भौतिक मात्रा के रूप में दबाव। वायु, वाष्प, तरल या ठोस के लिए दबाव सूत्र

एक हवा से भरे सीलबंद सिलेंडर की कल्पना करें जिसके ऊपर पिस्टन लगा हो। यदि आप पिस्टन पर दबाव डालना शुरू करते हैं, तो सिलेंडर में हवा की मात्रा कम होने लगेगी, हवा के अणु एक दूसरे से और पिस्टन के साथ अधिक से अधिक तीव्रता से टकराएंगे, और पिस्टन पर संपीड़ित हवा का दबाव होगा। बढ़ना।

यदि पिस्टन को अब अचानक छोड़ दिया जाता है, तो संपीड़ित हवा अचानक उसे ऊपर धकेल देगी। ऐसा इसलिए होगा क्योंकि एक स्थिर पिस्टन क्षेत्र के साथ, संपीड़ित हवा से पिस्टन पर कार्य करने वाला बल बढ़ जाएगा। पिस्टन का क्षेत्र अपरिवर्तित रहा, और गैस के अणुओं की ओर से बल बढ़ गया, और दबाव तदनुसार बढ़ गया।

या एक और उदाहरण। एक आदमी जमीन पर खड़ा है, दोनों पैरों के साथ खड़ा है। इस स्थिति में, एक व्यक्ति आरामदायक होता है, उसे असुविधा का अनुभव नहीं होता है। लेकिन क्या होगा अगर यह व्यक्ति एक पैर पर खड़ा होने का फैसला करे? वह अपने एक पैर को घुटने पर मोड़ेगा, और अब वह केवल एक पैर से जमीन पर झुकेगा। इस स्थिति में, एक व्यक्ति को कुछ असुविधा महसूस होगी, क्योंकि पैर पर दबाव लगभग 2 गुना बढ़ गया है। क्यों? क्योंकि जिस क्षेत्र से गुरुत्वाकर्षण अब किसी व्यक्ति को जमीन पर दबाता है वह 2 गुना कम हो गया है। यहां एक उदाहरण दिया गया है कि दबाव क्या है और रोजमर्रा की जिंदगी में इसका पता लगाना कितना आसान है।

भौतिकी के दृष्टिकोण से, दबाव एक भौतिक मात्रा है जो संख्यात्मक रूप से इस सतह के प्रति इकाई क्षेत्र की सतह पर लंबवत कार्य करने वाले बल के बराबर है। इसलिए, सतह पर एक निश्चित बिंदु पर दबाव निर्धारित करने के लिए, सतह पर लागू बल के सामान्य घटक को छोटे सतह तत्व के क्षेत्र से विभाजित किया जाता है जिस पर यह बल कार्य करता है। और पूरे क्षेत्र पर औसत दबाव निर्धारित करने के लिए, सतह पर अभिनय करने वाले बल के सामान्य घटक को विभाजित किया जाना चाहिए कुल क्षेत्रफलयह सतह।

दबाव को पास्कल (Pa) में मापा जाता है। इस दबाव इकाई को इसका नाम फ्रांसीसी गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और लेखक ब्लेज़ पास्कल के सम्मान में मिला, जो हाइड्रोस्टैटिक्स के मूल कानून के लेखक थे - पास्कल का नियम, जिसमें कहा गया है कि किसी तरल या गैस पर लगाया गया दबाव किसी भी बिंदु पर सभी में अपरिवर्तित होता है। निर्देश। वैज्ञानिक की मृत्यु के तीन सदियों बाद, इकाइयों पर डिक्री के अनुसार, पहली बार, दबाव "पास्कल" की इकाई को 1961 में फ्रांस में प्रचलन में लाया गया था।

एक पास्कल एक न्यूटन के बल द्वारा लगाए गए दबाव के बराबर होता है, समान रूप से वितरित, और एक वर्ग मीटर की सतह पर लंबवत निर्देशित होता है।

पास्कल में, न केवल यांत्रिक दबाव (यांत्रिक तनाव) मापा जाता है, बल्कि लोच का मापांक, यंग का मापांक, लोच का थोक मापांक, उपज शक्ति, आनुपातिकता सीमा, आंसू प्रतिरोध, कतरनी शक्ति, ध्वनि दबाव और आसमाटिक दबाव भी मापा जाता है। परंपरागत रूप से, यह पास्कल में है कि सामग्री की ताकत में सामग्री की सबसे महत्वपूर्ण यांत्रिक विशेषताओं को व्यक्त किया जाता है।

वायुमंडलीय तकनीकी (पर), भौतिक (एटीएम), किलोग्राम-बल प्रति वर्ग सेंटीमीटर (kgf / cm2)

पास्कल के अलावा, दबाव को मापने के लिए अन्य (ऑफ-सिस्टम) इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है। ऐसी ही एक इकाई "वायुमंडल" (पर) है। एक वायुमंडल का दबाव समुद्र तल पर पृथ्वी की सतह पर वायुमंडलीय दबाव के लगभग बराबर होता है। आज, "वातावरण" को तकनीकी वातावरण (पर) के रूप में समझा जाता है।

तकनीकी वातावरण (पर) एक वर्ग सेंटीमीटर के क्षेत्र में समान रूप से वितरित एक किलोग्राम-बल (kgf) द्वारा निर्मित दबाव है। और एक किलोग्राम-बल, बदले में, त्वरण की शर्तों के तहत एक किलोग्राम के द्रव्यमान वाले शरीर पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होता है निर्बाध गिरावट, 9.80665 मी/से2 के बराबर। इस प्रकार एक किलोग्राम बल 9.80665 न्यूटन के बराबर होता है, और 1 वायुमंडल ठीक 98066.5 Pa के बराबर हो जाता है। 1 पर = 98066.5 पा।

वायुमंडल में, उदाहरण के लिए, में दबाव कार के टायर, उदाहरण के लिए, GAZ-2217 यात्री बस के टायरों में अनुशंसित दबाव 3 वायुमंडल है।

