Ziele:
- Lehrreich: allgemeine Vorstellungen über Druck, Druckkraft, Bildung praktischer Fähigkeiten zur Druckberechnung bilden;
- Entwicklung: Entwicklung experimenteller Fähigkeiten, logisches Denken, Begründung eigener Aussagen, Entwicklung von Teamfähigkeit, Begründung der Notwendigkeit, Druck zu erhöhen oder zu verringern;
- Lehrreich: die Ausbildung selbstständiger Arbeitsfähigkeiten, die Kultivierung des Lernwillens, die Fähigkeit, hart zu arbeiten, die Kultivierung eines Kollektivismus bei der Arbeit in Paaren.
Art des betreffenden Unterrichts: neuen Stoff lernen.
Unterrichtsform: kombinierter Unterricht.
Der Platz des Unterrichts im Lehrplan. Das Thema „Druck und Druckkraft“ wird im Abschnitt „Druck von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen“ behandelt. Dieses Thema ist das erste in diesem Abschnitt und für Studenten am interessantesten (weil es eine großartige Verbindung zwischen dem studierten Material und dem Leben, der Technologie gibt), daher dauert es 2 Stunden, um dieses Thema zu studieren. Der Hauptinhalt des Studienstoffs wird durch den Lehrplan und die obligatorischen Mindestinhalte der Physikausbildung festgelegt.
Methoden:verbal, visuell, praktisch.
Ausrüstung:
- Standausstellung von Schneid- und Lochwerkzeugen;
- Präsentation in Power Point, Labordynamometer, Balken, Lineale, Knöpfe.
Unterrichtsplan:
| 1. Die Phase der Organisation des Unterrichtsbeginns - | 1 Minute. |
| 2. Das Stadium der Vorbereitung auf die aktive und bewusste Aufnahme von neuem Material - | 7 Mindest. |
| 3. Das Stadium der Assimilation neuer Erkenntnisse (Druckkraft, Druckformel, Druckeinheiten) - | 20 Minuten. |
| 4. Reise in die Biologie - | 6min. |
| 5. Die Welt der Technik - | 6min. |
| 6. „Vertraute Buchstaben“ - | 2 Minuten. |
| 7. Experimentelle Aufgaben. - | 15 Minuten. |
| 8. Testaufgaben. - | 13min. |
| 9. Zusammenfassung - | 5 Minuten. |
| 10. Hausaufgaben. - | 5 Minuten. |
Inschrift zur Lektion: „Wissen ist nur dann Wissen, wenn es durch Denkanstrengungen erworben wird, nicht durch Erinnerung“ (AN Tolstoi).
Während des Unterrichts
1. Die Phase der Organisation des Unterrichts.
2. Das Stadium der Vorbereitung zur aktiven und bewussten Aufnahme des Materials.
Der Lehrer macht die Schüler auf die Illustration zum Werk von Mamin-Sibiryak „Der graue Hals“ aufmerksam (siehe Folie Nr. 1 der Präsentation) und liest einen Ausschnitt aus diesem Werk vor: „... Der Fuchs kam wirklich setzte sich ein paar Tage später ans Ufer und sprach erneut:
Ich habe dich vermisst, Ente ... Komm hier raus; Wenn du es nicht willst, komme ich selbst zu dir. Ich bin nicht schüchtern...
Und der Fuchs begann vorsichtig über das Eis bis zum Loch zu kriechen. Grey Sheikas Herz sank…“.
Frage. Warum kroch der Fuchs vorsichtig über das Eis? (Antworten anhören)
Lehrer. Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie sich mit dem Thema „Druck und Druckkraft“ vertraut machen. Das Wort „Druck“ ist Ihnen wohlbekannt. Verstehst du die Bedeutung der folgenden Sätze:
- Der Druck fällt stark ab, Niederschlag ist möglich.
- Die Verteidiger des Dynamo-Teams konnten dem Druck der Angreifer von Spartak nicht standhalten.
- Der Blutdruck des Patienten stieg plötzlich an.
