Kaip veikia manometrai?

Kai tikrinate orą, jei esate panašus į daugumą žmonių, labiausiai domitės tuo, kas diktuoja jūsų suknelę: ar ne kai lauke matosi kokių nors kritulių, greičiausiai iškris dangus, kokia yra oro temperatūra ir ar ji yra vėjuota.

Priklausomai nuo jūsų gyvenamosios vietos ir metų laiko, taip pat galite patikrinti (kartais su baime), kad pamatytumėte giminaitį drėgmės lygis, kad įsitikintumėte, jog esate pakankamai hidratuotas prakaitavimui, kuris greičiausiai atsiras esant aukštam skaitymas.

Daugelis žmonių žino apie atmosferos (paprastai vadinamą barometriniu) slėgio reiškinį, nes girdi jį minint kaip standartinę savybę orų prognozių, tačiau dauguma žmonių negali sužinoti, kokie yra santykiai ir kodėl oras patiria slėgio pokyčius visi. Ar ne vėjai pučia horizontaliai, o slėgis matuojamas iš viršaus kaip tam tikras „stūmimas“?

Slėgis yra fizikos dydis, taikomas beveik kiekvienam įsivaizduojamam fiziniam procesui. Tai sieja jėga F į plotą A daugybėje kontekstų, išreiškiamas ir matematiškai apibrėžiamas paprasčiausia forma kaip

Formaliai slėgis yra sklaidos poveikio matavimas jėga (matuojamas niutonais arba N, standartinėje tarptautinėje matavimo sistemoje) ant tam tikro ar matematiškai apibrėžto paviršiaus (matuojamas kvadratiniais metrais arba m²). Gali būti, kad jau susidūrėte su fizikos problemomis, kai jėga (pvz., Gravitacija ar jūs) veikia ir juda objektas, kurio masė yra, tačiau slėgis skiriasi tuo, kad jis iš tikrųjų apibūdina skiedimą ar koncentraciją jėga.

• Įsivaizduokite dvi skirtingas kietas dėžutes, kurių kiekviena turi tūrį V 10 m³ (kubiniai metrai) ir užpildyti vienoda kieta medžiaga, kurios tankis ρ

  pusė vandens, arba 0,5 kg / l, arba (500 kg / m³). Viena dėžė yra 1 m ilgio, 1 m pločio ir 10 m aukščio, o kita - 2,5 m, 2,5 m ir 1,6 m. Nei viena dėžutė neturi būti pasukta iš savo padėties. Jei norite būti tikri senovės išvaizdos netoliese esančioje platformoje galėjo parama arba langelį, bet galėtumėte pasirinkti tik vieną iš dviejų, kad tai patvirtintumėte, kurį pasirinktumėte?
  Objektų masės yra vienodos, nes jų tūriai ir tankis yra vienodi (ρ = m / V, taigi m = ρV = (500 kg / m³) (10 m³) = 5000 kg. Atsižvelgiant į tai, kad pagreitis dėl gravitacijos Žemės paviršiuje yra 9,8 m / s², todėl kiekvienos dėžės jėga (arba svoris) yra (5 000 kg) (9,8 m / s2) = 49 000 N.
  Tačiau palyginkite sritis, kuriose pasiskirsto šios atitinkamos masės: Pirmojo langelio pagrindas (ilgis ir plotis) yra 1 m × 1 m = 1 m², o kitos dėžės pagrindas yra 2,5 × 2,5 = 6,25 m². Kadangi slėgis yra lygus jėgai, padalytai iš ploto, siauroji dėžutė, kurioje bus mažiau nei šeštadalis pagrindinio ploto, bus naudojama kaip antroji dėžutė. 6,25 karto didesnis slėgis platformoje, kaip norės jos partneris. Taigi, jei atraminė platforma gali palaikyti pirmąją dėžę, ji turėtų taip pat laikyti ir antrąją - su sąlyga, kad galėsite jas ten pakelti!

Pirmiau pateiktame pavyzdyje pirmosios dėžės slėgis ant bet kurio paviršiaus, ant kurio ji laikosi, yra (49 000 N) / (1 m²), o antrasis - (49 000 N) (6,25 m²). Taigi slėgio vienetai standartinėje sistemoje yra N / m², dažniau vadinamas paskalu (Pa). Kadangi realiame pasaulyje tai yra tokia maža suma, daug dažniau naudojamas kilopaskalis (kPa).

