Druck (das Symbol: p) ist die Kraft pro Einheitsgebiet, das in einer Richtungssenkrechte auf die Oberfläche eines Gegenstands angewandt ist. Maß-Druck (auch buchstabierter Eichmaß-Druck) ist der Druck hinsichtlich des lokalen atmosphärischen oder umgebenden Drucks.

Definition

Druck ist die Wirkung einer auf eine Oberfläche angewandten Kraft. Druck ist der Betrag der Kraft, die pro Einheitsgebiet handelt. Das Symbol des Drucks ist p.

Formel

Mathematisch:

:

wo:

:p ist der Druck,

:F ist die normale Kraft,

:A ist das Gebiet der Fläche auf dem Kontakt

Druck ist eine Skalarmenge. Es verbindet das Vektor-Oberflächenelement (ein Vektor, der zur Oberfläche normal ist) mit der normalen Kraft, die ihm folgt. Der Druck ist die unveränderliche Skalarproportionalität, der die zwei normalen Vektoren verbindet:

:

Minus das Zeichen kommt aus der Tatsache, dass die Kraft zum Oberflächenelement, während die normalen äußeren Vektor-Punkte betrachtet wird.

Es ist (obwohl ziemlich üblich) falsch zu sagen, dass "der Druck in solch oder solche Richtung geleitet wird". Der Druck, als ein Skalar, hat keine Richtung. Es ist die Kraft, die durch die vorherige Beziehung zur Menge gegeben ist, die eine Richtung, nicht den Druck hat. Wenn wir die Orientierung des Oberflächenelements ändern, ändert sich die Richtung der normalen Kraft entsprechend, aber der Druck bleibt dasselbe.

Druck wird festen Grenzen oder über willkürliche Abteilungen von Flüssigkeit übersandt, die zu diesen Grenzen oder Abteilungen an jedem Punkt normal ist. Es ist ein grundsätzlicher Parameter in der Thermodynamik, und es ist zum Volumen verbunden.

Einheiten

Die SI-Einheit für den Druck ist das Pascal (Pennsylvanien), das Ein-Newton-ProQuadratmeter gleich ist (N/m oder Kg · M · s). Dieser spezielle Name für die Einheit wurde 1971 hinzugefügt; davor wurde der Druck im SI einfach als N/m ausgedrückt.

NICHTSI-Maßnahmen wie Pfunde pro Quadratzoll und Bars werden in einigen Teilen der Welt in erster Linie in den Vereinigten Staaten von Amerika verwendet. Die cgs Einheit des Drucks ist der barye (ba), gleich 1 dyn · Cm oder 0.1 Papa. Druck wird manchmal in grams-force/cm, oder als Kg/Cm und ähnlich ausgedrückt, ohne die Kraft-Einheiten richtig zu identifizieren. Aber das Verwenden des Namenkilogramms, des Gramms, der Kilogramm-Kraft oder der Gramm-Kraft (oder ihre Symbole) als Einheiten der Kraft wird im SI ausdrücklich verboten. Die technische Atmosphäre (Symbol: An) ist 1 kgf/cm (14.223 psi).

Da ein System unter dem Druck Potenzial hat, um Arbeit an seinen Umgebungen durchzuführen, ist Druck ein Maß der potenziellen Energie, die pro in J gemessenes Einheitsvolumen versorgt ist · M, verbunden mit der Energiedichte.

Einige Meteorologen bevorzugen den hectopascal (hPa) für den atmosphärischen Luftdruck, der zum älteren Einheitsmillibar (mbar) gleichwertig ist. Ähnlicher Druck wird in kilopascals (kPa) in den meisten anderen Feldern gegeben, wo das hecto-Präfix selten verwendet wird. Der Zoll Quecksilber wird noch in den Vereinigten Staaten verwendet. Meereskundler messen gewöhnlich Unterwasserdruck in decibars (dbar), weil eine Zunahme im Druck von 1 dbar einer Zunahme eingehend 1 Meters ungefähr gleich ist. Sporttaucher verwenden häufig eine manometrische Faustregel: Der durch 10-Meter-Tiefe von Wasser ausgeübte Druck ist einer Atmosphäre ungefähr gleich. Die Zunahme im Druck an 34 Fuß Süßwasser oder 33 Fuß Seewasser ist ein atm.