- "Nautilus" glitt trotz des enormen Drucks der äußeren Umgebung in die bodenlosen Tiefen.
- „Es war eine Frau“, sagte Kommissar Maigret, „nur die dünnen Absätze von Frauenschuhen konnten so viel Druck erzeugen.
In all diesen Sätzen wird das Wort „Druck“ in unterschiedlichen Situationen verwendet und hat unterschiedliche Bedeutungen. Wir betrachten den Druck aus physikalischer Sicht. Laden Sie dazu einen Assistenten zum Unterricht ein.
Kinder wollten Honig - untergehen, Schneestürme und Schneestürme,
Für eine gute Biene, um die Lektion zu besuchen.
Heute wird die Hauptfigur unserer Lektion eine Biene sein.
Lehrer. Betrachten Sie ein Beispiel (ein Knopf auf einem Blütenblatt): Ein Junge rollt auf frisch gefallenem Schnee den Berg hinunter, fällt plötzlich und die Skier rollen herunter. Nachdem er aufgestanden ist, steigt der Junge zu den Skiern hinab, während seine Beine tief im Schnee stecken.
Frage: warum fällt ein Junge auf Ski nicht in den Schnee, sondern scheitert ohne Ski? Die Schüler kommen zu dem Schluss, dass der Junge in beiden Fällen mit der gleichen Kraft auf den Schnee einwirkt, das Ergebnis der Krafteinwirkung jedoch unterschiedlich ist, daher (der Lehrer führt zu dem Gedanken) das Ergebnis der Aktion auch von einer gewissen Größe abhängt.
Lehrer: Was hat sich seit dem Sturz des Jungen verändert? Die Schüler kommen zu dem Schluss, dass sich der Bereich der Unterstützung des Jungen auf dem Schnee geändert hat. Wenn ein Junge auf Skiern steht, ist der Stützbereich größer als ohne Skier.
Lehrer: Die Wirkung der Kraft hängt ab von:
1 – Druckkraftwerte;
2 - Fläche, senkrecht zu der die Druckkraft wirkt.
(Schüler arbeiten mit OK.)
Lehrer: Der Wert, der angibt, wie viel Druckkraft auf jede Flächeneinheit wirkt, nennt man Druck.
P - Druck
F d - Druckkraft
S- Fußabdruck.
– um druck zu bekommen, müssen wir die druckkraft auf die fläche verteilen!
Führen wir eine qualitative Analyse dieser Formel durch.
Frage 1. Die Druckkraft ändert sich nicht, aber die Auflagefläche nimmt zu. Wie wird sich der Druck ändern? Wieso den? ( Der Druck wird abnehmen, da der Druck umgekehrt proportional zur Fläche ist).
Frage 2. Die Auflagefläche ändert sich nicht, aber die Druckkraft nimmt zu. Wie wird sich der Druck ändern? Wieso den? ( Der Druck wird so zunehmen Druck ist direkt proportional zum Druck).
Die Schüler schließen daraus, dass bei gleicher Kraft der Druck größer ist, wenn die Stützfläche kleiner ist, und umgekehrt, je größer die Stützfläche, desto geringer der Druck.
Lehrer:
Ihr Ziel ist es, in den Körper einzudringen – reduzieren Sie die Unterstützung auf Null.
Wenn Sie im Winter im Wald spazieren gehen, erhöhen Sie die Unterstützung S.
(Um die Bedeutung der Formel für den Druck eines Festkörpers zu beherrschen).
Um visuelle Bilder zu erstellen, führt der Lehrer die Schüler in die verschiedenen Belastungen ein, die in Technik, Natur und Alltag auftreten (Tabelle 6 S. 84 Lehrbuch Physik - 7 Zellen)
Die Schüler arbeiten mit OK (Arbeit mit einem Dreieck).
