Тиск

Тиск — фізична величина, яка чисельно дорівнює силі, що діє на одиницю площі поверхні тіла та діє за напрямом зовнішньої нормалі до цієї поверхні.

Фізична величина
Назва Тиск
Вид величиниПохідна
Позначення величинилат. p[1][2]
Позначення для розмірностіН/м²
Похідна відсили
Системи величин і одиниць ОдиницяРозмірність
SI
{{{SI}}}
{{{SI-розмірність}}}
СГС
дина/см²
L−1·M·T−2
Англоамериканські
Psi
L−1·M·T−2
Виноски
1) Поряд з паскалем (Па), використовується також позасистемна одиниця тиску бар (1 бар = 100 кПа).

Застарілі варіації: атмосфера (атм), Торр, або міліметр ртутного стовпа (мм рт. ст.)

Див. також: Атмосферний тиск
У фонтані, вода, що перебуває під тиском може підніматися високо вгору

Тиск позначається малою латинською літерою p[1][2]. За означенням

,

де S — площа поверхні, на яку діє сила, а  — складова цієї сили, нормальна (перпендикулярна) до поверхні.

Тиск — скалярна величина, отже не залежить від напрямку. Загальнішим поняттям, ніж поняття тиску є поняття напруження. У анізотропних середовищах деформація залежить від напрямку прикладеної сили, тому для опису дії сили в таких середовищах використовується інша величина: тензор механічних напружень. Тому поняття тиску найкраще характеризує пружні властивості газів і рідин.

У системі SI тиск вимірюється у паскалях. 1 Па = 1 Н/м². Іншими популярними одиницями вимірювання тиску є торр або міліметр ртутного стовпа й атмосфера або бар. Позасистемна одиниця тиску — п′єза.


Одиниці тиску
  Паскаль Бар
(bar, бар)		 Н/мм² кгс/м² Технічна атмосфера
(at, ат)		 Фізична атмосфера
(atm, атм)		 Міліметр ртутного стовпа
(mmHg, мм рт.ст., torr, торр)		 Фунт-сила на квадратний дюйм
(psi)
1 Па (Н/м²) = 1 10−5 10−6 0,102 0,102•10−4 0,987•10−5 0,0075 145,038•10−6
1 бар = 100000 1 0,1 10197 1,02 0,987 750 14,5038
1 Н/мм² = 106 10 1 1,02•105 10,2 9,87 7500 145,038
1 кгс/м² = 9,81 9,81•10−5 9,81•10−6 1 10−4 0,968•10−4 0,0736 14,223•10−4
1 технічна атмосфера =
1 кгс/см² =
 98100 0,981 0,0981 10000 1 0,968 736 14,223
1 фізична атмосфера =
(760 торр) =		 101325 1,013 0,1013 10330 1,033 1 760 14,696
1 торр = 1 мм рт.ст. = 133 0,00133 1,33•10−4 13,6 0,00132 0,00132 1 19,3367•10−3
1 psi 6894,76 68,9476•10−3 68,9476•10−4 702,99 70,307•10−3 68,046•10−3 51,7151 1

Тиск у термодинаміці

Тиск — одна із найважливіших термодинамічних величин. Це інтенсивна термодинамічна змінна, тобто значення тиску не залежить від розмірів термодинамічної системи. У стані термодинамічної рівноваги за законом Паскаля тиск однаковий у всіх точках системи. Рівняння стану пов'язує тиск із іншими термодинамічними змінними — об'ємом, температурою та масою речовини.

Робота dA, яку виконує термодинамічна система при зміні об'єму на величину dV дорівнює:

.

Тиск може бути визначений, як перша похідна від термодинамічних потенціалів:

,

де E — внутрішня енергія, F — вільна енергія, S — ентропія, T — температура.

Гідростатичний тиск

Тиск в рідині в полі тяжіння залежить від глибини згідно із формулою

де  — густина рідини,  — прискорення вільного падіння,  — глибина, на якій вимірюється тиск.

Абсолютний та надлишковий (манометричний) тиск і розрідження (вакууметричний тиск)

Абсолютний тиск, (pабс)  — це тиск, для вимірювання якого за початок відліку беруть тиск, що дорівнює нулю (теоретично — від абсолютного вакууму). За початок відліку абсолютного тиску у земних умовах приймають тиск усередині посудини, з якої повністю видалене повітря. Тільки абсолютний тиск є параметром стану термодинамічної системи і тільки абсолютний тиск в Па використовують у всіх формулах в термодинаміці. Визначається абсолютний тиск як сума барометричного та манометричного тисків, або як різниця — барометричного та вакууметричного тисків.

Надлишковий тиск (p) — різниця між абсолютним і тиском навколишнього середовища, найчастіше — барометричним (атмосферним) тиском. Вимірюють манометрами. Розрідження — тиск в системі, менший за атмосферний. Вимірюють вакууметрами.

Атмосферний (барометричний) тиск (pб) — тиск, створюваний масою повітряного стовпа земної атмосфери. Його значення залежить від висоти місцевості над рівнем моря, географічної широти та метеорологічних умов. Вимірюють барометрами.

Вимірювання

Вимірювання тиску газів і рідин виконується за допомогою манометрів, дифманометрів, вакуумметрів, атмосферного тиску — барометрами, артеріального тиску — тонометрами.

Перепад тиску

Перепад тиску (рос. перепад давления; англ. pressure drop; нім. Druckgefälle n, Druckabfall m) — різниця тисків у двох різних перерізах потоку.

Приклади:

  • Перепад тиску між контуром живлення і зоною відбору (рос. перепад давления между контуром питания и зоной отбора; англ. pressure drop between the external boundary of a reservoir and the production zone, нім. Druckgefälle n (Druckabfall m) zwischen der Speicherkontur und der Entnahmezone) — різниця між пластовим тиском на контурі живлення нафтового покладу і тиском на вибої видобувних свердловин.
  • Перепад тиску початковий (рос. перепад давления начальный; англ. initial pressure differential; нім. Anfangsdruckgefälle n) — апроксимаційна величина перепаду тиску, за якої дебіт свердловини при припливі в'язко-пластичної рідини або при фільтрації з початковим градієнтом тиску, дорівнює нулю. Початковий перепад тиску може сягати 1–2 МПа.

Див. також

Примітки
  1. ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)
  2. http://media.iupac.org/publications/books/gbook/IUPAC-GB3-2ndPrinting-Online-22apr2011.pdf
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.