"भौतिक वातावरण" (एटीएम) भी है, जिसे पारा के स्तंभ के दबाव के रूप में परिभाषित किया गया है, इसके आधार पर 760 मिमी ऊंचा है, यह देखते हुए कि पारा का घनत्व 13595.04 किग्रा / एम 3 है, 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और नीचे 9, 80665 m/s2 के गुरुत्वीय त्वरण की स्थितियाँ। तो यह पता चला है कि 1 एटीएम \u003d 1.033233 एटीएम \u003d 101 325 पा।

किलोग्राम-बल प्रति वर्ग सेंटीमीटर (kgf/cm2) के लिए, दबाव की यह गैर-प्रणालीगत इकाई अच्छी सटीकता के साथ सामान्य वायुमंडलीय दबाव के बराबर होती है, जो कभी-कभी विभिन्न प्रभावों का आकलन करने के लिए सुविधाजनक होती है।

गैर-प्रणालीगत इकाई "बार" लगभग एक वायुमंडल के बराबर है, लेकिन अधिक सटीक है - ठीक 100,000 Pa। CGS प्रणाली में, 1 बार 1,000,000 dynes/cm2 के बराबर होता है। पहले, नाम "बार" इकाई द्वारा किया जाता था, जिसे अब "बेरियम" कहा जाता है, और 0.1 पा के बराबर या सीजीएस प्रणाली में 1 बेरियम \u003d 1 dyn / cm2। शब्द "बार", "बेरियम" और "बैरोमीटर" एक ही शब्द से आया है ग्रीक शब्द"गुरुत्वाकर्षण"।

अक्सर, मौसम विज्ञान में वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए 0.001 बार के बराबर इकाई एमबार (मिलीबार) का उपयोग किया जाता है। और उन ग्रहों पर दबाव मापने के लिए जहां वायुमंडल बहुत दुर्लभ है - माइक्रोबार (माइक्रोबार), 0.000001 बार के बराबर। तकनीकी दबाव गेज पर, अक्सर पैमाने में बार में स्नातक होता है।

पारा स्तंभ का मिलीमीटर (मिमी एचजी), पानी के स्तंभ का मिलीमीटर (पानी के स्तंभ का मिमी)

माप की गैर-प्रणालीगत इकाई "पारा का मिलीमीटर" 101325/760 = 133.3223684 पा है। इसे "मिमी एचजी" नामित किया गया है, लेकिन कभी-कभी इसे "टॉर" नामित किया जाता है - इतालवी भौतिक विज्ञानी, गैलीलियो के छात्र, इवेंजेलिस्टा टोरिसेली, वायुमंडलीय दबाव की अवधारणा के लेखक के सम्मान में।

इकाई का गठन के संबंध में किया गया था सुविधाजनक तरीकाएक बैरोमीटर के साथ वायुमंडलीय दबाव का मापन, जिसमें पारा स्तंभ वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में संतुलन में होता है। पारा का उच्च घनत्व लगभग 13,600 किग्रा/घन मीटर है और परिस्थितियों के तहत कम संतृप्ति वाष्प दबाव की विशेषता है कमरे का तापमानइसलिए, एक समय में पारा को बैरोमीटर के लिए चुना गया था।

समुद्र के स्तर पर, वायुमंडलीय दबाव लगभग 760 मिमी एचजी है, यह वह मान है जिसे अब सामान्य वायुमंडलीय दबाव माना जाता है, 101325 पा या एक भौतिक वातावरण, 1 एटीएम के बराबर। यानी 1 मिलीमीटर पारा 101325/760 पास्कल के बराबर होता है।

पारा के मिलीमीटर में, दवा, मौसम विज्ञान और विमानन नेविगेशन में दबाव मापा जाता है। चिकित्सा में, रक्तचाप को mmHg में मापा जाता है; वैक्यूम तकनीक में, इसे बार के साथ mmHg में स्नातक किया जाता है। कभी-कभी वे सिर्फ 25 माइक्रोन भी लिखते हैं, जिसका अर्थ है पारा के माइक्रोन, अगर हम बात कर रहे हैंनिकासी के बारे में, और दबाव माप वैक्यूम गेज के साथ किया जाता है।

कुछ मामलों में, पानी के स्तंभ के मिलीमीटर का उपयोग किया जाता है, और फिर 13.59 मिमी पानी के स्तंभ \u003d 1 मिमी एचजी। कभी-कभी यह अधिक समीचीन और सुविधाजनक होता है। पानी के स्तंभ का एक मिलीमीटर, पारा स्तंभ के मिलीमीटर की तरह, एक ऑफ-सिस्टम इकाई है, जो बदले में पानी के एक स्तंभ के 1 मिमी के हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बराबर होता है, जिस पर यह स्तंभ डाला जाता है। सपाट आधार 4 डिग्री सेल्सियस के एक स्तंभ पानी के तापमान पर।

किसी को भी दबाव में रहना पसंद नहीं है। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा। क्वीन ने डेविड बॉवी के साथ उनके प्रसिद्ध एकल "अंडर प्रेशर" में भी इसके बारे में गाया था। दबाव क्या है? दबाव को कैसे समझें? इसे किसमें मापा जाता है, किन उपकरणों और विधियों से, इसे कहाँ निर्देशित किया जाता है और यह किस पर दबाव डालता है। इन और अन्य सवालों के जवाब - हमारे लेख में भौतिकी में दबावऔर न केवल।

यदि शिक्षक कठिन प्रश्न पूछकर आप पर दबाव डालते हैं, तो हम सुनिश्चित करेंगे कि आप उनका सही उत्तर दे सकें। आखिरकार, चीजों के सार को समझना ही सफलता की कुंजी है! तो भौतिकी में दबाव क्या है?