Die Normatmosphäre (atm) ist eine feststehende Konstante. Es ist dem typischen Luftdruck am Erdmittelmeeresspiegel ungefähr gleich und wird wie folgt definiert:

:standard-Atmosphäre = 101,325 Papa = 101.325 kPa = 1,013.25 hPa.

Weil Druck durch seine Fähigkeit allgemein gemessen wird, eine Säule von Flüssigkeit in einem Manometer zu versetzen, wird Druck häufig als eine Tiefe einer besonderen Flüssigkeit (z.B, Zentimeter Wasser, Mm oder Zoll Quecksilber) ausgedrückt. Die allgemeinsten Wahlen sind Quecksilber (Hg) und Wasser; Wasser ist nichttoxisch und sogleich verfügbar, während die hohe Speicherdichte von Quecksilber einer kürzeren Säule (und so ein kleineres Manometer) erlaubt, verwendet zu werden, um einen gegebenen Druck zu messen. Der Druck, der durch eine Säule von Flüssigkeit der Höhe h und Dichte ρ ausgeübt ist, wird durch die hydrostatische Druck-Gleichung gegeben. Flüssige Dichte und lokaler Ernst können sich von einem Lesen bis einen anderen abhängig von lokalen Faktoren ändern, so definiert die Höhe einer flüssigen Säule Druck genau nicht. Wenn Millimeter Quecksilber oder Zoll Quecksilber heute angesetzt werden, basieren diese Einheiten auf einer physischen Säule von Quecksilber nicht; eher sind ihnen genaue Definitionen gegeben worden, die in Bezug auf SI-Einheiten ausgedrückt werden können. Ein mmHg (Millimeter Quecksilber) ist einem torr gleich. Die wasserbasierten Einheiten hängen noch von der Dichte von Wasser, einem gemessenen, aber nicht definiert, Menge ab. Auf diese manometrischen Einheiten wird noch in vielen Feldern gestoßen. Blutdruck wird in Millimetern Quecksilber im grössten Teil der Welt gemessen, und der Lungendruck in Zentimeter Wasser ist noch üblich.

Maß-Druck wird häufig in Einheiten mit 'g' angehangen, z.B 'kPag' oder 'psig' gegeben, und Einheiten für Maße des absoluten Drucks werden manchmal eine Nachsilbe gegeben, um Verwirrung, zum Beispiel 'kPaa', 'psia' zu vermeiden. Jedoch empfiehlt das Nationale US-Institut für Standards und Technologie, dass, um Verwirrung zu vermeiden, irgendwelche Modifikatoren stattdessen auf die Menge angewandt werden, die aber nicht die Einheit des Maßes Zum Beispiel wird misst, aber nicht.

Differenzialdruck wird in Einheiten mit angehangenem 'd' ausgedrückt; dieser Typ des Maßes ist nützlich, wenn er auf Robbenjagd gehende Leistung denkt, oder ob sich eine Klappe öffnen oder schließen wird.

Jetzt oder schließen früher populäre Druck-Einheiten den folgenden ein:

• Atmosphäre (atm)
• manometrische Einheiten:
• Zentimeter, Zoll und Millimeter Quecksilber (torr)
• Höhe der gleichwertigen Säule von Wasser, einschließlich des Millimeters (Mm HO), Zentimeter (Cm HO), Meter, Zoll und Fuß Wasser
• übliche Einheiten:
• Schläfchen, Tonne-Kraft (kurz), Tonne-Kraft (lange), Pfund-Kraft, Unze-Kraft und poundal pro Quadratzoll
• Tonne-Kraft (kurz), und Tonne-Kraft (lange) pro Quadratzoll
• NICHTSI metrische Einheiten:
• Bar, decibar, Millibar
• Kilogramm-Kraft oder kilopond, pro Quadratzentimeter (technische Atmosphäre)
• Gramm-Kraft und Tonne-Kraft (Metertonne-Kraft) pro Quadratzentimeter
• barye (Dyn pro Quadratzentimeter)
• Kilogramm-Kraft und Tonne-Kraft pro Quadratmeter
• sthene pro Quadratmeter (pieze)

