压力定义、单位和示例

在科学中,压力是单位面积力的度量。国际单位制压力单位为帕斯卡(Pa),相当于N/m2(牛顿/平方米)。...

在科学中,压力是单位面积力的度量。国际单位制压力单位为帕斯卡(Pa),相当于N/m2(牛顿/平方米)。

Man checking tire pressure with a gauge

基本示例

如果1牛顿(1牛顿)的力分布在1平方米(1平方米)上,那么结果是1牛顿/平方米=1牛顿/平方米=1帕。这假设力垂直于表面积。

如果增加了力的大小,但在同一区域上施加了力,则压力会成比例增加。分布在相同1平方米面积上的5N力为5Pa。然而,如果你也扩大了力,那么你会发现压力增加与面积增加成反比。

如果有5N的力分布在2平方米上,你会得到5N/2m2=2.5N/m2=2.5Pa。

压力单位

巴是压力的另一个公制单位,尽管它不是国际单位制。它被定义为10000帕。它是由英国气象学家威廉·纳皮尔·肖于1909年创建的。

大气压力,通常称为pa,是地球大气的压力。当你站在外面的空气中时,大气压力是你上方和周围所有空气对你身体的平均推力。

海平面大气压力的平均值定义为1个大气压或1个大气压。鉴于这是一个物理量的平均值,根据更精确的测量方法,震级可能会随着时间的推移而变化,也可能是由于环境的实际变化,而环境的实际变化可能会对大气的平均压力产生全球影响。

  • 1帕=1牛顿/平方米
  • 1巴=10000帕
  • 1自动取款机≈ 1.013×105帕=1.013巴=1013毫巴

压力是如何工作的

力的一般概念通常被视为以理想化的方式作用于物体。(这在科学中,尤其是在物理学中,实际上是普遍的,因为我们创建了理想化的模型来突出我们所关注的现象,并尽可能地忽略其他现象。)在这种理想化的方法中,如果我们说力作用于一个物体,我们画了一个箭头,指示力的方向,就好像力都发生在那个点上一样。

但事实上,事情从来没有这么简单。如果你用手推一个杠杆,力实际上分布在你的手上,并且推动着杠杆的整个区域。在这种情况下,力的分布几乎肯定是不均匀的,这使得事情变得更加复杂。

这就是压力发挥作用的地方。物理学家应用压力的概念来认识力是分布在表面积上的。

虽然我们可以在各种不同的环境中谈论压力,但这个概念在科学界讨论的最早形式之一是在考虑和分析气体时。早在19世纪热力学科学正式形成之前,人们就认识到气体在受热时会对含有它们的物体施加力或压力。从18世纪的欧洲开始,加热气体被用于热气球的悬浮,而中国和其他文明早在那之前就已经有了类似的发现。19世纪还出现了蒸汽机(如相关图片所示),它利用锅炉内产生的压力来产生机械运动,如移动河船、火车或工厂织机所需的机械运动。

这种压力通过气体动力学理论得到了物理解释,在该理论中,科学家们认识到,如果一种气体中含有各种各样的粒子(分子),那么检测到的压力就可以用这些粒子的平均运动来表示。这种方法解释了为什么压力与热和温度的概念密切相关,而热和温度也被定义为使用动力学理论的粒子运动。热力学中的一个特殊情况是等压过程,这是一个压力保持恒定的热力学反应。

安妮·玛丽·赫尔曼斯汀博士编辑。

  • 发表于 2021-10-05 11:34
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  • 分类:数学

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