परिभाषा से:

दबाव- अदिश भौतिक मात्रा, ताकत के बराबरप्रति इकाई सतह क्षेत्र में अभिनय।

में अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली SI को में मापा जाता है पास्कलऔर पत्र के साथ चिह्नित है पी . दबाव इकाई - 1 पास्कल. रूसी पदनाम - देहात, अंतरराष्ट्रीय - देहात.

परिभाषा के अनुसार, दबाव खोजने के लिए, आपको क्षेत्र द्वारा बल को विभाजित करने की आवश्यकता है।

बर्तन में रखा कोई भी तरल या गैस बर्तन की दीवारों पर दबाव डालता है। उदाहरण के लिए, एक सॉस पैन में बोर्स्ट कुछ दबाव के साथ इसके तल और दीवारों पर कार्य करता है। द्रव दबाव निर्धारित करने का सूत्र:

कहाँ पे जीपृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में मुक्त रूप से गिरने का त्वरण है, एच- पैन में बोर्स्ट कॉलम की ऊंचाई, ग्रीक अक्षर "आरओ"- बोर्स्ट का घनत्व।

दबाव मापने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण बैरोमीटर है। लेकिन दाब किसमें मापा जाता है? पास्कल के अलावा, माप की अन्य ऑफ-सिस्टम इकाइयां हैं:

• वायुमंडल;
• पारा का मिलीमीटर;
• पानी के स्तंभ का मिलीमीटर;
• पानी के स्तंभ का मीटर;
• किलोग्राम-बल।

संदर्भ के आधार पर, विभिन्न ऑफ-सिस्टम इकाइयों का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, जब आप मौसम का पूर्वानुमान सुनते या पढ़ते हैं, तो पास्कल का कोई सवाल ही नहीं उठता। वे पारा के मिलीमीटर के बारे में बात करते हैं। पारा का एक मिलीमीटर है 133 पास्कल। यदि आप गाड़ी चलाते हैं, तो आप शायद सामान्य टायर दबाव को जानते हैं यात्री गाड़ी- लगभग दो वायुमंडल.

वायुमंडलीय दबाव

वायुमंडल एक गैस है, अधिक सटीक रूप से, गैसों का मिश्रण जो गुरुत्वाकर्षण के कारण पृथ्वी के पास होता है। वायुमंडल धीरे-धीरे अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में चला जाता है, और इसकी ऊंचाई लगभग होती है 100 किलोमीटर।

"वायुमंडलीय दबाव" अभिव्यक्ति को कैसे समझें? प्रत्येक के ऊपर वर्ग मीटरपृथ्वी की सतह गैस का सौ किलोमीटर का स्तंभ है। बेशक, हवा पारदर्शी और सुखद है, लेकिन इसमें एक द्रव्यमान है जो पृथ्वी की सतह पर दबाता है। यह वायुमंडलीय दबाव है।

सामान्य वायुमंडलीय दबाव को के बराबर माना जाता है 101325 देहात. यह समुद्र तल पर 0 डिग्री सेल्सियस का दबाव है। सेल्सीयस. समान तापमान पर समान दाब उसके आधार पर पारा के एक स्तंभ द्वारा लगाया जाता है जिसकी ऊँचाई 766 मिलीमीटर।

ऊंचाई जितनी अधिक होगी, वायुमंडलीय दबाव उतना ही कम होगा। उदाहरण के लिए, एक पहाड़ की चोटी पर चोमोलुंगमा यह सामान्य वायुमंडलीय दबाव का केवल एक चौथाई है।

धमनी दबाव

एक और उदाहरण जहां हम दबाव का सामना करते हैं दिनचर्या या रोज़मर्रा की ज़िंदगीरक्तचाप का माप है।

रक्तचाप रक्तचाप है, अर्थात। वह दबाव जो रक्त रक्त वाहिकाओं की दीवारों पर डालता है, इस स्थिति में धमनियां।

यदि आपने अपना रक्तचाप मापा है और आपके पास है 120 पर 80 , तो सब ठीक है। अगर 90 पर 50 या 240 पर 180 , तो निश्चित रूप से आपके लिए यह पता लगाना दिलचस्प नहीं होगा कि इस दबाव को किसमें मापा जाता है और इसका आमतौर पर क्या मतलब होता है।

हालांकि, सवाल उठता है: 120 पर 80 वास्तव में क्या? पास्कल, पारा के मिलीमीटर, वायुमंडल या माप की कुछ अन्य इकाइयाँ?

रक्तचाप को मिलीमीटर पारा में मापा जाता है।यह तरल के अतिरिक्त दबाव को निर्धारित करता है संचार प्रणालीवायुमंडलीय दबाव से ऊपर।

रक्त वाहिकाओं पर दबाव डालता है और इस तरह वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव की भरपाई करता है। अन्यथा, हम बस हमारे ऊपर हवा के एक विशाल द्रव्यमान द्वारा कुचल दिए जाएंगे।

लेकिन आयाम में क्यों रक्त चापदो नंबर?

वैसे! हमारे पाठकों के लिए अब 10% की छूट है

तथ्य यह है कि रक्त वाहिकाओं में समान रूप से नहीं, बल्कि झटके में चलता है। पहला अंक (120) कहलाता है सिस्टोलिक दबाव। हृदय की मांसपेशियों के संकुचन के समय रक्त वाहिकाओं की दीवारों पर यह दबाव होता है, इसका मूल्य सबसे बड़ा होता है। दूसरा अंक (80) परिभाषित करता है सबसे छोटा मानऔर बुलाया डायस्टोलिक दबाव।

मापते समय, सिस्टोलिक और डायस्टोलिक दबावों के मान दर्ज किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, के लिए स्वस्थ व्यक्तिएक सामान्य रक्तचाप का मान 120 से 80 मिलीमीटर पारा होता है। इसका मतलब है कि सिस्टोलिक दबाव 120 मिमी है। आर टी. कला।, और डायस्टोलिक - 80 मिमी एचजी। कला। सिस्टोलिक और डायस्टोलिक दबाव के बीच के अंतर को पल्स प्रेशर कहा जाता है।

