दबाव भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है। जबकि आपको निस्संदेह कुछ अंदाजा होगा कि वायुमंडलीय दबाव रीडिंग जैसी चीजों से क्या दबाव है आपके घर के हीटिंग सिस्टम में मौसम की रिपोर्ट या पानी का दबाव, जब आप भौतिकी का अध्ययन कर रहे हों, तो वास्तव में विवरण मामला। दबाव की सटीक परिभाषा सीखने से आपको गैसों, थर्मोडायनामिक्स, उछाल और बहुत कुछ से संबंधित प्रमुख अवधारणाओं को समझने में मदद मिलती है।
दबाव की परिभाषा
दबाव को केवल के रूप में परिभाषित किया गया हैप्रति इकाई क्षेत्र में बल की मात्रा. जब आप दबाव को समझने की कोशिश कर रहे हैं तो मुख्य बिंदु यह सोचना है कि उच्च दबाव पर तरल या गैस में परमाणु स्तर पर क्या होता है। घटक अणु लगातार घूम रहे हैं, और इसका मतलब है कि वे हर समय कंटेनर की दीवारों से टकरा रहे हैं। जितना अधिक वे चलते हैं (उच्च तापमान के कारण), उतना ही वे कंटेनर की दीवारों से टकराते हैं और दबाव उतना ही अधिक होता है।
परिभाषा, तब, इस सामान्य तस्वीर को एक स्पष्ट, भौतिक परिभाषा में बदल देती है। हर बार जब कोई अणु एक कंटेनर के किनारे से टकराता है, तो वह उस पर एक बल लगाता है, और इंटीरियर के एक छोटे से हिस्से के लिए इन बलों का योग कुल दबाव होता है। ऐसा करने का सबसे सुविधाजनक तरीका एक ऐसा क्षेत्र चुनना है जो आपके चुने हुए माप प्रणाली में एक "इकाई" वर्ग है, जो कि "प्रति इकाई क्षेत्र" का अर्थ परिभाषा में है।
गणितीय रूप से, आप दबाव को इस प्रकार परिभाषित कर सकते हैं:
पी = \ फ़्रेक {एफ} {ए}
कहा पेपीदबाव है,एफसतह पर बल है औरएक्षेत्र है।
दबाव इकाइयाँ
दाब का SI मात्रक हैपास्कल (पा), जहां 1 पा = 1 एन/एम2, यानी एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर। न्यूटन बल की इकाई है, इसलिए यह देखना आसान है कि पास्कल दबाव की एक इकाई की आवश्यकताओं को पूरा करता है। हालांकि, वायुमंडलीय दबाव जैसी चीजों के लिए पास्कल काफी छोटी इकाई है, इसलिए काफी बड़ी संख्या में विकल्प भी उपयोग में हैं। ऐसा करने के सबसे सरल तरीकों में से एक केवल kPa (यानी किलोपास्कल, या हजारों पास्कल) का उपयोग करना है, लेकिन अन्य विकल्प भी हैं।
सबसे प्रसिद्ध वैकल्पिक इकाई हैपाउंड प्रति वर्ग इंच (साई), जिसका उपयोग अमेरिका में पानी के दबाव जैसी चीजों के लिए किया जाता है। वायुमंडलीय दबाव के लिए, उपयुक्त नामित इकाई "वायुमंडल" (एटीएम) का अक्सर उपयोग किया जाता है, क्योंकि 1 एटीएम समुद्र तल पर वायुमंडलीय दबाव से मेल खाता है। टोर्र वायुमंडलीय दबावों के लिए उपयोग की जाने वाली एक वैकल्पिक इकाई है, जिसे के 1/760 के रूप में परिभाषित किया गया है वायुमंडल, या १३३.३ Pa। मौसम विज्ञान में, अक्सर मिलिबार का उपयोग किया जाता है, जहां १ बार = १००,००० पा और १ मिलीबार = १०० पा.
अंत में, दबाव के लिए कुछ और भी असामान्य इकाइयाँ हैं, जिनमें पारा के मिलीमीटर (mmHg) शामिल हैं, जो पारा के 1 मिमी लंबे स्तंभ द्वारा लगाए गए दबाव के आधार पर परिभाषित किया जाता है और अक्सर रक्त के लिए उपयोग किया जाता है दबाव।
यह मूल रूप से टॉर का इरादा था, और इसलिए यह उतना आश्चर्य की बात नहीं होनी चाहिए कि दोनों हैं अनिवार्य रूप से वही: 1 मिमीएचजी = 133.322 पा। अंत में, कुछ मामलों में दबाव को प्रति वर्ग डायन में मान के रूप में मापा जाता है सेंटीमीटर यहाँ, dyne 1 dyne = 0.00001 न्यूटन के साथ बल की एक इकाई है, और इसलिए 1 dyne प्रति वर्ग सेंटीमीटर 0.1 Pa के बराबर है।
वायुमण्डलीय दबाव
समुद्र तल पर वायुमंडलीय दबाव 1 वायुमंडल के बराबर या 101,325 Pa के आसपास होता है। यह a. हैविशालमान - यह १०,००० किलोग्राम पदार्थ पर गुरुत्वाकर्षण बल से अधिक है, जो आपको नीचे धकेलता हैसभी समय. दबाव अनिवार्य रूप से बस यही है, लेकिन मामला वास्तव में हवा है: दबाव वस्तुतः हवा के भार के कारण होता है जो पृथ्वी की सतह पर नीचे की ओर धकेलता है।
यह अजीब लग सकता है क्योंकि आप कभी नहींनोटिसवायुमंडलीय दबाव, भले ही यह इतना भारी हो, लेकिन आप इस वातावरण में विकसित हुए हैं, और इसलिए आप इसे नोटिस नहीं करते हैं। दबाव का एक माप है जो इसे भी ध्यान में रखता है, जिसे कहा जाता हैअनुमान दबाब. यह निरपेक्ष दबाव (यानी कुल दबाव) और वायुमंडलीय दबाव के बीच दबाव का अंतर है।