Beispiele

Als ein Beispiel des unterschiedlichen Drucks kann ein Finger gegen eine Wand gedrückt werden, ohne jeden anhaltenden Eindruck zu machen; jedoch kann derselbe Finger, eine Reißzwecke stoßend, die Wand leicht beschädigen. Obwohl die auf die Oberfläche angewandte Kraft dasselbe ist, wendet die Reißzwecke mehr Druck an, weil der Punkt diese Kraft in ein kleineres Gebiet konzentriert. Druck wird festen Grenzen oder über willkürliche Abteilungen von Flüssigkeit übersandt, die zu diesen Grenzen oder Abteilungen an jedem Punkt normal ist. Verschieden von Betonung wird Druck als eine Skalarmenge definiert.

Ein anderes Beispiel ist von einem allgemeinen Messer. Wenn wir versuchen, eine Frucht mit der flachen Seite zu schneiden, wird sie offensichtlich nicht schneiden. Aber wenn wir die dünne Seite nehmen, wird sie glatt schneiden. Der Grund besteht darin, dass die flache Seite eine größere Fläche (weniger Druck) hat, und so schneidet es die Frucht nicht. Wenn wir die dünne Seite nehmen, wird die Fläche reduziert, und so schneidet es die Frucht leicht und schnell. Das ist ein Beispiel einer praktischen Anwendung des Drucks.

Der Anstieg des Drucks wird die Kraft-Dichte genannt. Für Benzin wird Druck manchmal nicht als ein absoluter Druck, aber hinsichtlich des atmosphärischen Drucks gemessen; solche Maße werden Maß-Druck genannt. Ein Beispiel davon ist der Luftdruck in einem Kraftfahrzeugreifen, der, wie man sagen könnte, "220 kPa/32 psi" war, aber wirklich 220 kPa/32 psi über dem atmosphärischen Druck ist. Da atmosphärischer Druck auf Meereshöhe ungefähr 100 kPa/14.7 psi ist, ist der absolute Druck im Reifen deshalb ungefähr 320 kPa/46.7 psi. In der technischen Arbeit wird das "ein Maß-Druck von 220 kPa/32 psi" geschrieben. Wo Raum, solcher als auf Druckmessern, Namentellern, Graph-Etiketten und Tabellenkopfstücken beschränkt wird, wird der Gebrauch eines Modifikators in Parenthesen, solcher als "kPa (Maß)" oder "kPa (absolut)", erlaubt. IM NICHTSI technische Arbeit wird ein Maß-Druck von 32 psi manchmal als "32 psig" und ein absoluter Druck als "32 psia" geschrieben, obwohl die anderen darüber erklärten Methoden vermeiden anzuhaften, werden Charaktere zur Einheit des Drucks bevorzugt.

Maß-Druck ist das relevante Maß des Drucks, wo auch immer man sich für die Betonung auf Lagerungsbehältern und den Sondieren-Bestandteilen von Strömungslehre-Systemen interessiert. Jedoch, wann auch immer Eigenschaften der Gleichung des Staates, wie Dichten oder Änderungen in Dichten, berechnet werden müssen, muss Druck in Bezug auf ihre absoluten Werte ausgedrückt werden. Zum Beispiel, wenn der atmosphärische Druck 100 kPa ist, ist ein Benzin (wie Helium) an 200 kPa (Maß) (300 kPa [absolut]) um 50 % dichter als dasselbe Benzin an 100 kPa (Maß) (200 kPa [absolut]). Sich auf Maß-Werte konzentrierend, könnte man falsch beschließen, dass die erste Probe zweimal die Dichte der zweiten hatte.