भौतिक निर्वात

वैक्यूम दबाव की अनुपस्थिति है। अधिक सटीक रूप से, इसकी लगभग पूर्ण अनुपस्थिति। निरपेक्ष निर्वात एक सन्निकटन है, ऊष्मप्रवैगिकी में एक आदर्श गैस की तरह और सामग्री बिंदुयांत्रिकी में।

पदार्थ की सांद्रता के आधार पर, निम्न, मध्यम और उच्च निर्वात को प्रतिष्ठित किया जाता है। भौतिक निर्वात का सबसे अच्छा सन्निकटन है स्थान, जिसमें अणुओं की सांद्रता और दबाव न्यूनतम होता है।

दबाव प्रणाली की स्थिति का मुख्य थर्मोडायनामिक पैरामीटर है। न केवल उपकरणों द्वारा, बल्कि थर्मोडायनामिक्स के समीकरणों, सूत्रों और नियमों का उपयोग करके हवा या किसी अन्य गैस के दबाव को निर्धारित करना संभव है। और अगर आपके पास इसका पता लगाने का समय नहीं है, तो छात्र सेवा आपको दबाव निर्धारित करने की किसी भी समस्या को हल करने में मदद करेगी।

स्की पर खड़ा व्यक्ति ढीली बर्फ में क्यों नहीं गिरता? चौड़े टायर वाली कार में नियमित टायर वाली कार की तुलना में अधिक प्लवनशीलता क्यों होती है? ट्रैक्टर को कैटरपिलर की आवश्यकता क्यों होती है? हम दबाव नामक भौतिक मात्रा से परिचित होकर इन प्रश्नों के उत्तर का पता लगाएंगे।

ठोस शरीर का दबाव

जब कोई बल शरीर के एक बिंदु पर नहीं, बल्कि कई बिंदुओं पर लगाया जाता है, तो यह शरीर की सतह पर कार्य करता है। इस मामले में, कोई उस दबाव की बात करता है जो यह बल एक ठोस पिंड की सतह पर बनाता है।

भौतिकी में, दबाव एक भौतिक मात्रा है जो संख्यात्मक रूप से इस सतह के क्षेत्र में लंबवत सतह पर कार्य करने वाले बल के अनुपात के बराबर है।

पी = एफ/एस ,

कहाँ पे आर - दबाव; एफ - सतह पर अभिनय करने वाला बल; एस - सतह क्षेत्रफल।

तो, दबाव तब होता है जब एक बल सतह पर लंबवत कार्य करता है। दबाव का परिमाण इस बल के परिमाण पर निर्भर करता है, और इसके सीधे आनुपातिक होता है। जितना अधिक बल, उतना ही अधिक दबाव यह प्रति इकाई क्षेत्र बनाता है। हाथी बाघ से भारी होता है, इसलिए यह सतह पर अधिक दबाव डालता है। कार सड़क पर पैदल चलने वाले की तुलना में अधिक बल के साथ धक्का देती है।

एक ठोस पिंड का दबाव उस सतह क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है जिस पर बल कार्य करता है।

हर कोई जानता है कि गहरी बर्फ में चलना मुश्किल है क्योंकि पैर लगातार गिरते हैं। लेकिन स्कीइंग बहुत आसान है। बात यह है कि दोनों ही मामलों में एक व्यक्ति एक ही बल के साथ बर्फ पर कार्य करता है - गुरुत्वाकर्षण बल। लेकिन यह बल सतहों पर वितरित किया जाता है अलग क्षेत्र. चूंकि स्की का सतह क्षेत्र जूते के तलवों के क्षेत्र से बड़ा है, इस मामले में एक व्यक्ति का वजन एक बड़े क्षेत्र में वितरित किया जाता है। और प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगने वाला बल कई गुना छोटा होता है। इसलिए स्की पर खड़ा व्यक्ति बर्फ पर कम दबाव डालता है और उसमें नहीं गिरता है।

सतह क्षेत्र को बदलकर, आप दबाव की मात्रा को बढ़ा या घटा सकते हैं।

हाइक पर जाते समय, हम कंधे पर दबाव कम करने के लिए चौड़ी पट्टियों वाला बैकपैक चुनते हैं।

जमीन पर भवन के दबाव को कम करने के लिए नींव के क्षेत्र को बढ़ाएं।

टायर ट्रकोंटायरों से चौड़ा बनाओ कारोंताकि वे जमीन पर कम दबाव डालें। इसी कारण से ट्रैक्टर या टैंक पहिए पर नहीं पटरियों पर बनते हैं।

चाकू, ब्लेड, कैंची, सुइयों को तेजी से तेज किया जाता है ताकि उनके पास काटने या छेदने वाले हिस्से का सबसे छोटा संभव क्षेत्र हो। और फिर एक छोटे से लागू बल की मदद से भी बहुत अधिक दबाव बनाया जाता है।

इसी कारण से प्रकृति ने जानवरों को नुकीले दांत, नुकीले और पंजे प्रदान किए हैं।

दबाव - अदिश. ठोस में, यह बल की दिशा में संचरित होता है।

बल की इकाई न्यूटन है। क्षेत्र इकाई एम 2 है। अत: दाब का मात्रक N/m 2 है। SI इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में इस मान को कहा जाता है पास्कल (पा या रा)। इसका नाम फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ब्लेज़ पास्कल के सम्मान में मिला। 1 पास्कल का दबाव 1 मीटर 2 की सतह पर कार्य करने वाले 1 न्यूटन के बल का कारण बनता है।

1 पा = 1N/m2 .

अन्य प्रणालियाँ बार, वायुमंडल, mmHg जैसी इकाइयों का उपयोग करती हैं। कला। (पारा का मिलीमीटर), आदि।

तरल पदार्थों में दबाव

यदि एक ठोस शरीर में दबाव बल की दिशा में संचरित होता है, तो पास्कल के नियम के अनुसार, तरल और गैसों में, " किसी तरल या गैस पर लगाया गया कोई भी दबाव बिना किसी बदलाव के सभी दिशाओं में प्रसारित होता है ».

