Tryck är ett ord med många konnotationer, vissa av dem mer förolämpade än andra: Ditt däcktryck ser lågt ut. Trycket är på för slutprovet. Det barometriska tryckfallet signalerar en stor chans att …. Var den delen goda nyheter, eller var det dåliga nyheter? Du är förmodligen bekant med termen ”barometertryck” (ofta ”atmosfäriskt tryck”) om du är en vanlig tittare eller lyssnare på väderprognoser. Men har du någonsin slutat undra vad dess bidrag till vädret faktiskt är?
För att sätta scenen tittar vi på hur trycket mäts. Liksom många fysiska storheter kommer tryck i många enheter. Pascal, mätt som kilogram per meter per sekund kvadrat i basenheter eller Newton per kvadratmeter, är en SI-enhet för tryck – en metrisk enhet för tryck. Det finns många andra enheter som kan beskriva tryck från millibar till psi (pund per kvadrattum), men alla beskriver en viss mängd kraft fördelad över ett visst område.
Vad är tryck i fysik?
Tryck beskrivs ofta som en kraft, och det känns förmodligen som en för dig när du funderar över det fysiska konceptet. Det är inte helt korrekt, men det är nära. Kraft är massa gånger acceleration (inklusive accelerationen på grund av gravitationen); tryck är kraft per ytenhet. Om du applicerar kraft på huden med hörnet av din mobiltelefon och sedan samma mängd kraft med en nål, kommer du att uppskatta skillnaden.
När man mäter tryck som härrör från luftens vikt (vikt med kraftenheter) fördelas molekylerna i luften jämnt ovanför markytan, genom att välja vilket område som helst möjliggör mätning av trycket så länge du vet dess exakta storlek. Detta fungerar eftersom nettokraften antas verka vertikalt nedåt med avseende på detta valda system.
Vad är atmosfärstryck?
Som redan antytts, atmosfärstryck är ett mått på vikten av luftmolekyler på marknivå över en viss yta. Du är inte medveten om detta tryck eftersom, precis som alla organismer på land, är arten som du tillhör anpassad för att uppfatta detta tryck som ”neutralt”. Men det är faktiskt avsevärt, nästan hälften av ett väluppblåst bildäck.
Atmosfären består huvudsakligen av diatomiska gasmolekylerna kväve (N2 ) och syre (O2). Andra spelare inkluderar CO2 (koldioxid) metan (CH4) och lokalt varierande mängder vattenånga (H2O); medan de bara utgör en liten andel av luften totalt sett utövar metan och koldioxid betydande effekter som växthusgaser. som bidrar till uppvärmningen av planeten.
Hur mäts atmosfärstrycket?
En enhet som kallas en barometer används för att mäta lufttrycket. (Det finns en mängd tryckmätare; den gamla stilen som används för att mäta blodtryck går under det lätta att komma ihåg namnet sfygmomanometer.) Principen det är enkelt; eftersom luft har massa, tenderar den att trycka andra vätskor (vätskor eller gaser) ur vägen med sin egen vikt.
En barometer innehåller en basreservoar av kvicksilver i vilken ett rör förseglat i toppen har satts in. Toppen av kvicksilverkolonnen vilar naturligt på nivån för normalt standardatmosfärstryck, vilket är cirka 101 325 pascal (Pa) eller 101 325 kilopascal (kPa). Om trycket sjunker reflekteras detta av en lägre kvicksilvernivå, eftersom vätskan trycks uppåt mindre kraftfullt; när trycket stiger, ökar även kvicksilvernivån.
Vad är Pascals?
Blaise Pascal var en fransk matematiker och vetenskapsman som var pionjär inom många områden av mätning och fysik. Måttenheten pascal (Pa) heter honom, och den används för att beskriva trycket, eller kraften över arean, på ett föremål.
Pascal-enheter är faktiskt inte bekväma för att mäta tryck på skalan för de flesta vardagliga saker . Som vi nyss såg, när atmosfärstrycket (ett vanligt mått på jorden) är över 100 000 Pa. Pascalenheter kan dock fortfarande vara mycket användbara som måttenhet eftersom de är en del av det internationella enhetssystemet (SI-enheter). Som sådana kan de definieras i bas-SI-enheter, och de kan lätt skalas till högre värden. Att definiera pascals i termer av andra vanliga enheter kan vara mycket användbart för konverteringar: 1 text{ Pa} = 1 frac{text{N}}{text{m}^2} = 1 frac{ text{J}}{text{m}^3} där N är newton, m är meter och J är joule.
Det metriska systemet gör det också enkelt att konvertera inom sina egna enheter. Detta kan vara användbart för att skala pascal och SI-enheter till dessa mer vanliga mått samtidigt som standardenheterna behålls: text{A hektopascal } = 1 text{ hPA } = 100 text{ Pa} \ text{A kilopascal } = 1text{ kPa } = 1000 text{ Pa } \ text{En megapascal } = 1text{ MPa } = 1 times 10^6 text{ Pa } \ text{En gigapascal } = 1text{ GPa } = 1 times 10^9 text{Pa}
Andra enheter som vanligtvis används för att uttrycka atmosfärstryck och värdet av normalt atmosfärstryck i dessa enheter inkluderar millimeter kvicksilver, även kallad torr (760 mmHg eller torr); tum kvicksilver (29,9 in Hg); pund per kvadrattum (14,4 psi); bars, där 1 bar = 100 kPa (1,013 bar) – ibland även uttryckt som millibar (1 mbar = 100 Pa); och det tidigare nämnda standardatmosfärstrycket, där 1 atm = 101 325 Pa (1 atm är det ungefärliga trycket vid havsnivån).
Tillämpningar av tryck
Tryck är ett otroligt användbart verktyg när man ska beskriva det verkliga världspåverkan av våld på system och material. Geofysiker studerar tryck i jordens mantel och kärna för att bättre förstå tektoniska spänningar och geologiska rörelser. Maskiningenjörer använder tryck i andra mätningar som Young’s Modulus, som kvantifierar draghållfastheten hos vissa material, och inom meteorologi, studien av väder, använder meteorologer tryck för att beskriva och förutsäga vädermönster.
