Jak fungují manometry?

Při kontrole počasí, pokud jste jako většina lidí, vás nejvíce zajímají věci, které diktují vaše šaty: Ať už jste nebo ne srážky nějakého druhu pravděpodobně vypadnou z oblohy během vaší venkovní expozice, jaká je teplota vzduchu a zda je větrný.

V závislosti na tom, kde žijete a ročním období, můžete také zkontrolovat (někdy s hrůzou), abyste viděli příbuzného úroveň vlhkosti, abyste se ujistili, že jste dostatečně hydratovaní na pocení, které bude pravděpodobně následovat při vysokém čtení.

Většina lidí si je vědoma jevu atmosférického (obvykle nazývaného barometrického) tlaku, protože jej slyší zmínit jako standardní rys předpovědi počasí, ale většina lidí se nedostane tak daleko, jak zkoumá, jaký je vztah, a proč vzduch zažívá změny tlaku v Všechno. Nefoukají větry vodorovně, zatímco tlak se měří shora jako druh „tlačení“?

Tlak je veličina ve fyzice, která platí pro téměř každý představitelný fyzický proces. Vztahuje to sílu F do oblasti A v řadě kontextů je vyjádřen a definován matematicky ve své nejjednodušší formě jako

Formálně je tlak měřením účinku šíření platnost (měřeno v newtonech nebo N ve standardním mezinárodním měřicím systému) přes nějaký skutečný nebo matematicky definovaný povrch (měřeno v metrech čtverečních nebo m²). Možná jste se již setkali s fyzikálními problémy, při nichž působí a pohybuje se síla (například gravitace nebo vy sami) objekt s hmotou, ale tlak se liší v tom, že ve skutečnosti popisuje ředění nebo koncentraci platnost.

• Představte si dvě různé plné krabice, každá s objemem PROTI 10 m³ (metry krychlové) a naplněné rovnoměrným pevným materiálem o hustotě ρ

  poloviční oproti vodě nebo 0,5 kg / l nebo (500 kg / m³). Jedna krabice je 1 m dlouhá, 1 m široká a 10 m vysoká, zatímco druhá je 2,5 m dlouhá, 2,5 m široká a 1,6 m vysoká. Ani jeden box se nesmí otáčet ze své polohy. Pokud jste si chtěli být jisti starodávně vypadající nedalekou plošinou mohl Podpěra, podpora buď kolonku, ale mohl si vybrat pouze jeden ze dvou, který by to potvrdil, který z nich byste si vybrali?
  Hmoty objektů jsou stejné, protože jejich objemy a hustoty jsou stejné (ρ = m / V, takže m = ρV = (500 kg / m³) (10 m.)³) = 5 000 kg. Vzhledem k tomu, že gravitační zrychlení na zemském povrchu je 9,8 m / s², síla (nebo hmotnost) každého boxu je tedy (5 000 kg) (9,8 m / s2) = 49 000 N.
  Porovnejte však oblasti, na kterých jsou tyto příslušné hmoty rozloženy: První pole má základnu (délka krát šířka) 1 m × 1 m = 1 m², zatímco druhý box má základnu 2,5 × 2,5 = 6,25 m². Vzhledem k tomu, že tlak se rovná síle dělené na plochu, bude úzký box, s nímž bude pracovat méně než jedna šestina základní plochy, jako druhý box, 6,25krát větší tlak na platformě, jak to bude jeho partner. Pokud tedy zchátralá plošina může podporovat první krabici, měla by být schopna držet i druhou samostatně - za předpokladu, že je tam můžete zvednout!

Ve výše uvedeném příkladu je tlak prvního boxu na jakýkoli povrch, na kterém spočívá, (49 000 N) / (1 m²) a druhá je (49 000 N) (6,25 m²). Jednotkami tlaku ve standardním systému jsou tedy N / m², běžněji nazývaný pascal (Pa). Protože ve skutečném světě to funguje tak malé množství, je mnohem častěji používán kilopascal (kPa).

The tlak atmosféry na povrchu Země je asi101 325 Panebo 101,3 kPa. Kvůli prostředkům, kterými lidé určují tlak, se však každodenně používá řada dalších jednotek. Jedním z nich je torr, také známé jako milimetry rtuti (mm Hg). (Jakékoli kuriozity, proč jste vybrali tento kov, budou za chvíli uspokojeny.) 101,3 kPa, nazývaný také 1 atm pro referenci, odpovídá této normě 760 torr. Protože 1 palec = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760 / 25,4) = 29,92 v Hg. Nakonec 1 milibar = 0,001 atm, takže atmosférický tlak v milibarech = 1013 mbar.

A konečně, co ty libry na čtvereční palec (psi nebo lb / palce)²) obvykle používané pro měření tlaku v pneumatikách ve Spojených státech? Po vyvolání převodu mezi lb a kg a mezi in a m můžete ukázat, že 101,3 kPa = 14,7 lb / in². Vzhledem k tomu, že doporučený minimální tlak v pneumatikách automobilů je pouze asi 30 psi, co to naznačuje o vaší intuici týkající se „zanedbatelné“ hmotnosti, a tedy tlaku vzduchu?

A manometr je zařízení, které měří tlak vzduchu pomocí nádoby s trubkou ve tvaru "U" otevřenou na jednom nebo obou koncích. V uzavřeném manometru je na jeden konec zaveden vzorek plynu, který je poté uzavřen. Poté se na druhý konec nalije tekutina o známé hustotě. Kapalina se přestane pohybovat, když tlak plynu zachyceného mezi víčkem a kapalinou spolu s tlakem na spodní část kapalinového sloupce na této straně odpovídá tlaku vzduchu plus tlaku kapalinového sloupce na otevřeném povrchu boční.

Výška kapaliny na otevřené straně bude vyšší na té straně, když je tlak vzduchu nižší než tlak plynu a dolní na otevřené straně, když tlak vzduchu překročí tlak plynu. Tento výškový rozdíl můžete použít k výpočtu tlaku plynu.

Protože P = F / A = mg / A, m = ρV a V = Ah pro válcovou trubici (tj. Objem = plocha krát výška), je lze ukázat, že tlak vytvářený svislým sloupcem tekutiny je ρgh, kde h = výška v metrů. Tento tlak představuje kladný nebo záporný rozdíl mezi tlakem plynu a atmosférickým tlakem.

• Muž- je latinský kořen slova znamenajícího ruku, z čehož také pochází výraz „manipulovat“; jedním snadným způsobem, jak vyjádřit pojem nátlak, pokud je omezen na neverbální jazyk, by bylo použití vaší ruky k jemnému přitlačení na jinou osobu.
  

• A barometr je typ tlakoměru používaného speciálně pro měření atmosférického tlaku.
  

• Ruční zařízení používané k měření krevního tlaku v prostředí zdravotní péče se nazývá a tlakoměr, s sphyg- volně překládat do „zmáčknout“. Je to proto, že manžeta musí být nafouknutá proti paži na úroveň výše tělesný krevní tlak za účelem jeho správného měření; k tomu musí doslova stisknout vaši paži.

Atmosférický tlak není konstantní a mění se v typickém rozmezí, stejně jako teplota a jiné geofyzikální veličiny. Samostatná diskuse sama o sobě, tento tlak je spolehlivým indikátorem blížícího se počasí. Když nízkotlaký systém vstupuje do oblasti, výsledkem jsou obvykle mraky, vítr a srážky, zatímco a vysokotlaký systém obvykle vytváří spravedlivé a klidné počasí. (Získat to? „Vysoký tlak“ končí „klidem“... jen v šíleném světě fyziky!)