Hvordan fungerer manometre?

Når du sjekker været, hvis du er som folk flest, er det som interesserer deg mest ting som dikterer kjolen din: Hvorvidt eller ikke nedbør av noe slag vil sannsynligvis falle ut av himmelen under eksponeringen utendørs, hva lufttemperaturen er og om den er vind.

Avhengig av hvor du bor og årstid, kan du også sjekke (noen ganger med frykt) for å se slektningen fuktighetsnivå, for å sikre at du er hydrert nok til svette som sannsynligvis vil følge, gitt en høy lesning.

De fleste er klar over fenomenet atmosfærisk (vanligvis kalt barometrisk) trykk fordi de hører det nevnt som en standardfunksjon av værmeldinger, men de fleste kommer ikke så langt som å undersøke hva forholdet er, og hvorfor luften opplever trykkendringer kl alle. Blåser ikke vind horisontalt, mens trykk måles ovenfra som en slags "dytting"?

Press er en mengde i fysikk som gjelder nesten alle tenkelige fysiske prosesser. Det relaterer kraft F til området EN i en rekke sammenhenger, uttrykkes og defineres matematisk i sin enkleste form som

Formelt er trykk en måling av effekten av spredning av makt (målt i newton, eller N, i det internasjonale standardmålesystemet) over en eller annen reell eller matematisk definert overflate (målt i kvadratmeter eller m²). Du har kanskje opplevd fysikkproblemer der en kraft (som tyngdekraften eller deg selv) virker på og beveger seg et objekt med masse, men trykket er annerledes ved at det faktisk beskriver fortynning eller konsentrasjon av makt.

• Se for deg to forskjellige solide bokser, hver med et volum V på 10 m³ (kubikkmeter) og fylt med et jevnt solid materiale med en tetthet ρ

  halvparten av vann, eller 0,5 kg / l, eller (500 kg / m³). Den ene kassen er 1 m lang, 1 m bred og 10 m høy, mens den andre er 2,5 m lang, 2,5 m bred og 1,6 m høy. Ingen av boksene skal dreies fra sin posisjon. Hvis du ønsket å være sikker på en eldgammel plattform i nærheten kunne Brukerstøtte enten boksen, men kunne bare velge en av de to for å bekrefte dette, hvilken ville du velge?
  Objektenes masser er de samme fordi volumene og tetthetene er de samme (ρ = m / V, så m = ρV = (500 kg / m³) (10 m³) = 5.000 kg. Gitt at akselerasjonen på grunn av tyngdekraften på jordoverflaten er 9,8 m / s², er kraften (eller vekten) til hver boks derfor (5.000 kg) (9.8 m / s2) = 49.000 N.
  Sammenlign imidlertid områdene som disse respektive massene er fordelt over: Den første boksen har en base (lengde ganger bredde) på 1 m × 1 m = 1 m², mens den andre boksen har en base på 2,5 × 2,5 = 6,25 m². Siden trykk er lik kraft delt på areal, vil den smale boksen, med mindre enn en sjettedel av basisområdet å jobbe med som den andre boksen, utøve 6,25 ganger så mye trykk på plattformen som partneren vil. Dermed hvis den rampete plattformen kan støtte den første boksen, bør den også kunne holde den andre alene - forutsatt at du kan løfte dem opp der!

I eksemplet ovenfor er trykket i den første boksen på en hvilken som helst overflate den hviler på (49.000 N) / (1 m²) og den andre er (49.000 N) (6,25 m²). Trykkenhetene i standardsystemet er altså N / m², ofte kalt pascal (Pa). Fordi dette viser seg å være en så liten mengde i den virkelige verden, blir kilopascal (kPa) langt oftere brukt.

De atmosfærens trykk på jordens overflate er omtrent101,325 Pa, eller 101,3 kPa. På grunn av hvordan menneskene bestemmer trykket, er det imidlertid en rekke andre enheter som er i daglig bruk. Den ene er torr, også kjent som millimeter kvikksølv (mm Hg). (Eventuelle kuriositeter du har om hvorfor dette metallet ble valgt, blir fornøyd om et øyeblikk.) 101,3 kPa, også kalt 1 atm for referanse, tilsvarer 760 torr etter denne standarden. Siden 1 tomme = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760 / 25,4) = 29,92 i Hg. Til slutt, 1 millibar = 0,001 atm, så atmosfæretrykk i millibar = 1013 mbar.

Til slutt, hva med disse pundene per kvadrattomme (psi eller lb / in²) vanligvis brukt til å måle dekktrykk i USA? Etter å ha påkalt omregningene mellom lb og kg og mellom in og m, kan du vise at 101,3 kPa = 14,7 lb / in². Gitt at det anbefalte minimale dekktrykket i bilen er bare ca 30 psi, hva antyder dette om din intuisjon angående den ”ubetydelige” vekten, og dermed trykket, av luft?

EN manometer er en enhet som måler lufttrykket ved hjelp av en beholder med et "U" -formet rør åpent i den ene eller begge ender. I et lukket manometer blir en prøve av gass ført inn i den ene enden, som deretter er avdekket. Deretter helles en væske med kjent tetthet i den andre enden. Væsken vil slutte å bevege seg når trykket på gassen fanget mellom hetten og væsken sammen med trykket ved bunnen av væskesøylen på den siden samsvarer med lufttrykket pluss trykket til væskesøylen på det åpne side.

Høyden på væsken på den åpne siden vil være høyere på den siden når lufttrykket er mindre enn gasstrykket og Nedre på den åpne siden når lufttrykket overstiger gasstrykket. Du kan bruke denne høydeforskjellen til å beregne gasstrykket.

Siden P = F / A = mg / A, m = ρV og V = Ah for et sylindrisk rør (dvs. volum = areal ganger høyde), er det kan vises at trykket skapt av en vertikal væskesøyle er ρgh, hvor h = høyde i meter. Dette trykket representerer den positive eller negative forskjellen mellom gasstrykket og atmosfæretrykket.

• Mann- er den latinske roten for ordet som betyr hånd, "som også er hvor" manipulere "kommer fra; en enkel måte å formidle trykkbegrepet hvis det er begrenset til ikke-verbalt språk, er å bruke hånden din til å presse forsiktig mot en annen persons.
  

• EN barometer er en type manometer som brukes spesielt til å måle atmosfæretrykk.
  

• Den manuelle enheten som brukes til å måle blodtrykk i helsetjenester, kalles a blodtrykksmåler, med sphyg- oversetter løst til "klemme". Dette er fordi mansjetten må blåses opp mot armen til et nivå ovenfor kroppsblodtrykk for å kunne måle det riktig; de må bokstavelig talt presse armen din for å gjøre det.

Atmosfærisk trykk er ikke konstant, og det varierer innenfor et typisk område akkurat som temperatur og andre geofysiske størrelser gjør. En separat diskusjon i seg selv, dette trykket er en pålitelig indikator på forestående vær. Når en lavtrykkssystem kommer inn i et område, er resultatet vanligvis skyer, vind og nedbør, mens a høytrykkssystem produserer vanligvis rett og rolig vær. (Få det? "Høyt trykk" ender med "rolig"... bare i den skøre verden av fysikk!)