Vo vede, tlak je meranie sily na jednotku plochy. Jednotka SI tlaku je pascal (Pa), ktorý je ekvivalentný N / m2 (newtonov na meter štvorcový).
Základný príklad
Keby ste mali 1 newton (1 N) sily rozloženej na 1 meter štvorcový (1 m)2), potom je výsledok 1 N / 1 m2 = 1 N / m2 = 1 Pa. To predpokladá, že sila je nasmerovaná kolmo na povrchovú plochu.
Ak by ste zvýšili množstvo sily, ale pôsobili by na tú istú oblasť, tlak by sa úmerne zvyšoval. Sila 5 N rozdelená na tú istú plochu 1 štvorcový meter by bola 5 Pa. Ak by ste však túto silu tiež rozšírili, zistili by ste, že tlak sa zvyšuje v inverzný pomer k zväčšeniu plochy.
Keby ste mali 5 N sily rozloženej na 2 metre štvorcové, dostali by ste 5 N / 2 m2 = 2,5 N / m2 = 2,5 Pa.
Tlakové jednotky
Bar je ďalšia metrická jednotka tlaku, hoci to nie je jednotka SI. Je definovaná ako 10 000 Pa. Bola vytvorená v roku 1909 britským meteorológom Williamom Napierom Shawom.
Atmosferický tlak, často označované ako p, je tlak zemskej atmosféry. Keď stojíte vonku vo vzduchu, atmosférický tlak je priemerná sila všetkého vzduchu nad a okolo vás, ktorý tlačí na vaše telo.
Priemerná hodnota atmosférického tlaku na hladine mora je definovaná ako 1 atmosféra alebo 1 atm. Vzhľadom na to, že ide o priemer fyzickej veličiny, veľkosť sa môže v priebehu času meniť na základe presnejšieho merania metódy alebo pravdepodobne v dôsledku skutočných zmien v prostredí, ktoré by mohli mať globálny vplyv na priemerný tlak internetu atmosféra.
- 1 Pa = 1 N / m2
- 1 bar = 10 000 Pa
- 1 atm ≈ 1,013 × 105 Pa = 1,013 bar = 1013 milibar
Ako funguje tlak
Všeobecný pojem sila sa často zaobchádza, akoby pôsobilo na objekt idealizovaným spôsobom. (To je vlastne bežné pre väčšinu vecí vo vede, a najmä pre fyziku, ako vytvárame idealizované modely upozorniť na javy, ktorým venujeme osobitnú pozornosť a ignorovať toľko iných javov, koľko rozumne vieme.) V tomto idealizovanom prístupe, ak hovoríme, že sila pôsobí na objekt, nakreslíme šípku označujúcu smer sily a konáme tak, akoby sa sila odohrávala v tomto bode.
V skutočnosti však veci nikdy nie sú také jednoduché. Ak stlačíte páku rukou, sila je skutočne rozložená po ruke a tlačí proti páke rozloženej cez túto oblasť páky. Aby sa veci v tejto situácii ešte skomplikovali, sila nie je takmer určite rozdelená rovnomerne.
Tu prichádza tlak. Fyzici používajú koncepciu tlaku, aby zistili, že sila je rozložená po povrchu.
Aj keď môžeme hovoriť o tlaku v rôznych kontextoch, jednou z najskorších foriem, v ktorej sa o koncepte vedy diskutovalo, bolo uvažovanie a analýza plynov. Dobre pred rokom veda o termodynamike bol formalizovaný v roku 1800, bolo zistené, že plyny, keď sú zohrievané, pôsobia silou alebo tlakom na objekt, ktorý ich obsahoval. Vyhrievaný plyn sa používal na vznášanie teplovzdušných balónov začínajúcich v Európe v 17. storočí a čínske a iné civilizácie urobili podobné objavy už dávno. 1800s tiež videl príchod parného stroja (ako je znázornené na pridruženom obrázku), ktorý používa tlak zabudovaný v kotli na generovanie mechanického pohybu, ako napríklad pohyb potrebný na presúvaní riečneho člna, vlaku alebo závodu tkáčsky stav.
Tento tlak dostal fyzické vysvetlenie kinetická teória plynov, v ktorom vedci zistili, že ak plyn obsahuje širokú škálu častíc (molekúl), potom je možné zistený tlak fyzicky vyjadriť priemerným pohybom týchto častíc. Tento prístup vysvetľuje, prečo je tlak úzko spojený s konceptmi tepla a teploty, ktoré sú tiež definované ako pohyb častíc pomocou kinetickej teórie. Jedným konkrétnym prípadom záujmu o termodynamiku je izobarický proces, čo je termodynamická reakcia, pri ktorej tlak zostáva konštantný.
Upravil Anne Marie Helmenstine, Ph. D.