Frage 1. Wie findet man die Druckkraft, wenn man den Druck und die Fläche kennt, auf die die Kraft wirkt? (Fd \u003d p * S)
Frage 2. Wie findet man den Bereich der Oberfläche, auf den die Kraft ausgeübt wird, wenn man die Druckkraft kennt? (S=Fd/p)
Lehrer. Lassen Sie uns die Druckeinheit ableiten. (Die Biene auf der Rutsche fliegt mit einem Mausklick zum zweiten Blütenblatt).
| Gegeben: | |
| S=1m2 | |
| Fd \u003d 1H |
|
| p-? |
1 Pa ist der Druck, der entsteht, wenn eine Druckkraft von 1 N auf eine Fläche von 1 m 2 senkrecht zu dieser Fläche wirkt.
1 hPa - 100 Pa
1 kPa - 1000 Pa
1 MPa - 1000 000 Pa
Frage. Was bedeutet der Eintrag: p \u003d 15.000 Pa, p \u003d 5000 Pa? (15.000 Pa ist der Druck, der durch eine Druckkraft von 15.000 N erzeugt wird, die auf eine Fläche von 1 m 2 senkrecht zu dieser Fläche wirkt.)
Lehrer.
Meere und Wüsten, Erde und Mond
Das Licht der Sonne und der Schnee einer Lawine...
Die Natur ist komplex, aber die Natur ist eins.
Die Naturgesetze sind eins!
Machen wir eine Reise in die Biologie (die Biene auf der Rutsche fliegt per Mausklick zum dritten Blütenblatt).
Im Amazonas gibt es Piranhas
Es sieht aus wie ein Fisch.
Wenn du deinen Finger ins Wasser steckst
Snack ihn sofort.
Frage: Warum kann ein Piranha jemandem in den Finger beißen?
Hier ist ein Kamel, und auf einem Kamel
Gepäck tragen und die Leute gehen.
Er lebt in der Wüste
Isst geschmacklose Büsche
Er arbeitet das ganze Jahr...
Warum tragen Menschen Gepäck und reiten auf einem Kamel?
(Die Oberfläche der Gliedmaßen des Kamels ist groß und der auf den Sand ausgeübte Druck ist gering, sodass das Kamel nicht in den Sand einsinkt.)
Igel wütend, grauer Igel,
Wohin gehst du, sag es mir?
Du bist so stachelig, dass du deine Hand nicht nehmen kannst!
Warum ist der Igel stachelig?
(Die Oberfläche der Nadeln ist klein und der Druck ist hoch.)
Die Biene ist eine bekannte Arbeiterin,
Gibt den Menschen Honig und Wachs,
Und die Feinde werden einen Stachel zeigen,
Wird ein ganzes Jahr in Erinnerung bleiben!
Warum übt ein Bienenstich so viel Druck auf die menschliche Haut aus? (Der Stachel einer Biene hat eine kleine Oberfläche und der Druck, der auf die menschliche Haut ausgeübt wird, ist hoch.)
Einmal wurde eine Rose gefragt:
Warum, das Auge bezaubern,
Ihr seid stachelige Dornen
Kratzen Sie uns hart?
(Die Oberfläche von Rosendornen ist klein, aber der Druck ist hoch.)
Kommen wir zurück zu den Helden des „Graue Halses“. Warum kroch der Fuchs vorsichtig über das Eis? (Der Fuchs wählte diese Art der Fortbewegung, um die Oberfläche zu vergrößern und den auf das Eis ausgeübten Druck zu verringern.)
Lehrer: Der schlaue Fuchs kannte die Formel für Druck! Wir sind von der Gültigkeit dieser Formel in der Natur überzeugt - Nadeln, Preiselbeeren, Krallen, Zähne, Reißzähne, Stacheln. Aber. „Die Seele der Wissenschaft ist die praktische Anwendung ihrer Entdeckungen“ (W. Thomson).
Machen wir eine Tour durch die Welt der Technik.(Die Biene fliegt per Mausklick zum vierten Blütenblatt.)
