einer Atmosphäre entspricht ungefähr dem atmosphärischen Druck auf der Erdoberfläche auf Höhe des Weltozeans. Unter „Atmosphäre“ versteht man heute eine technische Atmosphäre (c).

Eine technische Atmosphäre (at) ist der Druck, der durch eine Kraft pro Kilogramm (kgf) erzeugt wird, die gleichmäßig über eine Fläche von einem Quadratzentimeter verteilt ist. Ein Kilogramm Kraft wiederum entspricht der Schwerkraft, die auf einen Körper mit einer Masse von einem Kilogramm unter Bedingungen einer Erdbeschleunigung von 9,80665 m/s2 wirkt. Somit entspricht ein Kilogramm Kraft 9,80665 Newton und 1 Atmosphäre entspricht genau 98066,5 Pa. 1 bei = 98066,5 Pa.

In Atmosphären wird beispielsweise der Druck in Autoreifen gemessen, der empfohlene Druck in den Reifen des Personenbusses GAZ-2217 beträgt beispielsweise 3 Atmosphären.

Es gibt auch eine „physikalische Atmosphäre“ (atm), definiert als der Druck einer 760 mm hohen Quecksilbersäule an ihrer Basis, während die Dichte von Quecksilber 13.595,04 kg/m3 beträgt, bei einer Temperatur von 0 °C und unter Bedingungen von Erdbeschleunigung, gleich 9,80665 m / s2.Es stellt sich also heraus, dass 1 atm = 1,033233 bei = 101.325 Pa.

Was die Kilogrammkraft pro Quadratzentimeter (kgf/cm2) betrifft, so entspricht diese nichtsystematische Druckeinheit mit guter Genauigkeit dem normalen Atmosphärendruck, was manchmal für die Bewertung verschiedener Effekte praktisch ist.

Bar (Bar), Barium

Außerhalb des Systems entspricht die Einheit „Bar“ ungefähr einer Atmosphäre, genauer gesagt: genau 100.000 Pa. Im SGS-System entspricht 1 Bar 1.000.000 Dyn/cm2. Früher wurde der Name „bar“ von der Einheit „Barium“ getragen und entsprach 0,1 Pa oder im CGS-System 1 Barium = 1 dyn/cm2. Die Wörter „bar“, „Barium“ und „Barometer“ stammen vom gleichen griechischen Wort für „Gewicht“.

Zur Messung des Atmosphärendrucks wird in der Meteorologie häufig die Einheit mbar (Millibar) verwendet, die 0,001 bar entspricht. Und um den Druck auf Planeten zu messen, deren Atmosphäre sehr dünn ist – μbar (Mikrobar), entspricht 0,000001 bar. Bei technischen Manometern erfolgt die Skala meist in Bars.

Millimeter Quecksilbersäule (mmHg), Millimeter Wassersäule (mmHg)

Die Nicht-Millimeter-Quecksilbereinheit entspricht 101325/760 = 133,3223684 Pa. Es wird mit „mm Hg“ bezeichnet, manchmal aber auch mit „Torr“ – zu Ehren des italienischen Physikers, Schülers Galileis, Evangelista Torricelli, Autor des Konzepts des atmosphärischen Drucks.

Die Einheit entstand im Zusammenhang mit einer praktischen Methode zur Messung des Atmosphärendrucks mit einem Barometer, bei dem sich die Quecksilbersäule unter dem Einfluss des Atmosphärendrucks im Gleichgewicht befindet. Quecksilber hat eine hohe Dichte von etwa 13.600 kg/m3 und einen niedrigen Sättigungsdampfdruck bei Raumtemperatur, weshalb Quecksilber gleichzeitig für Barometer ausgewählt wurde.

Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck etwa 760 mm Hg, und dieser Wert gilt heute als normaler Luftdruck, gleich 101325 Pa oder einer physikalischen Atmosphäre, 1 atm. Das heißt, 1 Millimeter Quecksilbersäule entspricht 101325/760 Pascal.

Der Druck wird in der Medizin, Meteorologie und Flugnavigation in Millimetern Quecksilbersäule gemessen. In der Medizin wird der Blutdruck in mm Hg gemessen, in der Vakuumtechnik Druckmessgeräte sind in mmHg und mit Balken eingeteilt. Manchmal schreiben sie sogar nur 25 Mikrometer, was Quecksilbersäulen-Mikrometer bedeutet, wenn es um die Evakuierung geht, und Druckmessungen werden mit Vakuummessgeräten durchgeführt.

In einigen Fällen werden Millimeter Wasser verwendet und dann 13,59 mm Wassersäule = 1 mm Hg. Manchmal ist es sinnvoller und bequemer. Ein Millimeter einer Wassersäule ist wie ein Millimeter einer Quecksilbersäule eine Einheit außerhalb des Systems, die wiederum dem hydrostatischen Druck von 1 mm einer Wassersäule entspricht, den diese Säule bei einer Wassersäulentemperatur von 4 auf eine ebene Unterlage ausübt °C.