წნევა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაკუთრებულ როლს თამაშობს ბუნებასა და ადამიანის ცხოვრებაში. ეს ფენომენი, თვალისთვის შეუმჩნეველი, არა მხოლოდ გავლენას ახდენს გარემოს მდგომარეობაზე, არამედ ძალიან კარგად გრძნობს ყველას. მოდით გავარკვიოთ, რა არის ის, რა ტიპები არსებობს და როგორ ვიპოვოთ წნევა (ფორმულა) სხვადასხვა გარემოში.
რას ჰქვია წნევა ფიზიკაში და ქიმიაში
ეს ტერმინი აღნიშნავს მნიშვნელოვან თერმოდინამიკურ სიდიდეს, რომელიც გამოიხატება როგორც პერპენდიკულარულად განხორციელებული წნევის ძალის თანაფარდობა ზედაპირის ფართობთან, რომელზეც ის მოქმედებს. ეს ფენომენი არ არის დამოკიდებული სისტემის ზომაზე, რომელშიც ის მუშაობს, ამიტომ ეხება ინტენსიურ რაოდენობებს.
ბალანსის მდგომარეობაში, პასკალის კანონის მიხედვით, წნევა ერთნაირია სისტემის ყველა წერტილზე.
ფიზიკასა და ქიმიაში ეს აღინიშნება ასო "P"-ით, რომელიც არის ტერმინის ლათინური სახელის - pressūra აბრევიატურა..
თუ ვსაუბრობთ სითხის ოსმოსურ წნევაზე (ბალანსი წნევას შორისგალიის შიგნით და გარეთ), გამოიყენება ასო "P".
წნევის ერთეული
საერთაშორისო SI სისტემის სტანდარტების მიხედვით, განხილული ფიზიკური ფენომენი იზომება პასკალებში (კირილიცა - Pa, ლათ. - Ra).
წნევის ფორმულის საფუძველზე გამოდის, რომ ერთი Pa უდრის ერთ N-ს (ნიუტონი - ძალის ერთეული) გაყოფილი ერთ კვადრატულ მეტრზე (ფართის ერთეული)..
თუმცა, პრაქტიკაში, პასკალების გამოყენება საკმაოდ რთულია, რადგან ეს ერთეული ძალიან მცირეა. ამასთან დაკავშირებით, SI სტანდარტების გარდა, ეს მნიშვნელობა შეიძლება სხვაგვარად შეფასდეს.
ქვემოთ არის მისი ყველაზე ცნობილი ანალოგები. მათი უმეტესობა ფართოდ გამოიყენება ყოფილ სსრკ-ში.
- ბარები. ერთი ბარი უდრის 105 Pa.
- ტორსი, ანუ მილიმეტრი ვერცხლისწყალი. დაახლოებით ერთი Torr შეესაბამება 133.3223684 Pa.
- მილიმეტრი წყლის სვეტი.
- მეტრი წყლის სვეტი.
- ტექნიკური ატმოსფერო.
- ფიზიკური ატმოსფერო. ერთი ატმ უდრის 101,325 Pa და 1,033233 at.
- კილოგრამი-ძალა კვადრატულ სანტიმეტრზე. ასევე არსებობს ტონ-ფორსი და გრამ-ძალა. გარდა ამისა, არის ანალოგური ფუნტი ძალა კვადრატულ ინჩზე.
წნევის ზოგადი ფორმულა (მე-7 კლასის ფიზიკა)
მოცემული ფიზიკური სიდიდის განსაზღვრებიდან შეგიძლიათ განსაზღვროთ მისი პოვნის მეთოდი. ქვემოთ მოცემულ ფოტოს ჰგავს.
მასში F არის ძალა, ხოლო S არის ფართობი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წნევის პოვნის ფორმულა არის მისი ძალა გაყოფილი ზედაპირის ფართობზე, რომელზეც იგიგავლენას ახდენს.
ასევე შეიძლება დაიწეროს: P=მგ / S ან P=pVg / S. ამრიგად, ეს ფიზიკური რაოდენობა დაკავშირებულია სხვა თერმოდინამიკურ ცვლადებთან: მოცულობასთან და მასასთან.
წნევისთვის მოქმედებს შემდეგი პრინციპი: რაც უფრო მცირეა სივრცე, რომელიც გავლენას ახდენს ძალზე, მით მეტია მასზე დაჭერის ძალა. თუმცა, თუ ფართობი იზრდება (იგივე ძალით), სასურველი მნიშვნელობა მცირდება.