उदाहरण के लिए, यदि आपकी कार पर टायर पूरी तरह से सपाट है, तो जब आप एक गेज कनेक्ट करते हैं तो यह शून्य पढ़ेगा। हालाँकि, वहाँ हैवायुटायर के अंदर जो वायुमंडलीय दबाव पर है; यह सिर्फ इतना है कि यह जानकारी वास्तव में प्रासंगिक नहीं है जब आप रुचि रखते हैं कि कार टायर जैसी किसी चीज पर उचित दबाव डाला गया है या नहीं। अभी भी पूर्ण दबाव है, लेकिन इस मामले में (और कई अन्य) गेज दबाव वास्तव में वही है जो आपको जानना चाहिए।
पानी का दबाव
पानी का दबाव दिन-प्रतिदिन के जीवन में दबाव के सबसे परिचित रूपों में से एक है, लेकिन एक हाइड्रोस्टेटिक स्थिति में (एक जहां पानी नहीं बह रहा है), दबाव अलग तरह से काम करता है जिस तरह से यह आपके पानी को गर्म करने में करता है प्रणाली हालाँकि, यह देखने के लिए एक दिलचस्प स्थिति है जब आप पहली बार दबाव के बारे में सीख रहे हैं क्योंकि इस तरह की स्थिति में दबाव गहराई पर निर्भर करता है।
दबाव (पी) किसी भी गहराई पर (घ) समीकरण द्वारा दिया गया है:
पी = gd
कहा पेρ("rho") तरल का घनत्व है औरजीगुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है (पृथ्वी पर,जी= 9.81 मी/से2). 20 डिग्री सेल्सियस पर पानी का घनत्व हैρ= 998 किग्रा/एम3, लेकिन आम तौर पर गणना बहुत सरल हो जाती है यदि आप 4 डिग्री सेल्सियस का तापमान मानते हैं, जहांρ= 1000 किग्रा / मी3 या 1 ग्राम/सेमी3. इसलिए यदि आप 25 मीटर की गहराई पर पानी के दबाव की गणना कर रहे हैं, तो समीकरण दिखाता है:
\शुरू {गठबंधन} P &= ρgd \\ &= 1000 \text{kg/m}^3 × 9.81 \text{m/s}^2 × 25 \text{ m} \\ &=245250 \text{ Pa } = २४५.३ \पाठ{ केपीए} \\ \अंत{गठबंधन}
बैरोमीटर कैसे काम करता है
बैरोमीटर वायुमंडलीय दबाव (कभी-कभी बैरोमीटर का दबाव कहा जाता है) को मापने के लिए एक उपकरण है जो पारा के एक स्तंभ का उपयोग करके काम करता है। पारा युक्त एक ट्यूब - एक छोर पर खुला - उल्टा होता है और एक जलाशय में रखा जाता है जिसमें पारा भी होता है। जब इसे स्थापित किया जाता है, तो जलाशय वातावरण के लिए खुला होता है, लेकिन ट्यूब में पारा केवल जलाशय के संपर्क में होता है, और ट्यूब को उलटने की प्रक्रिया शीर्ष में एक वैक्यूम बनाती है।
बैरोमीटर दबाव को मापता है क्योंकि वायुमंडलीय दबाव के कारण बल (मूल रूप से भार) हवा का) जलाशय में पारे को नीचे धकेलता है और इस तरह पारा को नली में धकेलता है यूपी।
यदि पारा का स्तंभ नीचे की ओर निर्देशित एक समान रूप से बड़ा बल बनाता है (पिछले खंड से पानी के दबाव का समीकरण इसकी उत्पत्ति का वर्णन करता है बल), कोई परिवर्तन नहीं होगा, लेकिन यदि हवा का दबाव अधिक है, तो ट्यूब में पारा के स्तर को संतुलित करने के लिए इसी मात्रा में वृद्धि करनी होगी ताकतों। पैमाने को कैलिब्रेट करने के बाद, वायु दाब को मापने के लिए इस सरल प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है।
अन्य उदाहरण
दबाव के अन्य उदाहरण हैं जिनसे आप दैनिक जीवन से भी परिचित होंगे, जिसमें रक्तचाप भी शामिल है। यह आपके हृदय द्वारा आपके शरीर के चारों ओर रक्त पंप करने के द्वारा बनाया गया (गेज) दबाव है, और इसे mmHg (मिलीमीटर) में मापा जाता है पारा), और आपके पास दो रीडिंग हैं: दबाव के लिए सिस्टोलिक जब आपका दिल बाहर धकेलता है और डायस्टोलिक के बीच के दबाव के लिए धड़कता है। बेशक, धड़कन के दौरान दबाव दोनों की संख्या अधिक है, और 90/60 mmHg और 120/80 mmHg के बीच आदर्श माना जाता है।
मौसम विज्ञान में वायु दाब भी एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, जो मौसम में परिवर्तन की भविष्यवाणी करने के लिए उच्च दबाव और निम्न दबाव प्रणालियों की स्थिति और गति को मानचित्रित करता है। वायुमंडलीय दबाव और तापमान के बीच संबंध के माध्यम से, और क्या होता है जब कम दबाव प्रणाली एक उच्च दबाव प्रणाली से मिलता है, मौसम विज्ञानी विभिन्न क्षेत्रों में तापमान और हवा जैसी चीजों की भविष्यवाणी करते हैं।