आइए एक गेंद को तरल के साथ एक सिलेंडर के रूप में एक संकीर्ण ट्यूब से जुड़े छोटे छिद्रों से भरें। चलो गेंद को तरल से भरें, पिस्टन को ट्यूब में डालें और इसे हिलाना शुरू करें। पिस्टन तरल की सतह पर दबाता है। यह दबाव द्रव के प्रत्येक बिंदु पर संचारित होता है। गेंद के छिद्रों से द्रव निकलने लगता है।

गुब्बारे को धुएँ से भरने पर हमें वही परिणाम दिखाई देगा। इसका मतलब है कि गैसों में दबाव भी सभी दिशाओं में प्रसारित होता है।

गुरुत्वाकर्षण बल तरल पर कार्य करता है, जैसा कि पृथ्वी की सतह पर किसी भी पिंड पर होता है। कंटेनर में तरल की प्रत्येक परत अपने वजन के साथ दबाव बनाती है।

इसकी पुष्टि निम्नलिखित प्रयोग से होती है।

यदि पानी को कांच के बर्तन में डाला जाता है, जिसके नीचे की जगह रबर की फिल्म है, तो फिल्म पानी के वजन के नीचे गिर जाएगी। और जितना पानी होगा, फिल्म उतनी ही झुकेगी। यदि हम धीरे-धीरे इस बर्तन को पानी के साथ पानी से भरे दूसरे कंटेनर में डुबो दें, तो जैसे ही यह डूबता है, फिल्म सीधी हो जाएगी। और जब बर्तन और कंटेनर में पानी का स्तर बराबर हो जाएगा, तो फिल्म पूरी तरह से सीधी हो जाएगी।

समान स्तर पर द्रव में दाब समान होता है। लेकिन बढ़ती गहराई के साथ, यह बढ़ता है, क्योंकि अणु ऊपरी परतेंनिचली परतों के अणुओं पर दबाव डालते हैं। और वे, बदले में, और भी नीचे स्थित परतों के अणुओं पर दबाव डालते हैं। इसलिए, टैंक के सबसे निचले बिंदु पर दबाव सबसे अधिक होगा।

गहराई पर दबाव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

पी = जी एच ,

कहाँ पे पी - दबाव (पीए);

ρ - तरल घनत्व (किलो / एम 3);

जी - फ्री फॉल एक्सेलेरेशन (9.81 m/s);

एच - तरल स्तंभ की ऊंचाई (एम)।

यह सूत्र से देखा जा सकता है कि दबाव गहराई के साथ बढ़ता है। सबमर्सिबल जितना नीचे समुद्र में उतरेगा, वह उतना ही अधिक दबाव का अनुभव करेगा।

वायुमंडलीय दबाव

इवेंजेलिस्टा टोरिसेली

कौन जानता है, अगर 1638 में ड्यूक ऑफ टस्कनी ने फ्लोरेंस के बगीचों को सुंदर फव्वारों से सजाने का फैसला नहीं किया होता, तो 17 वीं शताब्दी में वायुमंडलीय दबाव की खोज नहीं की जाती, लेकिन बहुत बाद में। हम कह सकते हैं कि यह खोज संयोग से हुई थी।

उन दिनों, यह माना जाता था कि पानी पंप के पिस्टन के पीछे उठेगा, क्योंकि, जैसा कि अरस्तू ने कहा था, "प्रकृति शून्यता को बर्दाश्त नहीं करती है।" हालांकि, आयोजन सफल नहीं रहा। फव्वारे में पानी वास्तव में बढ़ गया, जिसके परिणामस्वरूप "शून्य" भर गया, लेकिन 10.3 मीटर की ऊंचाई पर यह रुक गया।

उन्होंने मदद के लिए गैलीलियो गैलीली की ओर रुख किया। चूँकि उन्हें कोई तार्किक व्याख्या नहीं मिली, इसलिए उन्होंने अपने छात्रों को निर्देश दिया - इवेंजेलिस्टा टोरिसेलीऔर विन्सेन्ज़ो विवियनसंचारण प्रयोगों।

विफलता का कारण खोजने की कोशिश करते हुए, गैलीलियो के छात्रों ने पाया कि विभिन्न तरल पदार्थ पंप के पीछे अलग-अलग ऊंचाई तक उठते हैं। तरल जितना सघन होगा, उतनी ही कम ऊँचाई तक उठ सकता है। चूँकि पारे का घनत्व पानी के घनत्व का 13 गुना है, इसलिए यह 13 गुना कम ऊँचाई तक बढ़ सकता है। इसलिए उन्होंने अपने प्रयोग में पारे का प्रयोग किया।

1644 में प्रयोग किया गया था। कांच की नली पारे से भरी हुई थी। फिर इसे एक कंटेनर में फेंक दिया गया, जिसमें पारा भी भरा हुआ था। कुछ समय बाद नली में पारा का स्तंभ ऊपर उठा। लेकिन उसने पूरी ट्यूब नहीं भरी। पारा स्तंभ के ऊपर एक खाली जगह थी। इसे बाद में "टोरिसेलियन शून्य" कहा गया। लेकिन पारा ट्यूब से कंटेनर में भी नहीं निकला। टोरिसेली ने इसे इस तथ्य से समझाया कि पारा दबाता है वायुमंडलीय हवाऔर इसे ट्यूब में रखता है। और ट्यूब में पारा कॉलम की ऊंचाई इस दबाव के परिमाण को दर्शाती है। यह पहली बार वायुमंडलीय दबाव मापा गया था।

पृथ्वी का वायुमंडल उसका वायु कवच है, जो गुरुत्वाकर्षण के आकर्षण से उसके पास रहता है। इस खोल को बनाने वाले गैस के अणु लगातार और बेतरतीब ढंग से घूम रहे हैं। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, वायुमंडल की ऊपरी परतें निचली परतों पर दबाव डालती हैं, उन्हें संकुचित करती हैं। पृथ्वी की सतह के पास की सबसे निचली परत सबसे अधिक संकुचित होती है। इसलिए इसमें प्रेशर सबसे ज्यादा होता है। पास्कल के नियम के अनुसार, यह इस दबाव को सभी दिशाओं में प्रसारित करता है। यह पृथ्वी की सतह पर मौजूद हर चीज से अनुभव किया जाता है। इस दबाव को कहा जाता है वायु - दाब .