Skalarnatur

In einem statischen Benzin scheint das Benzin als Ganzes nicht sich zu bewegen. Die individuellen Moleküle des Benzins sind jedoch in der unveränderlichen zufälligen Bewegung. Weil wir uns mit einer äußerst hohen Zahl von Molekülen befassen, und weil die Bewegung der individuellen Moleküle in jeder Richtung zufällig ist, entdecken wir keine Bewegung. Wenn wir das Benzin innerhalb eines Behälters einschließen, entdecken wir einen Druck im Benzin von den Molekülen, die mit den Wänden unseres Behälters kollidieren. Wir können die Wände unseres Behälters überall innerhalb des Benzins stellen, und die Kraft pro Einheitsgebiet (der Druck) ist dasselbe. Wir können die Größe unseres "Behälters" unten zu einem ungeheuer kleinen Punkt zusammenschrumpfen lassen, und der Druck hat einen einzelnen Wert an diesem Punkt. Deshalb ist Druck eine Skalarmenge, nicht eine Vektor-Menge. Es hat Umfang, aber keinen damit vereinigten Richtungssinn. Druck handelt in allen Richtungen an einem Punkt innerhalb eines Benzins. An der Oberfläche eines Benzins handelt die Druck-Kraft Senkrechte (im richtigen Winkel) zur Oberfläche.

Eine nah zusammenhängende Menge ist der Spannungstensor σ, der die Vektor-Kraft F mit dem Vektor-Gebiet über verbindet

:

Dieser Tensor kann in einen Skalarteil (Druck) zerteilt werden, und ein traceless Tensor-Teil mähen. Der scheren Tensor gibt die Kraft in der Richtungsparallele zur Oberfläche gewöhnlich wegen klebriger oder Reibungskräfte. Der Spannungstensor wird manchmal den Druck-Tensor genannt, aber im folgenden wird sich der Begriff "Druck" nur auf den Skalardruck beziehen.

Gemäß der Theorie der allgemeinen Relativität vergrößert Druck die Kraft eines Schwerefeldes (sieh Betonungsenergie-Tensor), und trägt so zur Massenenergie-Ursache des Ernstes bei. Diese Wirkung ist am täglichen Druck unbemerkenswert, aber ist in Neutronensternen bedeutend, obwohl sie nicht experimentell geprüft worden ist.

Typen

Flüssiger Druck

Flüssiger Druck ist der Druck an einem Punkt innerhalb einer Flüssigkeit, wie Wasser oder Luft.

Flüssiger Druck kommt in einer von zwei Situationen vor:

</ol>

</ol> </ol>

Dem Druck in offenen Bedingungen kann gewöhnlich als der Druck in "statischen" oder nichtbewegenden Bedingungen näher gekommen werden (sogar im Ozean, wo es Wellen und Ströme gibt), weil die Bewegungen nur unwesentliche Änderungen im Druck schaffen. Solche Bedingungen richten sich nach Grundsätzen der flüssigen Statik. Der Druck an jedem gegebenen Punkt einer nichtbewegenden (statischen) Flüssigkeit wird den hydrostatischen Druck genannt.

Geschlossene Körper von Flüssigkeit sind entweder "statisch", wenn sich die Flüssigkeit, oder "dynamisch" nicht bewegt, wenn sich die Flüssigkeit als entweder in einer Pfeife oder durch das Zusammendrücken einer Luftlücke in einem geschlossenen Behälter bewegen kann. Der Druck in geschlossenen Bedingungen richtet sich nach den Grundsätzen der flüssigen Dynamik.

