1.6. Одиниці тиску
Тиск – фізична величина, яка чисельно дорівнює силі, що діє на одиницю площі поверхні тіла та діє за напрямом зовнішньої нормалі до цієї поверхні.
Тиск позначається здебільшого латинською літерою P. За означенням:
,
де
S - площа поверхні, на яку діє сила, а Fn - складова цієї сили, нормальна (перпендикулярна) до поверхні.
Тиск – скалярна величина, тож не залежить від напрямку. Загальнішим поняттям, ніж поняття тиску є поняття напруження. У анізотропних середовищах деформація залежить від напрямку прикладеної сили, тому для опису дії сили в таких середовищах використовується інша величина: тензор механічних напружень. Тому поняття тиску найкраще характеризує пружні властивості газів і рідин.
У системі СІ тиск вимірюється у паскалях. 1 Па = 1 Н/м2. Іншими популярними одиницями вимірювання тиску є торр або міліметр ртутного стовпа й атмосфера або бар. Позасистемна одиниця тиску - п′єза.
Тиск в термодинаміці – одна із найважливіших величин. Це інтенсивна термодинамічна змінна, тобто значення тиску не залежить від розмірів термодинамічної системи. У стані термодинамічної рівноваги за законом Паскаля тиск однаковий у всіх точках системи. Рівняння стану пов'язує тиск із іншими термодинамічними змінними - об'ємом, температурою та масою речовини.
Робота dA, яку виконує термодинамічна система при зміні об'єму на величину dV дорівнює: dA = PdV, а отже тиск може бути визначений, як перша похідна від термодинамічних потенціалів:
,
де
E - внутрішня енергія, F - вільна енергія, S - ентропія, T - температура.
Тиск в рідині в полі тяжіння залежить від глибини згідно із формулою:
,
де ρ —
густина рідини, g
— прискорення вільного падіння, h
— глибина, на якій вимірюється тиск.
Таблиця 2. Співвідношення між різними одиницями виміру тиску.
|
Паскаль |
Бар (bar, бар) |
Н/мм² |
кгс/м² |
Технічна атмосфера (at, ат) |
Фізична атмосфера (atm, атм) |
Міліметр ртутного стовпа (mmHg, мм рт.ст., torr, торр) |
1 Пa (Н/м²) = |
1 |
10-5 |
10-6 |
0,102 |
0,102•10-4 |
0,987•10-5 |
0,0075 |
1 бар = |
100000 |
1 |
0,1 |
10200 |
1,02 |
0,987 |
750 |
1 Н/мм² = |
106 |
10 |
1 |
1,02•105 |
10,2 |
9,87 |
7500 |
1 кгс/м² = |
9,81 |
9,81•10-5 |
9,81•10-6 |
1 |
10-4 |
0,968•10-4 |
0,0736 |
1 техн. атм. = 1 кгс/см² = |
98100 |
0,981 |
0,0981 |
10000 |
1 |
0,968 |
736 |
1 фіз. атм. = (760 торр) = |
101325 |
1,013 |
0,1013 |
10330 |
1,033 |
1 |
760 |
1 торр = 1 мм рт.ст. = |
133 |
0,00133 |
1,33•10-4 |
13,6 |
0,00132 |
0,00132 |
1 |