Wir wissen, dass je größer die Stützfläche ist, desto weniger Druck wird von einer bestimmten Kraft erzeugt, und umgekehrt steigt der Druck mit einer Abnahme der Stützfläche (bei konstanter Kraft). Je nachdem, ob Sie einen kleinen oder großen Druck erhalten möchten, wird der Bereich der Unterstützung vergrößert oder verkleinert. (Schüler arbeiten mit OK - Wege zur Druckänderung). Lkw-Reifen und Flugzeugchassis werden deutlich breiter als Pkw gefertigt. Besonders breite Reifen sind für Wüstenautos gemacht. Schwere Fahrzeuge wie Traktoren, Panzer oder Sumpffahrzeuge können durch sumpfiges Gelände fahren, das für eine Person nicht immer passierbar ist. Wieso den? (Schwere Maschinen mit großer Standfläche üben wenig Druck aus.)
Der Lehrer macht die Schüler auf die Ausstellung von Gegenständen und Werkzeugen zum Schneiden und Stechen aufmerksam.
Frage: Warum üben Schneid- und Stichwerkzeuge so viel Druck auf den Körper aus? (Die Oberfläche von Schneid- und Lochwerkzeugen ist klein und der Druck groß.)
Lehrer. Wir sind von der Gültigkeit der Druckformel in Natur und Technik überzeugt (Eine Biene fliegt per Mausklick zum fünften Blütenblatt).
Spiel "Vertraute Buchstaben".
Auf der Tafel sind Buchstaben geschrieben - Bezeichnungen physikalischer Größen: p, m, F, l, V. Ihre Aufgabe: Nachdem Sie die Sprichwörter gehört haben, ordnen Sie sie einem dieser Werte zu.
Sprichwörter:
- Mord wird raus.
- Du kannst einen Igel nicht mit bloßen Händen hochheben.
- Nicht den Finger in den Mund stecken.
(Druck)
Lehrer.„Wissen, das nicht aus Erfahrung geboren ist, die Mutter aller Gewissheit, ist fruchtlos und voller Irrtümer.“ (Eine Biene fliegt per Mausklick zum 6. Blütenblatt.)
Experimentelle Aufgaben.
1. Aufgabe. Wenn wir den Knopf in die Platine drücken, wirken wir mit einer Kraft von 50 N darauf, die Fläche der Knopfspitze beträgt 0,000 001 m 2. Bestimmen Sie den von der Taste erzeugten Druck.
| Gegeben: | |
| Fd \u003d 50N |
[p]=Pa. |
| S = 0,000 001 m 2 | |
| p=? |  (Pa) |
Antworten: 50 MPa.
2. Berechnen Sie den Druck eines starren Körpers auf eine Unterlage (arbeiten Sie zu zweit).
Ausrüstung: Dynamometer, Messlineal, Holzklotz.
Die Reihenfolge der Arbeit.
- Messen Sie die Druckkraft der Stange auf dem Tisch (das Gewicht der Stange).
- Messen Sie die Länge, Breite und Höhe der Stange.
- Berechnen Sie mit allen erhaltenen Daten die Flächen der größten und kleinsten Flächen des Stabes.
- Berechnen Sie den Druck, den die Stange auf dem Tisch mit der kleinsten und größten Fläche erzeugt.
- Notiere die Ergebnisse in einem Heft.
- Bilden Sie eine Schlussfolgerung basierend auf den erzielten Ergebnissen.
Die Schüler schreiben die Ergebnisse der Experimente an die Tafel und ziehen einen Schluss über die Abhängigkeit des Drucks von der Oberfläche des Trägers.
Lehrer.
Um die Biene auf ihrem Weg zu halten
Kenntnisse erwerben müssen.
Wir öffnen Blätter
Und wir machen die Arbeit.
(Die Biene fliegt per Mausklick zum 7. Blütenblatt.) "Testaufgaben".
Zusammenfassung der Lektion
- Welcher physikalischen Größe sind Sie heute im Unterricht begegnet?
- Welche Kraft heißt Druckkraft?
- Was ist Druck?
- Druckeinheiten?
- Druckeinheiten in SI?
Unterrichtsnoten: Testergebnisse, Token werden berücksichtigt.