ჰიდროსტატიკური წნევის ფორმულა
ნივთიერებების სხვადასხვა აგრეგატული მდგომარეობა, უზრუნველყოფს მათი ერთმანეთისგან განსხვავებული თვისებების არსებობას. ამის საფუძველზე განსხვავებული იქნება მათში P-ის განსაზღვრის მეთოდებიც.
მაგალითად, წყლის წნევის ფორმულა (ჰიდროსტატიკური) ასე გამოიყურება: P=pgh. ეს ასევე ეხება გაზებს. თუმცა, მისი გამოყენება შეუძლებელია ატმოსფერული წნევის გამოსათვლელად, სიმაღლისა და ჰაერის სიმკვრივის სხვაობის გამო.
ამ ფორმულაში p არის სიმკვრივე, g არის გრავიტაციული აჩქარება და h არის სიმაღლე. აქედან გამომდინარე, რაც უფრო ღრმად იძირება ობიექტი ან ობიექტი, მით უფრო მაღალია მასზე ზეწოლა სითხის (აირის) შიგნით.
განხილული ვარიანტი არის კლასიკური მაგალითის ადაპტაცია P=F / S.
თუ გავიხსენებთ, რომ ძალა უდრის მასის წარმოებულს თავისუფალი დაცემის სიჩქარით (F=მგ), ხოლო სითხის მასა არის მოცულობის წარმოებული სიმკვრივით (m=pV), მაშინ წნევის ფორმულა შეიძლება დაიწეროს როგორც P=pVg / S. ამ შემთხვევაში, მოცულობა არის ფართობი გამრავლებული სიმაღლეზე (V=Sh).
თუ ამ მონაცემს ჩასვამთ, გამოდის, რომ ფართობი მრიცხველში დამნიშვნელი შეიძლება შემცირდეს და გამომავალი - ზემოთ ფორმულა: P=pgh.
სითხეებში წნევის გათვალისწინებით, უნდა გვახსოვდეს, რომ მყარი სხეულებისგან განსხვავებით, მათში ზედაპირული ფენა ხშირად შეიძლება დამახინჯდეს. და ეს, თავის მხრივ, ხელს უწყობს დამატებითი წნევის ფორმირებას.
ასეთი სიტუაციებისთვის გამოიყენება ოდნავ განსხვავებული წნევის ფორმულა: P=P0 + 2QH. ამ შემთხვევაში P0 არის ზეწოლა არამრუდე ფენაზე, ხოლო Q არის თხევადი დაძაბულობის ზედაპირი. H არის ზედაპირის საშუალო გამრუდება, რომელიც განისაზღვრება ლაპლასის კანონით: H=½ (1/R1+ 1/R2). კომპონენტები R1 და R2 არის ძირითადი გამრუდების რადიუსი.
პარციალური წნევა და მისი ფორმულა
მიუხედავად იმისა, რომ P=pgh მეთოდი გამოიყენება როგორც სითხეებზე, ასევე აირებზე, უმჯობესია ამ უკანასკნელში წნევა ოდნავ განსხვავებული გზით გამოვთვალოთ.
ფაქტია, რომ ბუნებაში, როგორც წესი, აბსოლუტურად სუფთა ნივთიერებები არც თუ ისე გავრცელებულია, რადგან მასში ნარევები ჭარბობს. და ეს ეხება არა მხოლოდ სითხეებს, არამედ გაზებსაც. და როგორც მოგეხსენებათ, თითოეული ეს კომპონენტი ახორციელებს განსხვავებულ წნევას, რომელსაც ეწოდება ნაწილობრივი წნევა.
ეს საკმაოდ ადვილი შესამჩნევია. იგი უდრის განხილული ნარევის თითოეული კომპონენტის წნევის ჯამს (იდეალური გაზი).
აქედან გამომდინარეობს, რომ ნაწილობრივი წნევის ფორმულა ასე გამოიყურება: P=P1+ P2+ P3… და ასე შემდეგ, კომპონენტების რაოდენობის მიხედვით.