Die Konzepte des flüssigen Drucks werden den Entdeckungen von Blaise Pascal und Daniel Bernoulli vorherrschend zugeschrieben. Die Gleichung von Bernoulli kann in fast jeder Situation verwendet werden, um den Druck an jedem Punkt in einer Flüssigkeit zu bestimmen. Die Gleichung macht einige Annahmen über die Flüssigkeit wie die Flüssigkeit, die ideal ist und incompressible. Eine ideale Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, in der es keine Reibung gibt, ist es inviscid, Nullviskosität. Die Gleichung wird zwischen irgendwelchen zwei Punkten in einem System geschrieben, die dieselbe Flüssigkeit enthalten.

:wo:

:p = Druck der Flüssigkeit

:γ = ρg = Dichte · Beschleunigung des Ernstes = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit.

:v = Geschwindigkeit der Flüssigkeit

:g = Beschleunigung des Ernstes

:z = Erhebung

: = Druck führen an

: = Geschwindigkeit führen an

Anwendungen

• Artesischer Brunnen
• Blutdruck
• Hydraulischer Haupt-
• Pflanzenzellgeschwollenheit
• Pythagoreische Tasse

Explosion oder Verpuffungsdruck

Explosion oder Verpuffungsdruck sind das Ergebnis des Zündens von explosivem Benzin, Nebeln, stauben Suspendierungen in unbegrenzten und beschränkten Räumen ab/lüften.

Negativer Druck

Während Druck im Allgemeinen, positiv ist, gibt es mehrere Situationen, in denen auf negativen Druck gestoßen werden kann:

Wenn

• man sich im Verwandten (Maß) Druck befasst. Zum Beispiel kann ein absoluter Druck von 80 kPa als ein Maß-Druck von 21 kPa (d. h., 21 kPa unter einem atmosphärischen Druck von 101 kPa) beschrieben werden.
• Wenn attraktive Kräfte (z.B, Kräfte von van der Waals) zwischen den Partikeln einer Flüssigkeit abstoßende Kräfte überschreiten. Solche Drehbücher sind allgemein nicht stabil, da die Partikeln zusammen näher rücken werden, bis abstoßende Kräfte attraktive Kräfte erwägen. Negativer Druck besteht im Transpirationsziehen von Werken, und ist an Ansaugen-Wasser noch höher gewöhnt als die zehn Meter, dass es sich in einem reinen Vakuum erhebt.
• Die Wirkung von Casimir kann eine kleine attraktive Kraft wegen Wechselwirkungen mit der Vakuumenergie schaffen; diese Kraft wird manchmal "Vakuumdruck" genannt (um mit dem negativen Maß-Druck eines Vakuums nicht verwirrt zu sein).
• Je nachdem, wie die Orientierung einer Oberfläche gewählt wird, kann derselbe Vertrieb von Kräften entweder als ein positiver Druck entlang einer Oberfläche normal, oder als ein negativer Druck beschrieben werden, der entlang der entgegengesetzten normalen Oberfläche handelt.
• In der kosmologischen Konstante.

Stagnationsdruck

Stagnationsdruck ist der Druck, den eine Flüssigkeit ausübt, wenn es gezwungen wird aufzuhören sich zu bewegen. Folglich, obwohl ein flüssiges Bewegen mit der höheren Geschwindigkeit einen niedrigeren statischen Druck haben wird, kann es einen höheren Stagnationsdruck, wenn gezwungen, zu einem Stillstand haben. Statischer Druck und Stagnationsdruck sind durch die Machzahl der Flüssigkeit verbunden. Außerdem kann es Unterschiede im Druck wegen Unterschiede in der Erhebung (Höhe) der Flüssigkeit geben. Sieh die Gleichung von Bernoulli (Zeichen: Die Gleichung von Bernoulli bewirbt sich nur um incompressible, inviscid Fluss).

Der Druck einer bewegenden Flüssigkeit kann mit einer Tube von Pitot oder einer seiner Schwankungen wie eine Kieler Untersuchung oder Kobra-Untersuchung gemessen werden, die mit einem Manometer verbunden ist. Je nachdem, wo die Einlasslöcher auf der Untersuchung gelegen werden, kann sie statischen Druck oder Stagnationsdruck messen.

