Tryckdefinition, enheter och exempel

I vetenskap, tryck är en mätning av kraften per enhetsarea. De SI-enhet av tryck är pascal (Pa), vilket motsvarar N / m² (newton per kvadratmeter).

Om du hade 1 Newton (1 N) kraft fördelad över 1 kvadratmeter (1 m)²), då är resultatet 1 N / 1 m² = 1 N / m² = 1 Pa. Detta antar att kraften riktas vinkelrätt mot ytan.

Om du ökade mängden kraft men applicerade den på samma område skulle trycket öka proportionellt. En 5 N kraft fördelad över samma 1 kvadratmeter yta skulle vara 5 Pa. Men om du också expanderar kraften, skulle du upptäcka att trycket ökar i en omvänd proportion till området ökar.

Om du hade 5 N kraft fördelad på 2 kvadratmeter, skulle du få 5 N / 2 m² = 2,5 N / m² = 2,5 Pa.

En bar är en annan metrisk tryckenhet, även om det inte är SI-enheten. Det definieras som 10 000 Pa. Det skapades 1909 av den brittiska meteorologen William Napier Shaw.

Atmosfärstryck, ofta anges som p_en, är trycket från jordens atmosfär. När du står ute i luften, är atmosfärstrycket den genomsnittliga kraften i all luften över och runt dig som skjuter in på kroppen.

Medelvärdet för atmosfärstrycket vid havsnivån definieras som 1 atmosfär eller 1 atm. Med tanke på att detta är ett genomsnitt av en fysisk mängd kan storleken förändras över tid baserat på mer exakt mätning metoder eller möjligen på grund av faktiska förändringar i miljön som kan ha en global påverkan på det genomsnittliga trycket på atmosfär.

• 1 Pa = 1 N / m²
• 1 bar = 10 000 Pa
• 1 atm ≈ 1,013 × 10⁵ Pa = 1,013 bar = 1013 millibar

Det allmänna begreppet tvinga behandlas ofta som om det agerar på ett objekt på ett idealiserat sätt. (Detta är faktiskt vanligt för de flesta saker inom vetenskapen, och särskilt fysik, som vi skapar idealiserade modeller att lyfta fram de fenomen som vi sättar särskild uppmärksamhet åt och ignorera så många andra fenomen som vi rimligen kan.) I denna idealiserade strategi, om vi säger att en kraft verkar på ett föremål, vi drar en pil som indikerar styrkans riktning och agerar som om kraften allt sker på den punkten.

Men i verkligheten är det aldrig så enkelt. Om du trycker på en spak med handen fördelas kraften faktiskt över din hand och trycker mot spaken som är fördelad över det området på spaken. För att göra sakerna ännu mer komplicerade i denna situation är kraften nästan säkert inte fördelad jämnt.

Det är här trycket spelar in. Fysiker tillämpar begreppet tryck för att inse att en kraft är fördelad över ett ytområde.

Även om vi kan prata om tryck i olika sammanhang, var en av de tidigaste formerna där konceptet diskuterades inom vetenskapen att överväga och analysera gaser. Väl före termodynamikens vetenskap formaliserades på 1800-talet, var det erkänt att gaser, när de värmdes, applicerade en kraft eller tryck på föremålet som innehöll dem. Uppvärmd gas användes för luftning av luftballonger med början i Europa på 1700-talet, och kineserna och andra civilisationer hade gjort liknande upptäckter långt innan det. På 1800-talet såg också ångmotorns framkomst (som visas i den tillhörande bilden), som använder trycket byggd upp i en panna för att generera mekanisk rörelse, såsom den som behövs för att flytta en flodbåt, tåg eller fabrik vävstol.

Detta tryck fick sin fysiska förklaring med kinetisk teori om gaser, där forskare insåg att om en gas innehöll en mängd olika partiklar (molekyler), så kunde detekterade trycket fysiskt representeras av de genomsnittliga rörelserna för dessa partiklar. Detta tillvägagångssätt förklarar varför tryck är nära besläktat med begreppen värme och temperatur, som också definieras som rörelse hos partiklar med hjälp av den kinetiska teorin. Ett särskilt fall av intresse för termodynamik är ett isobarisk process, som är en termodynamisk reaktion där trycket förblir konstant.

Redigerad av Anne Marie Helmenstine, Ph.D.