I vitenskap, press er en måling av kraften per arealenhet. De SI-enhet av trykk er pascal (Pa), som tilsvarer N / m2 (newton per kvadratmeter).
Grunneksempel
Hvis du hadde 1 Newton (1 N) styrke fordelt på 1 kvadratmeter (1 moh)2), da er resultatet 1 N / 1 m2 = 1 N / m2 = 1 Pa. Dette forutsetter at kraften er rettet vinkelrett mot overflatearealet.
Hvis du økte mengden kraft, men påførte den over det samme området, ville trykket øke proporsjonalt. En 5 N styrke fordelt på det samme arealet på 1 kvadratmeter vil være 5 Pa. Hvis du også utvidet kraften, vil du oppdage at trykket øker i en omvendt andel til arealøkningen.
Hvis du hadde 5 N styrke fordelt på 2 kvadratmeter, ville du fått 5 N / 2 m2 = 2,5 N / m2 = 2,5 Pa.
Trykk enheter
En stolpe er en annen metrisk trykkenhet, selv om det ikke er SI-enheten. Det er definert som 10 000 Pa. Det ble opprettet i 1909 av den britiske meteorologen William Napier Shaw.
Atmosfærisk trykk, ofte kjent som pen, er trykket fra jordas atmosfære. Når du står ute i lufta, er atmosfæretrykket den gjennomsnittlige kraften til all luften over og rundt deg som presser inn på kroppen din.
Gjennomsnittsverdien for atmosfæretrykket ved havnivået er definert som 1 atmosfære, eller 1 atm. Gitt at dette er et gjennomsnitt av en fysisk mengde, kan størrelsesorden endre seg over tid basert på mer presis måling metoder eller muligens på grunn av faktiske endringer i miljøet som kan ha en global innvirkning på det gjennomsnittlige trykket til stemning.
- 1 Pa = 1 N / m2
- 1 bar = 10.000 Pa
- 1 atm ≈ 1.013 × 105 Pa = 1,013 bar = 1013 millibar
Hvordan trykk fungerer
Det generelle konseptet av makt blir ofte behandlet som om det fungerer på et objekt på en idealisert måte. (Dette er faktisk vanlig for det meste innen vitenskap, og spesielt fysikk, som vi lager idealiserte modeller å fremheve fenomenene vi på en måte tar spesiell oppmerksomhet til og ignorere så mange andre fenomener som vi med rimelighet kan.) I denne idealiserte tilnærmingen, hvis vi sier at en kraft virker på et objekt, vi tegner en pil som indikerer styrkenes retning, og fungerer som om kraften alle foregår på det tidspunktet.
Men i virkeligheten er ting aldri så enkelt. Hvis du trykker på en spak med hånden, er kraften faktisk fordelt over hånden din og skyver mot spaken fordelt over det området av spaken. For å gjøre ting enda mer komplisert i denne situasjonen er styrken nesten helt sikkert ikke fordelt jevnt.
Det er her presset spiller inn. Fysikere bruker pressbegrepet for å erkjenne at en kraft er fordelt over et overflateareal.
Selv om vi kan snakke om press i en rekke sammenhenger, var en av de tidligste formene konseptet ble diskutert i vitenskapen i å vurdere og analysere gasser. Vel før termodynamikkens vitenskap ble formalisert på 1800-tallet, ble det kjent at gasser, når de varmet opp, påførte en kraft eller trykk på gjenstanden som inneholdt dem. Oppvarmet gass ble brukt til levitering av varmluftsballonger som startet i Europa på 1700-tallet, og kineserne og andre sivilisasjoner hadde gjort lignende funn i god tid før det. På 1800-tallet så også dampmaskinens fremkomst (som avbildet i det tilhørende bildet), som bruker trykket bygget opp i en kjele for å generere mekanisk bevegelse, slik som det som trengs for å flytte en elvebåt, tog eller fabrikk vevstol.
Dette presset fikk sin fysiske forklaring med kinetisk teori om gasser, der forskere innså at hvis en gass inneholdt et bredt utvalg av partikler (molekyler), så kan detekterte trykket bli representert fysisk av gjennomsnittlig bevegelse av disse partiklene. Denne tilnærmingen forklarer hvorfor trykk er nært knyttet til begrepene varme og temperatur, som også er definert som bevegelse av partikler ved bruk av kinetisk teori. Et spesielt tilfelle av interesse for termodynamikk er et isobarisk prosess, som er en termodynamisk reaksjon der trykket forblir konstant.
Redigert av Anne Marie Helmenstine, ph.d.