The atmosferos slėgis Žemės paviršiuje yra apie101 325 Paarba 101,3 kPa. Tačiau dėl priemonių, kuriomis žmonės nustato slėgį, kasdien naudojama daugybė kitų vienetų. Vienas yra torr, taip pat žinomas kaip gyvsidabrio milimetrai (mm Hg). (Bet kokie įdomumai, kodėl pasirinkote šį metalą, bus patenkinti per akimirką.) Pagal šį standartą 101,3 kPa, dar vadinamas 1 atm, yra lygus 760 torr. Kadangi 1 colis = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760 / 25,4) = 29,92 Hg. Galiausiai, 1 milibaras = 0,001 atm, taigi atmosferos slėgis milibarais = 1013 mbar.

Galiausiai, kaip bus su tais svarais už kvadratinį colį (psi arba lb / in²), paprastai naudojamas matuojant padangų slėgį JAV? Pakvietę perskaičiavimus tarp lb ir kg bei tarp in ir m, galite parodyti, kad 101,3 kPa = 14,7 lb / in². Atsižvelgiant į tai, kad rekomenduojamas mažiausias automobilio padangų slėgis yra tik apie 30 psi, ką tai rodo apie jūsų intuiciją dėl „nereikšmingo“ oro svorio, taigi ir slėgio, oro?

A manometras yra prietaisas, kuris matuoja oro slėgį, naudodamas indą, kurio viename arba abiejuose galuose atidarytas „U“ formos vamzdis. Uždarame manometre dujų mėginys įvedamas į vieną galą, kuris tada uždengiamas. Tada į kitą galą pilamas žinomo tankio skystis. Skystis nustos judėti, kai dujų kamštis ir skystis bus įstrigę kartu su slėgiu skysčio kolonos dugnas toje pusėje sutampa su oro slėgiu ir skysčio kolonos slėgiu atviroje vietoje pusėje.

Skysčio aukštis atviroje pusėje bus didesnis toje pusėje, kai oro slėgis yra mažesnis už dujų slėgį ir žemesnis atviroje pusėje, kai oro slėgis viršija dujų slėgį. Norėdami apskaičiuoti dujų slėgį, galite naudoti šį aukščio skirtumą.

Kadangi P = F / A = mg / A, m = ρV ir V = Ah cilindriniam vamzdžiui (t. Y. Tūris = plotas ir aukštis), tai galima parodyti, kad vertikalios skysčio kolonos sukurtas slėgis yra ρgh, kur h = aukštis metrų. Šis slėgis reiškia teigiamą arba neigiamą dujų slėgio ir atmosferos slėgio skirtumą.

• Vyras- yra lotyniška žodžio, reiškiančio ranką, šaknis, iš kurios kilęs ir „manipuliuoti“; vienas paprastas būdas perteikti spaudimo sampratą, jei apsiribojama neverbaline kalba, būtų ranka švelniai paspausti kitą žmogų.
  

• A barometras yra manometro tipas, specialiai naudojamas atmosferos slėgiui matuoti.
  

• Rankinis prietaisas, naudojamas kraujospūdžiui matuoti sveikatos priežiūros įstaigoje, vadinamas a sfigmomanometras, su sfygas- laisvai verčiant „išspausti“. Taip yra todėl, kad rankogaliai turi būti pripūsti prieš ranką iki lygio aukščiau kūno kraujospūdis, norint jį tinkamai išmatuoti; jie turi tiesiogine to žodžio prasme suspausti ranką.

Atmosferos slėgis nėra pastovus, jis kinta tipiniame diapazone, kaip ir temperatūra bei kiti geofiziniai dydžiai. Atskira diskusija savaime šis slėgis yra patikimas artėjančių orų rodiklis. Kada žemo slėgio sistema patenka į teritoriją, paprastai susidaro debesys, vėjas ir krituliai, tuo tarpu a aukšto slėgio sistema paprastai būna geras ir ramus oras. (Suprask tai? „Aukštas slėgis“ baigiasi „ramybe“... tik prastame fizikos pasaulyje!)