चूंकि वायुमंडलीय दबाव हवा की ऊपरी परतों द्वारा निर्मित होता है, यह ऊंचाई बढ़ने के साथ घटता जाता है। यह ज्ञात है कि पहाड़ों में यह पहाड़ों की तलहटी से कम होता है। और गहरे भूमिगत यह सतह की तुलना में बहुत अधिक है।

सामान्य वायुमंडलीय दबाव 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पारा 760 मिमी ऊंचे स्तंभ के दबाव के बराबर दबाव है।

वायुमंडलीय दबाव माप

क्योंकि वायुमंडलीय वायु का घनत्व भिन्न होता है अलग ऊंचाई, तो वायुमंडलीय दबाव का मान सूत्र द्वारा निर्धारित नहीं किया जा सकता हैपी = ρ · जी · एच . इसलिए, इसे नामक विशेष उपकरणों का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है वायुदाबमापी .

तरल बैरोमीटर और एरोइड्स (गैर-तरल) के बीच भेद। तरल बैरोमीटर का संचालन वायुमंडल के दबाव में तरल स्तर के स्तंभ में परिवर्तन पर आधारित है।

एरोइड नालीदार धातु से बना एक सीलबंद कंटेनर होता है, जिसके अंदर एक वैक्यूम बनाया जाता है। वायुमंडलीय दबाव बढ़ने पर कंटेनर सिकुड़ता है और कम होने पर सीधा हो जाता है। इन सभी परिवर्तनों को एक स्प्रिंग की सहायता से तीर में प्रेषित किया जाता है धातु प्लेट. तीर का अंत पैमाने के साथ चलता है।

बैरोमीटर की रीडिंग बदलने से अंदाजा लगाया जा सकता है कि आने वाले दिनों में मौसम कैसे बदलेगा। अगर वायुमंडलीय दबाव बढ़ता है, तो साफ मौसम की उम्मीद की जा सकती है। और अगर यह नीचे जाता है, तो बादल छाए रहेंगे।

डाइविंग अभ्यास में, अक्सर एक विस्तृत श्रेणी के मूल्यों के यांत्रिक, हाइड्रोस्टेटिक और गैस दबाव की गणना का सामना करना पड़ता है। मापा दबाव के मूल्य के आधार पर, विभिन्न इकाइयों का उपयोग किया जाता है।

SI और ISS सिस्टम में, दबाव की इकाई पास्कल (Pa) है।, MKGSS प्रणाली में - kgf / cm 2 (तकनीकी वातावरण - पर)। टोरा (mm Hg), atm (भौतिक वातावरण), m पानी का उपयोग दबाव की गैर-प्रणालीगत इकाइयों के रूप में किया जाता है। कला।, और अंग्रेजी में उपाय - पाउंड / इंच 2. विभिन्न दबाव इकाइयों के बीच संबंध तालिका 10.1 में दिए गए हैं।

यांत्रिक दबाव को शरीर के इकाई सतह क्षेत्र के लंबवत कार्य करने वाले बल द्वारा मापा जाता है:

जहां पी - दबाव, केजीएफ / सेमी 2;
एफ - बल, किग्रा;
एस - क्षेत्र, सेमी 2।

उदाहरण 10.1।उस दबाव को निर्धारित करें जो गोताखोर जहाज के डेक पर और पानी के नीचे जमीन पर डालता है जब वह एक कदम उठाता है (यानी एक पैर पर खड़ा होता है)। हवा में उपकरण में एक गोताखोर का वजन 180 किलोग्राम है, और पानी के नीचे 9 किलोग्राम है। डाइविंग गैलोश के एकमात्र का क्षेत्रफल 360 सेमी 2 लिया जाता है। समाधान। 1) डाइविंग बूट द्वारा जहाज के डेक पर प्रेषित दबाव, (10.1) के अनुसार:

पी \u003d 180/360 \u003d 0.5 किग्रा / सेमी

या एसआई इकाइयों में

पी \u003d 0.5 * 0.98.10 5 \u003d 49000 पा \u003d 49 केपीए।

तालिका 10.1। दबाव की विभिन्न इकाइयों के बीच संबंध

2) गैलोश को पानी के नीचे जमीन पर गोता लगाने से प्रेषित दबाव:

या एसआई इकाइयों में

पी \u003d 0.025 * 0.98 * 10 5 \u003d 2460 पा \u003d 2.46 केपीए।

द्रव - स्थैतिक दबावतरल हर जगह सतह के लंबवत है जिस पर यह कार्य करता है, और गहराई के साथ बढ़ता है, लेकिन किसी भी क्षैतिज तल में स्थिर रहता है।

यदि तरल की सतह पर बाहरी दबाव (उदाहरण के लिए, वायु दाब) का अनुभव नहीं होता है या इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है, तो तरल के अंदर के दबाव को अतिरिक्त दबाव कहा जाता है।

जहाँ p द्रव दाब है, kgf/cm 2 ;
पी तरल का घनत्व है, जीएफ "एस 4 / सेमी 2;
जी - मुक्त गिरावट त्वरण, सेमी/एस 2 ;
वाई- विशिष्ट गुरुत्वतरल पदार्थ, किग्रा/सेमी 3 , किग्रा/ली;
एच - गहराई, एम।