ხშირად არის შემთხვევები, როცა საჭიროა ჰაერის წნევის დადგენა.თუმცა, ზოგიერთი შეცდომით ახორციელებს გამოთვლებს მხოლოდ ჟანგბადით P=pgh სქემის მიხედვით. მაგრამ ჰაერი სხვადასხვა გაზების ნაზავია. იგი შეიცავს აზოტს, არგონს, ჟანგბადს და სხვა ნივთიერებებს. არსებული სიტუაციიდან გამომდინარე, ჰაერის წნევის ფორმულა არის მისი ყველა კომპონენტის წნევის ჯამი. ასე რომ, თქვენ უნდა აიღოთ ზემოაღნიშნული P=P1+ P2+ P3…
ყველაზე გავრცელებული წნევის საზომი
მიუხედავად იმისა, რომ არ არის რთული განსახილველი თერმოდინამიკური სიდიდის გამოთვლა ზემოაღნიშნული ფორმულების გამოყენებით, ზოგჯერ უბრალოდ დრო არ არის გამოთვლის განსახორციელებლად. ყოველივე ამის შემდეგ, თქვენ ყოველთვის უნდა გაითვალისწინოთ მრავალი ნიუანსი. ამიტომ, მოხერხებულობისთვის, საუკუნეების განმავლობაში შეიქმნა მრავალი მოწყობილობა, რომელიც ამას ხალხის ნაცვლად აკეთებდა.
სინამდვილეში, ამ ტიპის თითქმის ყველა მოწყობილობა არის მანომეტრის სახეობა (ხელს უწყობს წნევის დადგენას გაზებსა და სითხეებში). თუმცა, ისინი განსხვავდებიან დიზაინით, სიზუსტით და მოცულობით.
- ატმოსფერული წნევა იზომება წნევის ლიანდაგის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ბარომეტრი. თუ საჭიროა ვაკუუმის განსაზღვრა (ანუ წნევა ატმოსფერულ წნევაზე დაბალია), გამოიყენება მისი სხვა ვერსია, ვაკუუმმეტრი..
- ადამიანის არტერიული წნევის გასარკვევად გამოიყენება სფიგმომანომეტრი. უმეტესობისთვის ის უფრო ცნობილია, როგორც არაინვაზიური ტონომეტრი. ასეთი მოწყობილობების მრავალი სახეობა არსებობს: ვერცხლისწყლის მექანიკურიდან სრულად ავტომატურ ციფრულამდე. მათი სიზუსტე დამოკიდებულია მასალებზე, საიდანაც ისინი მზადდება და სად იზომება.
- წნევა ეცემა გარემოში (შესაბამისადინგლისური - წნევის ვარდნა) განისაზღვრება დიფერენციალური წნევის მრიცხველების ან დიფნამომეტრების გამოყენებით (არ აგვერიოს დინამომეტრებთან).
წნევის ტიპები
წნევის, მისი პოვნის ფორმულისა და სხვადასხვა ნივთიერების ვარიაციების გათვალისწინებით, ღირს ამ რაოდენობის ჯიშების გაცნობა. ხუთი მათგანია.
- აბსოლუტური.
- ბარომეტრიული
- ჭარბი.
- ვაკუომეტრიული.
- დიფერენცია.
აბსოლუტური
ეს არის საერთო წნევის სახელწოდება, რომლის ქვეშაც იმყოფება ნივთიერება ან ობიექტი, ატმოსფეროს სხვა აირისებრი კომპონენტების გავლენის გათვალისწინების გარეშე.
იგი იზომება პასკალებში და არის ჭარბი და ატმოსფერული წნევის ჯამი. ეს ასევე არის განსხვავება ბარომეტრულ და ვაკუუმურ ტიპებს შორის.
იგი გამოითვლება ფორმულით P=P2 + P3 ან P=P2 - R4.
პლანეტა დედამიწის პირობებში აბსოლუტური წნევის საცნობარო წერტილისთვის აღებულია წნევა კონტეინერის შიგნით, საიდანაც ჰაერი ამოღებულია (ანუ კლასიკური ვაკუუმი).
მხოლოდ ამ ტიპის წნევა გამოიყენება თერმოდინამიკური ფორმულების უმეტესობაში.
ბარომეტრიული
ეს ტერმინი აღნიშნავს ატმოსფეროს (გრავიტაციის) წნევას მასში ნაპოვნი ყველა ობიექტსა და ობიექტზე, მათ შორის თავად დედამიწის ზედაპირზე. ის ასევე ცნობილია როგორც ატმოსფერული.
იგი კლასიფიცირდება როგორც თერმოდინამიკური პარამეტრი და მისი მნიშვნელობა იცვლება გაზომვის ადგილისა და დროის მიხედვით, ასევე ამინდის პირობებისა და ზღვის დონიდან მაღლა/ქვემოდან.
