Absolutformeldruck, wie er berechnet wird, Beispiele, Übungen

Der absoluter Druck Es ist derjenige, der im Vergleich zur absoluten Leere gemessen wird, daher ist es immer eine positive Menge. Dies ist sinnvoll, da es im Vakuum unabhängig von der Stärke gibt, und folglich gibt es keinen Druck.

Andererseits wird der relative Druck immer in Bezug auf einen anderen gemessen, der als Referenz genommen wird. Dies ist der üblichste, der die gasförmige Masse an die Erde ausübt: unsere Atmosphäre, da wir immer ihm unterliegen.

Abbildung 1. Der absolute Druck wird immer in Bezug auf Vakuum gemessen. Quelle: f. Zapata.

Aus diesem Grund werden die meisten Instrumente zur Messung des Drucks verwendet, genannt Druckmessgeräte, Sie werden so kalibriert, dass Null genau dem atmosphärischen Druck entspricht.

Der atmosphärische Druck wird definiert als die Kraft pro Flächeneinheit, die von der Erde ausgeübt wird.

Wenn wir beispielsweise Instrumente wie ein Druckmesser für Reifen verwenden, ist das Unterschied zwischen dem Reifendruck und dem, der die Atmosphäre ausübt. Es gibt jedoch auch Instrumente, um den absoluten Druck zu messen Barometer.

Ls p_Ab Der absolute Druck, p_Geldautomat Standard atmosphärischer Druck (auf Meereshöhe) und p_Mann  (oder in Englisch p_Gage) Diejenige, die die Manometer misst, ist die Beziehung zwischen ihnen:

P_Ab = P_Geldautomat + P_Mann

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Wie wird der absolute Druck berechnet??

Da die Barometer die Instrumente sind, die den absoluten Druck messen, wird es manchmal genannt Luftdruck. Es ist sehr einfach.

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Es sollte klargestellt werden, dass der atmosphärische Druck je nach Ort der Erde, an dem er gemessen wird, variiert, da er von Höhe, Temperatur und anderen klimatischen Bedingungen abhängt. Der Standardwert von p_Geldautomat In Pascal ist es 101325 PA, was normal ist, dass es im Bereich von 96000 bis 105000 PA variiert.

Wenn eine Flüssigkeit einen manometrischen Druck von 65000 PA in Bezug auf den atmosphärischen Druck hat, bedeutet dies, dass der absolute Druck gemäß der vorherigen Gleichung beträgt:

P_Abs = 65000 + 101325 pa = 166325 pa.

- Atmosphärische Druckmessung

Der atmosphärische Druck wird mit einem Barometer gemessen, ein Apparat, der 1643 vom italienischen Physiker und Assistenten von Galileo, Evangelist Torricelli (1608-1647) erfunden wurde, erfunden.

In seinem berühmten Experiment füllte Torricelli ein Quecksilberrohr mit einer Länge von mehr als 762 mm und hielt es auf einem offenen Behälter auf, ebenfalls voller Quecksilber.

Der Wissenschaftler beobachtete, dass die flüssige Säule immer auf eine bestimmte H -Höhe gestiegen ist und ein Vakuum außer dem Vorhandensein einer geringen Menge Quecksilberdampfs hinterließ.

Diese Höhe H ist proportional zum Druck P an der Basis der flüssigen Säule:

H = P/γ_Hg

Wo γ_Hg Es ist das spezifische Gewicht des Quecksilbers, definiert als Gewicht pro Volumeneinheit oder auch als Produkt der Dichte durch die Beschleunigung der Schwerkraft G. Der atmosphärische Druck wäre die Summe des Quecksilberdampfdrucks an der Oberseite des Rohrs und der Druck P, aber der erste ist so klein, dass P in der Praxis P mit P zusammenfällt_Geldautomat.

Daher:

H = p_Geldautomat/γ_Hg → p_Geldautomat = γ_Hg x h

Torricelli beobachtete, dass die Höhe der Säule bei 760 mm gehalten wurde und wusste, dass die Dichte des Quecksilbers 13600 kg/m beträgt³ Und die Beschleunigung der Schwerkraft ist 9.91 m/s², Es wird erhalten, dass der atmosphärische Druck wert ist:

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P_Geldautomat = γ_Hg x H = 13600 x 9.8 x 0.760 pa = 101293 pa.

