Pressão é uma grandeza física que desempenha um papel especial na natureza e na vida humana. Este fenômeno, imperceptível aos olhos, não só afeta o estado do meio ambiente, mas também é muito bem sentido por todos. Vamos descobrir o que é, que tipos existem e como encontrar a pressão (fórmula) em diferentes ambientes.
O que é chamado de pressão em física e química
Este termo refere-se a uma importante grandeza termodinâmica, que é expressa como a razão entre a força de pressão exercida perpendicularmente e a área da superfície sobre a qual ela atua. Este fenômeno não depende do tamanho do sistema em que opera, portanto, refere-se a quantidades intensivas.
Em um estado de equilíbrio, de acordo com a lei de Pascal, a pressão é a mesma para todos os pontos do sistema.
Em física e química, isso é indicado pela letra "P", que é uma abreviação do nome latino do termo - pressūra.
Se estamos falando da pressão osmótica de um líquido (o equilíbrio entre a pressãodentro e fora da gaiola), a letra "P" é usada.
Unidades de pressão
Segundo os padrões do sistema SI Internacional, o fenômeno físico considerado é medido em pascal (Cirílico - Pa, Latim - Ra).
Com base na fórmula da pressão, verifica-se que um Pa é igual a um N (newton - uma unidade de força) dividido por um metro quadrado (uma unidade de área).
No entanto, na prática, é bastante difícil aplicar pascais, pois esta unidade é muito pequena. Nesse sentido, além dos padrões SI, esse valor pode ser medido de outra forma.
Abaixo estão seus análogos mais famosos. A maioria deles é amplamente utilizada na antiga URSS.
- Barras. Uma barra é igual a 105 Pa.
- Torrs, ou milímetros de mercúrio. Aproximadamente um Torr corresponde a 133,3223684 Pa.
- Milimetros de coluna de água.
- Metros de coluna d'água.
- Atmosferas técnicas.
- Atmosferas físicas. Um atm é igual a 101.325 Pa e 1,033233 at.
- Quilograma-força por centímetro quadrado. Há também ton-force e gram-force. Além disso, há uma libra-força analógica por polegada quadrada.
Fórmula geral para pressão (física do 7º ano)
A partir da definição de uma dada grandeza física, você pode determinar o método para encontrá-la. Parece com a foto abaixo.
Nela, F é força e S é área. Em outras palavras, a fórmula para encontrar a pressão é sua força dividida pela área da superfície na qual elaafeta.
Também pode ser escrito assim: P=mg / S ou P=pVg / S. Assim, esta grandeza física está relacionada com outras variáveis termodinâmicas: volume e massa.
Para pressão, aplica-se o seguinte princípio: quanto menor o espaço afetado pela força, maior a quantidade de força de pressão que ela possui. Se, no entanto, a área aumentar (com a mesma força), o valor desejado diminui.
Fórmula da pressão hidrostática
Diferentes estados agregados de substâncias, proporcionam a presença de suas propriedades que são diferentes umas das outras. Com base nisso, os métodos para determinar P neles também serão diferentes.
Por exemplo, a fórmula para a pressão da água (hidrostática) é assim: P=pgh. Também se aplica aos gases. No entanto, não pode ser usado para calcular a pressão atmosférica, devido à diferença de altitudes e densidades do ar.
Nesta fórmula, p é a densidade, g é a aceleração gravitacional eh é a altura. Com base nisso, quanto mais fundo um objeto ou objeto afunda, maior a pressão exercida sobre ele dentro do líquido (gás).
A variante em consideração é uma adaptação do exemplo clássico P=F / S.
Se lembrarmos que a força é igual à derivada da massa pela velocidade de queda livre (F=mg), e a massa do líquido é a derivada do volume pela densidade (m=pV), então a fórmula da pressão pode ser escrita como P=pVg / S. Neste caso, o volume é a área multiplicada pela altura (V=Sh).
Se você inserir esses dados, verifica-se que a área no numerador eo denominador pode ser reduzido e a saída - a fórmula acima: P=pgh.
Considerando a pressão nos líquidos, vale lembrar que, ao contrário dos sólidos, a camada superficial pode muitas vezes ser distorcida neles. E isso, por sua vez, contribui para a formação de pressão adicional.
Para tais situações, uma fórmula de pressão ligeiramente diferente é usada: P=P0 + 2QH. Neste caso P0 é a pressão da camada não curvada e Q é a superfície de tensão do líquido. H é a curvatura média da superfície, que é determinada pela Lei de Laplace: H=½ (1/R1+ 1/R2). As componentes R1 e R2 são os raios de curvatura principal.
Pressão parcial e sua fórmula
Embora o método P=pgh seja aplicável tanto para líquidos como para gases, é melhor calcular a pressão neste último de uma forma ligeiramente diferente.
O fato é que na natureza, via de regra, as substâncias absolutamente puras não são muito comuns, pois nela predominam as misturas. E isso se aplica não apenas a líquidos, mas também a gases. E como você sabe, cada um desses componentes exerce uma pressão diferente, chamada pressão parcial.
É muito fácil de detectar. É igual à soma da pressão de cada componente da mistura considerada (gás ideal).
Daqui resulta que a fórmula da pressão parcial se parece com isso: P=P1+ P2+ P3… e assim por diante, de acordo com o número de componentes.