ბარომეტრული წნევის მნიშვნელობატოლია ატმოსფეროს ძალის მოდულისა ერთიანობის ფართობზე მის ნორმალურზე.
სტაბილურ ატმოსფეროში, ამ ფიზიკური ფენომენის სიდიდე უდრის ჰაერის სვეტის წონას ფუძეზე, რომლის ფართობი ტოლია.
ნორმა ბარომეტრული წნევა - 101 325 Pa (760 მმ Hg 0 გრადუს ცელსიუსზე). უფრო მეტიც, რაც უფრო მაღალია ობიექტი დედამიწის ზედაპირიდან, მით უფრო დაბალია მასზე ჰაერის წნევა. ყოველ 8 კმ-ზე ის მცირდება 100 Pa-ით.
მთაში ამ ქონების წყალობით, ქვაბებში წყალი დუღდება ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე სახლში ღუმელზე. ფაქტია, რომ წნევა გავლენას ახდენს დუღილის წერტილზე: მისი შემცირებით, ეს უკანასკნელი მცირდება. და პირიქით. ამ ქონებაზე აგებულია ისეთი სამზარეულოს ტექნიკის მუშაობა, როგორიცაა წნევის გაზქურა და ავტოკლავი. მათ შიგნით წნევის მატება ხელს უწყობს ჭურჭელში უფრო მაღალი ტემპერატურის წარმოქმნას, ვიდრე ჩვეულებრივ ტაფაზე გაზქურაზე.
ბარომეტრიული სიმაღლის ფორმულა გამოიყენება ატმოსფერული წნევის გამოსათვლელად. ქვემოთ მოცემულ ფოტოს ჰგავს.
P არის სასურველი მნიშვნელობა სიმაღლეზე, P0 არის ჰაერის სიმკვრივე ზედაპირთან ახლოს, g არის თავისუფალი დაცემის აჩქარება, h არის სიმაღლე დედამიწაზე, m არის გაზის მოლური მასა, t არის სისტემის ტემპერატურა, r არის უნივერსალური აირის მუდმივი 8,3144598 J⁄(mol x K) და e არის ევკლერის რიცხვი ტოლი 2,71828.
ხშირად, ზემოთ ატმოსფერული წნევის ფორმულაში, R-ის ნაცვლად გამოიყენება K.არის ბოლცმანის მუდმივი. უნივერსალური გაზის მუდმივი ხშირად გამოიხატება მისი პროდუქტის მიხედვით ავოგადროს რიცხვით. უფრო მოსახერხებელია გამოთვლებისთვის, როდესაც ნაწილაკების რაოდენობა მოლებით არის მოცემული.
გამოთვლების გაკეთებისას ყოველთვის უნდა გაითვალისწინოთ ჰაერის ტემპერატურის ცვლილების შესაძლებლობა მეტეოროლოგიური მდგომარეობის ცვლილების ან ზღვის დონიდან ასვლისას, აგრეთვე გეოგრაფიული განედების გამო.
გამზომი და ვაკუუმმეტრი
სხვაობას ატმოსფერულ წნევასა და გაზომილ ატმოსფერულ წნევას შორის ეწოდება ზედმეტი წნევა. შედეგიდან გამომდინარე, იცვლება მნიშვნელობის სახელი.
თუ ის დადებითია, ამას ეძახიან საზომი წნევა.
თუ მიღებული შედეგი არის მინუს ნიშნით, მას ვაკუუმი ეწოდება. უნდა გვახსოვდეს, რომ ის არ შეიძლება იყოს ბარომეტრიულზე მეტი.
დიფერენცია
ეს მნიშვნელობა არის წნევის სხვაობა სხვადასხვა საზომ წერტილებში. როგორც წესი, იგი გამოიყენება ნებისმიერ მოწყობილობაზე წნევის ვარდნის დასადგენად. ეს განსაკუთრებით ეხება ნავთობის მრეწველობას.
როდესაც გავარკვიეთ, თუ რა სახის თერმოდინამიკურ სიდიდეს ჰქვია წნევა და რა ფორმულებით არის ნაპოვნი, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეს ფენომენი ძალზე მნიშვნელოვანია და, შესაბამისად, ამის შესახებ ცოდნა არასდროს იქნება ზედმეტი.