- Einheiten für den atmosphärischen Druck

Andere Werte für den atmosphärischen Druck in verschiedenen Einheiten sind 1.013 bar = 1013 Millibares = 14.70 lb/in² (Pfund pro Quadratzoll oder Psi, gemeinsame Verwendung in englischsprachiger Länder).

Es gibt auch eine Einheit, die ihren Wert als Referenz nimmt, genauso genannt Atmosphäre, so diese 1 Atmosphäre (abgekürzte Geldautomat) äquivalent zu 101293 pa.

Der atmosphärische Druck kann auch direkt in MM von Hg, einer Einheit, die heute als Torr bekannt ist, zu Ehren des Evangelisten Torricelli exprimiert werden.

Figur 2. Quecksilbersäulenbarometer. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Höhe der Quecksilbersäule unterscheidet sich je nach Ort, daher führt sie zu einem unterschiedlichen Wert von p_Geldautomat. Zum Beispiel in einigen Städten in Lateinamerika, die sich in verschiedenen Höhen über dem Meeresspiegel befinden:

-Mexiko -Stadt: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Beispiele

- Lebewesen auf der Erde sind an den atmosphärischen Druck angepasst, was ein absoluter Druck ist, der durch das Gewicht der Gase verursacht wird, aus denen die Atmosphäre besteht. Obwohl wir es nicht als Kraft über uns wahrnehmen, besteht dieser Druck und ist notwendig, um das Leben zu erhalten, wie wir es kennen.

- Das absolute Druckkonzept wird kontinuierlich bei der Untersuchung des Klimas und der terrestrischen Atmosphäre sowie beim Barometern -Design verwendet.

- Ein weiteres Beispiel für die Verwendung des absoluten Drucks besteht darin, die Höhe des Flugzeugs mit dem Höhenmesser zu bestimmen. Da der atmosphärische Druck Variationen mit der Höhe erfährt, ist es keine gute Idee, ihn in eine Referenz zu verwandeln. Daher wird absoluter Druck verwendet, um die Genauigkeit der Maßnahmen zu gewährleisten, sehr wichtig für die Flugsicherheit.

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Gelöste Übungen

- Übung 1

Ein Druckmessgerät wird mit einer Kamera verbunden, die ein Maß von 24 kPa an einem Ort wirft, an dem der atmosphärische Druck 92 kPa beträgt. Was ist der absolute Druck der Kamera??

Lösung

Die Anweisungsdaten haben den Druck in KPA oder Kilopascal. Das Pascal ist eine ziemlich kleine Einheit, also sind die Präfixe Kilo, Mega und Giga häufig. Ein KPA entspricht 1000 PA.

Verwenden der Gleichung: P_Ab = P_Geldautomat + P_Mann Und das Ersetzen von Werten bleibt:

P_Ab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 Pa

- Übung 2

Für die meisten täglichen Anwendungen, wie z. B. den Reifendruck oder die Komprimierung eines Motors.

Wenn der Druckmesser eines Reifens einen Wert von 32 psi zeigt, ist es ein relativer Druck. Was ist der absolute Druck im Reifen in diesem Fall?

Figur 3. Der Reifendruckmesser misst den Druck im Vergleich zum atmosphärischen Druck. Quelle: Pixabay.

Lösung

Der absolute Druck ist die Summe des vom Druckmesser geworfenen Werts und der des atmosphärischen Drucks an der Stelle. Wie bereits erwähnt, wird die PSI -Einheit häufig in englischsprachigen Ländern verwendet.

Den Standardwert von 14 nehmen.7 psi, der absolute Druck des Reifens ist:

P_Abs = 32.0 psi + 14. 7 psi = 46.7 psi 46.7 lb/in²

Verweise

1. Cimbala, c. 2006. Mechaniker von Flüssigkeiten, Grundlagen und Anwendungen. MC. Graw Hill.
2. Mott, r.  2006. Strömungsmechanik. 4. Auflage. Pearson Ausbildung.
3. Quora. Was ist absoluter Druck? Erholt von: Quora.com
4. Sitzt, a. 2006. Fluidmechanik, eine physikalische Einführung. Alpha Omega.
5. Streeter, v. 1999. Strömungsmechanik. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Druck und Tiefe. Erholt von: FrancePhysics.Blogspot.com.