यदि तरल की सतह बाहरी दबाव का अनुभव करती है तरल के अंदर दबाव

यदि वायुमंडलीय वायुदाब किसी द्रव की सतह पर कार्य करता है, तो द्रव के भीतर का दाब कहलाता है काफी दबाव(यानी शून्य से मापा गया दबाव - पूर्ण वैक्यूम):
जहाँ बी - वायुमंडलीय (बैरोमीटर का) दबाव, मिमी एचजी। कला।
व्यावहारिक गणना में ताजा पानीस्वीकार करें
वाई \u003d एल किग्रा / एल और वायुमंडलीय दबाव पी 0 \u003d 1 किग्रा / सेमी 2 \u003d \u003d 10 मीटर पानी। कला।, फिर किलोफ / सेमी 2 . में अतिरिक्त पानी का दबाव
और पूर्ण पानी का दबाव
उदाहरण 10.2।यदि बैरोमीटर का दबाव 765 मिमी एचजी है तो 150 मीटर की गहराई पर एक गोताखोर पर अभिनय करने वाले समुद्र के पानी का पूर्ण दबाव पाएं। कला।, और समुद्री जल का विशिष्ट गुरुत्व 1.024 kgf / l है।

समाधान।बैल का निरपेक्ष दबाव (10/4)

(10.6) के अनुसार निरपेक्ष दबाव का अनुमानित मूल्य
में यह उदाहरणगणना के लिए अनुमानित सूत्र (10.6) का उपयोग काफी उचित है, क्योंकि गणना त्रुटि 3% से अधिक नहीं है।

उदाहरण 10.3.पानी के नीचे स्थित वायुमंडलीय दबाव p a \u003d 1 kgf / cm 2 के तहत हवा वाली एक खोखली संरचना में, एक छेद बनाया गया जिसके माध्यम से पानी बहना शुरू हुआ (चित्र 10.1)। यदि गोताखोर अपने हाथ से इस छेद को बंद करने का प्रयास करता है तो उसे किस दबाव बल का अनुभव होगा? क्षेत्र "छेद के क्रॉस सेक्शन में 10X10 सेमी 2 है, छेद के ऊपर पानी के स्तंभ एच की ऊंचाई 50 मीटर है।

चावल। 9.20. अवलोकन कक्ष "गैलेज़ी": 1 - आँख; 2 - केबल रिकॉइल डिवाइस और केबल कट; 3 - टेलीफोन इनपुट के लिए फिटिंग; 4 - हैच कवर; 5 - ऊपरी पोरथोल; 6 - रबर अटैचमेंट रिंग; 7 - निचला पोरथोल; 8 - कैमरा बॉडी; 9 - दबाव नापने का यंत्र के साथ ऑक्सीजन सिलेंडर; 10 - आपातकालीन गिट्टी वापसी उपकरण; 11 - आपातकालीन गिट्टी; 12 - दीपक केबल; 13 - दीपक; 14 - बिजली का पंखा; 15-फोन-माइक्रोफोन; 16 - संचायक बैटरी; 17 - पुनर्योजी कार्य बॉक्स; 18 - हैच कवर पोरथोल

समाधान। उच्च्दाबाव(10.5) के अनुसार छेद में पानी

पी \u003d 0.1-50 \u003d 5 किग्रा / सेमी 2।

से गोताखोर के हाथ पर दबाव बल (10.1)

एफ \u003d एसपी \u003d 10 * 10 * 5 \u003d 500 किग्रा = 0.5 टीएफ।

पोत में निहित गैस का दबाव समान रूप से वितरित किया जाता है, अगर हम इसके वजन को ध्यान में नहीं रखते हैं, जो कि डाइविंग अभ्यास में इस्तेमाल किए गए जहाजों के आयामों को देखते हुए, एक महत्वहीन प्रभाव पड़ता है। गैस के एक स्थिर द्रव्यमान के दबाव का परिमाण उसके द्वारा व्याप्त मात्रा और तापमान पर निर्भर करता है।

एक स्थिर तापमान पर गैस के दबाव और उसके आयतन के बीच संबंध अभिव्यक्ति द्वारा स्थापित किया जाता है

पी 1 वी 1 = पी 2 वी 2 (10.7)

जहां पी 1 और पी 2 - प्रारंभिक और अंतिम निरपेक्ष दबाव, किग्रा / सेमी 2;

वी 1 और वी 2 - गैस की प्रारंभिक और अंतिम मात्रा, एल। एक स्थिर आयतन पर गैस के दबाव और उसके तापमान के बीच संबंध अभिव्यक्ति द्वारा स्थापित किया जाता है

जहां टी 1 और टी 2 प्रारंभिक और अंतिम गैस तापमान हैं, डिग्री सेल्सियस।

निरंतर दबाव में, गैस के आयतन और तापमान के बीच एक समान संबंध होता है

गैस के दबाव, आयतन और तापमान के बीच संबंध गैसीय अवस्था के संयुक्त कानून द्वारा स्थापित किया जाता है

उदाहरण 10.4।सिलेंडर की क्षमता 40 लीटर है, इसमें हवा का दबाव 150 किग्रा / सेमी 2 मैनोमीटर के अनुसार है। बेलन में मुक्त वायु का आयतन ज्ञात कीजिए, अर्थात आयतन घटकर 1 kgf/cm 2 हो गया है।

समाधान।प्रारंभिक निरपेक्ष दबाव पी \u003d 150 + 1 \u003d 151 किग्रा / सेमी 2, अंतिम पी 2 \u003d 1 किग्रा / सेमी 2, प्रारंभिक मात्रा वी 1 \u003d 40 एल। से मुक्त हवा की मात्रा (10.7)

उदाहरण 10.5। 17 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले कमरे में ऑक्सीजन सिलेंडर पर मैनोमीटर ने 200 किग्रा / सेमी 2 का दबाव दिखाया। इस सिलेंडर को डेक पर स्थानांतरित कर दिया गया था, जहां अगले दिन -11 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, इसकी रीडिंग घटकर 180 किग्रा / सेमी 2 हो गई। ऑक्सीजन लीक होने का अंदेशा था। जांचें कि क्या संदेह सही है।