Oberflächendruck

Es gibt ein zweidimensionales Analogon des Drucks - die seitliche Kraft pro Einheitslänge, die an eine Liniensenkrechte zur Kraft angewandt ist.

Oberflächendruck wird durch π angezeigt und teilt viele ähnliche Eigenschaften mit dem dreidimensionalen Druck. Eigenschaften von Oberflächenchemikalien können durch das Messen von Isothermen des Drucks/Gebiets als das zweidimensionale Analogon des Gesetzes von Boyle bei der unveränderlichen Temperatur untersucht werden.

:

Druck eines idealen Benzins

In einem idealen Benzin haben Moleküle kein Volumen und wirken nicht aufeinander. Druck ändert sich geradlinig mit der Temperatur, dem Volumen und der Menge gemäß dem idealen Gasgesetz,

:wo:

:P ist der absolute Druck des Benzins

:n ist der Betrag der Substanz

:T ist die absolute Temperatur

:V ist das Volumen

:R ist die ideale Gaskonstante.

Echtes Benzin stellt eine kompliziertere Abhängigkeit von den Variablen des Staates aus.

Dampf-Druck

Dampf-Druck ist der Druck eines Dampfs im thermodynamischen Gleichgewicht mit seinem kondensierten führt ein geschlossenes System stufenweise ein. Alle Flüssigkeiten und Festkörper haben eine Tendenz, in eine gasartige Form zu verdampfen, und das ganze Benzin hat eine Tendenz, sich zurück zu ihrer flüssigen oder festen Form zu verdichten.

Der atmosphärische Druck-Siedepunkt einer Flüssigkeit (auch bekannt als der normale Siedepunkt) sind die Temperatur, bei der der Dampf-Druck dem umgebenden atmosphärischen Druck gleichkommt. Mit jeder zusätzlichen Zunahme in dieser Temperatur wird der Dampf-Druck genügend, um atmosphärischen Druck zu überwinden und die Flüssigkeit zu heben, um Dampf-Luftblasen innerhalb des Hauptteils der Substanz zu bilden. In der Flüssigkeit tiefere Luftblase-Bildung verlangt einen höheren Druck, und deshalb höhere Temperatur, weil der flüssige Druck über dem atmosphärischen Druck zunimmt, wie die Tiefe zunimmt.

Der Dampf-Druck, dass ein einzelner Bestandteil in einer Mischung zum Gesamtdruck im System beiträgt, wird teilweisen Dampf-Druck genannt.

Flüssiger Druck oder Druck an der Tiefe

Verwendet mit flüssigen Säulen der unveränderlichen Dichte oder an einer Tiefe innerhalb einer Substanz (Beispiel: Druck an 20 km Tiefe in der Erde).

:wo:

:P ist Druck

:g ist Ernst an der Oberfläche, Material zu überziehen

:ρ ist Dichte von Flüssigkeit oder überziehendem Material

:h ist Höhe von Flüssigkeit oder Tiefe innerhalb einer Substanz

Siehe auch

• Atmosphärischer Druck
• Blutdruck
• Das Gesetz von Boyle
• Vereinigtes Gasgesetz
• Konvertierung von Einheiten
• Kritischer Punkt (Thermodynamik)
• Dynamischer Druck
• Hydraulik
• Innerer Druck
• Kinetische Theorie
• Mikrofon
• Größenordnungen (Druck)
• Teilweiser Druck
• Druck-Maß
• Druck-Sensor
• Gesunder Druck
• Das Herausspritzen kann
• Zeitachse der Temperatur und Druck-Maß-Technologie
• Einheitskonvertierung durch das Faktor-Etikett
• Vakuum
• Vakuumpumpe
• Vertikale Druck-Schwankung

Referenzen

Links

• Einführung in die flüssige Statik und Dynamik auf dem Projekt PHYSNET
• Druck, der eine Skalarmenge ist
• Online-Druck-Konverter für 52 verschiedene Druck-Einheiten