Die Endnote der Lektion wird angezeigt. Der Lehrer macht die Schüler auf die Inschrift der Lektion aufmerksam.
Hausaufgaben:§32b33; S.85 (Versuchsaufgabe).
Zusätzliche Aufgabe.„Warum sind spitze Gegenstände stachelig? Wie Leviathan“, Unterhaltsame Physik. Ya. I. Perelman.
Verzeichnis der verwendeten Literatur.
- Physik - 7 Zellen. S. V. Gromov, N. A. Rodina. Moskau. „Aufklärung“, 2000
- Physikunterricht in der modernen Schule. Kreative Suche nach Lehrern. Zusammengestellt von E. M. Braverman, herausgegeben von V. G. Razumovsky. Moskau, Aufklärung, 1993
- Überprüfung des Wissens von Physikschülern (6.-7. Klasse) A.V. Postnikov, Moskau, „Aufklärung“, 1986
- Zeitung „Physik“ Nr. 45, 2004
- Zeitschrift "Physik in der Schule" Nr. 8, 2002
- Leser in der Literatur. 1-4 Zellen Rostow am Don. JSC "Kniga", 1997
DEFINITION
Druck ist eine skalare physikalische Größe, die gleich dem Verhältnis des senkrecht zur Oberfläche wirkenden Moduls zur Fläche dieser Oberfläche ist:
Die senkrecht zur Oberfläche des Körpers wirkende Kraft, unter deren Einwirkung der Körper verformt wird, wird Druckkraft genannt. Jede Kraft kann als Druckkraft wirken. Dies kann eine Kraft sein, die einen Körper gegen die Oberfläche eines anderen drückt, oder das Gewicht eines Körpers, das auf eine Unterlage wirkt (Abb. 1).
Reis. 1. Bestimmung des Drucks
Druckeinheiten
Im SI-System wird der Druck in Pascal (Pa) gemessen: 1 Pa \u003d 1 N / m 2
Der Druck hängt nicht von der Orientierung der Oberfläche ab.
Häufig werden systemfremde Einheiten verwendet: Normalatmosphäre (atm) und Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg): 1 atm = 760 mm Hg = 101325 Pa
Offensichtlich kann die gleiche Druckkraft je nach Fläche unterschiedlichen Druck auf diese Fläche ausüben. Dieser Zusammenhang wird in der Technik häufig genutzt, um den Druck zu erhöhen oder umgekehrt zu verringern. Die Konstruktionen von Panzern und Traktoren sehen vor, den Bodendruck durch Vergrößerung der Fläche mit Hilfe eines Raupenantriebs zu verringern. Das gleiche Prinzip liegt dem Design von Skiern zugrunde: Auf Skiern rutscht eine Person leicht auf dem Schnee, aber nachdem sie die Skier entfernt hat, fällt sie sofort in den Schnee. Die Klinge von Schneid- und Durchstechwerkzeugen (Messer, Scheren, Cutter, Sägen, Nadeln usw.) ist speziell geschärft: Eine scharfe Klinge hat eine kleine Fläche, sodass selbst eine kleine Kraft viel Druck erzeugt und leicht zu bearbeiten ist mit so einem Werkzeug.