समाधान।प्रारंभिक पूर्ण दबाव पी 2 \u003d 200 + 1 \u003d \u003d 201 किग्रा / सेमी 2, अंतिम पी 2 \u003d 180 + 1 \u003d 181 किग्रा / सेमी 2, प्रारंभिक तापमान टी 1 \u003d 17 डिग्री सेल्सियस, अंतिम टी 2 \ u003d -11 डिग्री सेल्सियस (10.8) से अनुमानित अंतिम दबाव

संदेह निराधार हैं, क्योंकि वास्तविक और परिकलित दबाव समान हैं।

उदाहरण 10.6।पानी के नीचे एक गोताखोर 40 मीटर की डाइविंग गहराई के दबाव में संपीड़ित 100 लीटर / मिनट हवा की खपत करता है। मुक्त हवा की प्रवाह दर निर्धारित करें (यानी, 1 किग्रा / सेमी 2 के दबाव पर)।

समाधान।(10.6) के अनुसार विसर्जन गहराई पर प्रारंभिक पूर्ण दबाव

पी 1 \u003d 0.1 * 40 \u003d 5 किग्रा / सेमी 2।

अंतिम निरपेक्ष दबाव पी 2 \u003d 1 किग्रा / सेमी 2

प्रारंभिक वायु प्रवाह Vi = l00 l/min।

(10.7) के अनुसार मुक्त वायु प्रवाह

आइए एक प्रयोग करते हैं। आइए हम एक छोटा बोर्ड लें जिसमें चार कीलें कोनों में लगी हों, और इसे रेत पर ऊपर के बिंदुओं के साथ रखें। हम इसके ऊपर एक भार डालते हैं (चित्र 81)। हम देखेंगे कि कील सिरों को केवल रेत में थोड़ा सा दबाया गया है। यदि हम बोर्ड को पलट दें और इसे फिर से (वजन के साथ) रेत पर रख दें, तो अब नाखून इसमें बहुत गहरे जाएंगे (चित्र 82)। दोनों ही मामलों में बोर्ड का वजन समान था, लेकिन प्रभाव अलग था। क्यों? विचाराधीन मामलों में पूरा अंतर यह था कि जिस सतह पर कीलें टिकी हुई थीं वह एक मामले में बड़ा था और दूसरे में छोटा था। आखिरकार, नाखूनों के सिरों ने पहले रेत को छुआ, और फिर उनके बिंदुओं को।

हम देखते हैं कि प्रभाव का परिणाम न केवल उस बल पर निर्भर करता है जिसके साथ शरीर सतह पर दबाव डालता है, बल्कि इस सतह के क्षेत्र पर भी निर्भर करता है। यह इस कारण से है कि एक व्यक्ति जो स्की पर ढीली बर्फ पर फिसलने में सक्षम है, जैसे ही वह उन्हें उतारता है, तुरंत उसमें गिर जाता है (चित्र। 83)। लेकिन यह सिर्फ क्षेत्र नहीं है। लागू बल का परिमाण भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यदि, उदाहरण के लिए, उसी पर। बोर्ड (अंजीर देखें। 81) एक और वजन डालें, फिर नाखून (समर्थन के समान क्षेत्र के साथ) रेत में और भी गहरे डूब जाएंगे।

सतह पर लंबवत लगाया गया बल कहलाता है दबाव का बलइस सतह को।

दबाव बल को दबाव से भ्रमित नहीं होना चाहिए। दबाव- यह एक भौतिक मात्रा है जो इस सतह के क्षेत्र में किसी दिए गए सतह पर लागू दबाव बल के अनुपात के बराबर है:

पी - दबाव, एफ - दबाव बल, एस - क्षेत्र।

इसलिए, दबाव को निर्धारित करने के लिए, दबाव बल को उस सतह क्षेत्र से विभाजित करना आवश्यक है जिस पर दबाव लगाया जाता है।

उसी बल के साथ, समर्थन का क्षेत्र छोटा होने पर दबाव अधिक होता है, और इसके विपरीत अधिक क्षेत्रसमर्थन, कम दबाव।

ऐसे मामलों में जहां दबाव बल सतह पर शरीर का भार है (F \u003d P \u003d mg), शरीर द्वारा लगाया गया दबाव सूत्र द्वारा पाया जा सकता है

यदि दबाव पी और क्षेत्र एस ज्ञात है, तो दबाव बल एफ निर्धारित किया जा सकता है; ऐसा करने के लिए, आपको क्षेत्र द्वारा दबाव को गुणा करना होगा:

एफ = पीएस (32.2)

दबाव बल (किसी भी अन्य बल की तरह) को न्यूटन में मापा जाता है। दबाव को पास्कल में मापा जाता है। पास्कल(1 पा) वह दबाव है जो 1 मीटर 2 की सतह पर लागू होने पर 1 एन का दबाव बल उत्पन्न करता है:

1 पा \u003d 1 एन / एम 2।

अन्य दबाव इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है - हेक्टोपास्कल (एचपीए) और किलोपास्कल (केपीए):

1 एचपीए = 100 पा, 1 केपीए = 1000 पा।

1. उदाहरण दें कि यह दर्शाता है कि बल की कार्रवाई का परिणाम उस समर्थन के क्षेत्र पर निर्भर करता है जिस पर यह बल कार्य करता है। 2. स्कीयर बर्फ में क्यों नहीं गिरता? 3. एक कुंद बटन की तुलना में एक तेज बटन लकड़ी में अधिक आसानी से क्यों जाता है? 4. दाब किसे कहते हैं? 5. आप दबाव की किन इकाइयों को जानते हैं? 6. दबाव और दबाव बल में क्या अंतर है? 7. दबाव और उस सतह क्षेत्र को जानकर, जिस पर बल लगाया जाता है, आप दबाव बल का पता कैसे लगा सकते हैं?