Muitas vezes é necessário determinar a pressão do ar. No entanto, alguns erroneamente realizam cálculos apenas com oxigênio de acordo com o esquema P=pgh. Mas o ar é uma mistura de gases diferentes. Contém nitrogênio, argônio, oxigênio e outras substâncias. Com base na situação atual, a fórmula da pressão do ar é a soma das pressões de todos os seus componentes. Então, você deve pegar o acima P=P1+ P2+ P3…
Manômetros mais comuns
Apesar de não ser difícil calcular a grandeza termodinâmica em consideração usando as fórmulas acima, às vezes simplesmente não há tempo para realizar o cálculo. Afinal, você deve sempre levar em conta inúmeras nuances. Portanto, por conveniência, vários dispositivos foram desenvolvidos ao longo dos séculos para fazer isso em vez de pessoas.
Na verdade, quase todos os dispositivos desse tipo são variedades de um manômetro (ajuda a determinar a pressão em gases e líquidos). No entanto, eles diferem em design, precisão e escopo.
- A pressão atmosférica é medida usando um medidor de pressão chamado barômetro. Se for necessário determinar o vácuo (ou seja, a pressão está abaixo da pressão atmosférica), é usada outra versão dele, um medidor de vácuo.
- Para saber a pressão arterial de uma pessoa, é utilizado um esfigmomanômetro. Para a maioria, é mais conhecido como um tonômetro não invasivo. Existem muitas variedades de tais dispositivos: do mercúrio mecânico ao digital totalmente automático. Sua precisão depende dos materiais de que são feitos e onde são medidos.
- Quedas de pressão no ambiente (de acordo comPortuguês - queda de pressão) são determinados usando medidores de pressão diferencial ou difnamômetros (não confundir com dinamômetros).
Tipos de pressão
Considerando a pressão, a fórmula para encontrá-la e suas variações para diferentes substâncias, vale a pena conhecer as variedades dessa quantidade. Há cinco deles.
- Absoluto.
- Barométrico
- Excesso.
- Vacuométrico.
- Diferencial.
Absoluto
Este é o nome da pressão total sob a qual uma substância ou objeto está localizado, sem levar em conta a influência de outros componentes gasosos da atmosfera.
É medido em pascal e é a soma do excesso e da pressão atmosférica. É também a diferença entre os tipos barométrico e a vácuo.
É calculado pela fórmula P=P2 + P3 ou P=P2 - R4.
Para o ponto de referência para a pressão absoluta nas condições do planeta Terra, é tomada a pressão dentro do recipiente do qual o ar é removido (ou seja, vácuo clássico).
Somente este tipo de pressão é usado na maioria das fórmulas termodinâmicas.
Barométrico
Este termo refere-se à pressão da atmosfera (gravidade) sobre todos os objetos e objetos encontrados nela, incluindo a própria superfície da Terra. Também é conhecido pela maioria como atmosférico.
É classificado como parâmetro termodinâmico, e seu valor varia de acordo com o local e horário da medição, bem como as condições climáticas e estar acima/abaixo do nível do mar.
Valor da pressão barométricaigual ao módulo da força da atmosfera em uma área de unidade ao longo da normal a ela.
Em uma atmosfera estável, a magnitude desse fenômeno físico é igual ao peso de uma coluna de ar sobre uma base com área igual a um.
Pressão barométrica normal - 101 325 Pa (760 mm Hg a 0 graus Celsius). Além disso, quanto mais alto o objeto estiver da superfície da Terra, menor será a pressão do ar sobre ele. A cada 8 km diminui 100 Pa.
Graças a esta propriedade nas montanhas, a água em chaleiras ferve muito mais rápido do que em casa no fogão. O fato é que a pressão afeta o ponto de ebulição: com sua diminuição, este diminui. E vice versa. O trabalho de aparelhos de cozinha como panela de pressão e autoclave é construído nesta propriedade. O aumento da pressão dentro delas contribui para a formação de temperaturas mais altas na louça do que nas panelas comuns no fogão.
A fórmula da altitude barométrica é usada para calcular a pressão atmosférica. Parece com a foto abaixo.
P é o valor desejado em altura, P0 é a densidade do ar próximo à superfície, g é a aceleração de queda livre, h é a altura acima da Terra, m é a massa molar do gás, t é a temperatura do sistema, r é a constante universal do gás de 8,3144598 J⁄(mol x K) ee é o número de Euclair igual a 2,71828.
Muitas vezes, na fórmula de pressão atmosférica acima, em vez de R, K é usadoé a constante de Boltzmann. A constante universal do gás é frequentemente expressa em termos de seu produto pelo número de Avogadro. É mais conveniente para cálculos quando o número de partículas é dado em mols.
Ao fazer os cálculos, deve-se sempre levar em consideração a possibilidade de mudanças na temperatura do ar devido a uma mudança na situação meteorológica ou ao subir acima do nível do mar, bem como a latitude geográfica.
Manômetro e vacuômetro
A diferença entre a pressão atmosférica e a pressão ambiente medida é chamada de sobrepressão. Dependendo do resultado, o nome do valor muda.
Se for positivo, é chamado de pressão manométrica.
Se o resultado obtido for com sinal de menos, chama-se vácuo. Vale lembrar que não pode ser mais que barométrica.
Diferencial
Este valor é a diferença de pressão em diferentes pontos de medição. Como regra, é usado para determinar a queda de pressão em qualquer equipamento. Isso é especialmente verdade na indústria do petróleo.
Tendo descoberto que tipo de grandeza termodinâmica é chamada de pressão e com quais fórmulas ela é encontrada, podemos concluir que esse fenômeno é muito importante e, portanto, o conhecimento sobre ele nunca será supérfluo.