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
| Die Übung | Eine Person drückt mit einer Kraft von 400 N auf eine Schaufel. Welchen Druck übt eine Schaufel auf den Boden aus, wenn ihr Blatt 20 cm breit und ihre Schneide 0,5 mm dick ist? |
| Entscheidung | Der Druck, den eine Schaufel auf den Boden ausübt, wird durch die Formel bestimmt: Oberfläche der Schaufel, die den Boden berührt: Wo ist die Breite der Klinge, ist die Dicke der Schneide. Daher der Druck der Schaufel auf den Boden: Rechnen wir die Einheiten in das SI-System um: Klingenbreite: cm m; Schneidestärke mm m. Berechnen: Pa MPa |
| Antworten | Der Druck der Schaufel auf den Boden beträgt 4 MPa. |
BEISPIEL 2
| Die Übung | Finden Sie die Kante eines Aluminiumwürfels, wenn dieser einen Druck von 70 Pa auf den Tisch ausübt. |
| Entscheidung | Würfeldruck auf dem Tisch: Die Druckkraft ist in diesem Fall das Gewicht des Würfels, also können wir schreiben: Angesichts dessen und das Volumen des Würfels wiederum: |
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Physik der tiefen Temperaturen- Inhalt 1 Herstellungsverfahren 1.1 Verdampfung von Flüssigkeiten ... Wikipedia
Bücher
- Physik. 7. Klasse. Arbeitsbuch für das Lehrbuch von A. V. Peryshkin. Vertikal. Bundesstaatlicher Bildungsstandard, Hannanova Tatyana Andreevna, Khannanov Nail Kutdusovich, Das Handbuch ist ein wesentlicher Bestandteil von A. V. Peryshkins Lehrmethoden "Physik. Klassen 7-9", die gemäß den Anforderungen des neuen Bundesstaatlichen Bildungsstandards überarbeitet wurden. ... Kategorie: Physik. Astronomie (7.-9. Klasse) Reihe: Physik Verlag: Drofa, Kaufen Sie für 228 Rubel
- Physik Arbeitsbuch Klasse 7 für das Lehrbuch A. V. Peryshkin, Khannanova T., Khannanov N., Das Handbuch ist ein wesentlicher Bestandteil des Unterrichtsmaterials von A. V. Peryshkin „Physik. Klassen 7-9“, die entsprechend den Anforderungen des neuen Landesbildungsstandards überarbeitet wurde. In… Kategorie:
Druck ist eine physikalische Größe, die in der Natur und im menschlichen Leben eine besondere Rolle spielt. Dieses für das Auge nicht wahrnehmbare Phänomen wirkt sich nicht nur auf den Zustand der Umwelt aus, sondern wird auch von allen sehr gut wahrgenommen. Lassen Sie uns herausfinden, was es ist, welche Arten davon existieren und wie man den Druck (Formel) in verschiedenen Umgebungen findet.
Was heißt Druck in Physik und Chemie
Dieser Begriff bezieht sich auf eine wichtige thermodynamische Größe, die als Verhältnis der senkrecht ausgeübten Druckkraft zur Fläche, auf die sie wirkt, ausgedrückt wird. Dieses Phänomen ist unabhängig von der Größe des Systems, in dem es operiert, und bezieht sich daher auf intensive Mengen.
Im Gleichgewichtszustand ist der Druck an allen Punkten des Systems gleich.
In Physik und Chemie wird dies mit dem Buchstaben „P“ bezeichnet, der eine Abkürzung für den lateinischen Namen des Begriffs – pressūra – ist.
Wenn wir über den osmotischen Druck einer Flüssigkeit sprechen (das Gleichgewicht zwischen dem Druck innerhalb und außerhalb der Zelle), wird der Buchstabe "P" verwendet.
Druckeinheiten
Gemäß den Standards des Internationalen SI-Systems wird das betrachtete physikalische Phänomen in Pascal gemessen (in Kyrillisch - Pa, in Latein - Ra).
Basierend auf der Druckformel stellt sich heraus, dass ein Pa gleich einem N (Newton - geteilt durch einen Quadratmeter (eine Flächeneinheit) ist).
In der Praxis ist es jedoch ziemlich schwierig, Pascal zu verwenden, da diese Einheit sehr klein ist. Insofern kann dieser Wert neben den Standards des SI-Systems auch auf andere Weise gemessen werden.
Nachfolgend sind die bekanntesten Analoga aufgeführt. Die meisten von ihnen sind in der ehemaligen UdSSR weit verbreitet.
- Riegel. Ein Balken entspricht 105 Pa.
- Torres oder Millimeter Quecksilbersäule. Ungefähr ein Torr entspricht 133,3223684 Pa.
- Millimeter Wassersäule.
- Meter Wassersäule.
- technische Atmosphären.
- physikalische Atmosphären. Ein atm entspricht 101.325 Pa und 1,033233 at.
- Kilogramm-Kraft pro Quadratzentimeter. Es gibt auch Ton-Force und Gramm-Force. Zusätzlich gibt es eine analoge Pfund-Kraft pro Quadratzoll.
Allgemeine Druckformel (7. Klasse Physik)
Aus der Definition einer gegebenen physikalischen Größe kann man die Methode bestimmen, sie zu finden. Es sieht aus wie auf dem Foto unten.
Darin ist F die Kraft und S die Fläche. Mit anderen Worten, die Formel zum Auffinden von Druck ist seine Kraft dividiert durch die Oberfläche, auf die er wirkt.
Sie kann auch wie folgt geschrieben werden: P = mg / S oder P = pVg / S. Somit steht diese physikalische Größe in Beziehung zu anderen thermodynamischen Größen: Volumen und Masse.
Für den Druck gilt der Grundsatz: Je kleiner der Krafteinflussraum ist, desto größer ist die Druckkraft. Wenn jedoch die Fläche (bei gleicher Kraft) zunimmt, verringert sich der gewünschte Wert.
Hydrostatische Druckformel
Unterschiedliche Aggregatzustände von Stoffen sorgen für das Vorhandensein ihrer voneinander verschiedenen Eigenschaften. Auf dieser Grundlage werden auch die Methoden zur Bestimmung von P in ihnen unterschiedlich sein.
Die Formel für den Wasserdruck (hydrostatisch) sieht beispielsweise so aus: P = pgh. Es gilt auch für Gase. Gleichzeitig kann es aufgrund der Höhenunterschiede und Luftdichten nicht zur Berechnung des Luftdrucks verwendet werden.
In dieser Formel ist p die Dichte, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe. Demnach gilt: Je tiefer der Gegenstand oder Gegenstand einsinkt, desto höher ist der Druck, der innerhalb der Flüssigkeit (Gas) auf ihn ausgeübt wird.
Die betrachtete Variante ist eine Adaption des klassischen Beispiels P = F / S.
Wenn wir uns daran erinnern, dass die Kraft gleich der Ableitung der Masse nach der Geschwindigkeit des freien Falls (F = mg) und die Masse der Flüssigkeit die Ableitung des Volumens nach der Dichte (m = pV) ist, dann die Druckformel kann als P = pVg / S geschrieben werden. In diesem Fall ist das Volumen die Fläche multipliziert mit der Höhe (V = Sh).
Wenn Sie diese Daten einfügen, stellt sich heraus, dass die Fläche im Zähler und Nenner reduziert werden kann und die Ausgabe die obige Formel ist: P \u003d pgh.
In Anbetracht des Drucks in Flüssigkeiten ist zu bedenken, dass bei ihnen im Gegensatz zu Festkörpern oft die Krümmung der Oberflächenschicht möglich ist. Und dies wiederum trägt zur Bildung von zusätzlichem Druck bei.
Für solche Situationen wird eine etwas andere Druckformel verwendet: P \u003d P 0 + 2QH. Dabei ist P 0 der Druck einer ungekrümmten Schicht und Q die Flüssigkeitsspannungsfläche. H ist die durchschnittliche Krümmung der Oberfläche, die durch das Laplace-Gesetz bestimmt wird: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). Die Komponenten R 1 und R 2 sind die Radien der Hauptkrümmung.
Partialdruck und seine Formel
Obwohl die P = pgh-Methode sowohl auf Flüssigkeiten als auch auf Gase anwendbar ist, ist es besser, den Druck in letzteren etwas anders zu berechnen.
Tatsache ist, dass in der Natur absolut reine Substanzen in der Regel nicht sehr verbreitet sind, da darin Mischungen vorherrschen. Und das gilt nicht nur für Flüssigkeiten, sondern auch für Gase. Und wie Sie wissen, übt jede dieser Komponenten einen anderen Druck aus, den man Partialdruck nennt.
Es ist ziemlich einfach zu definieren. Er ist gleich der Summe der Drücke jeder Komponente des betrachteten Gemisches (ideales Gas).
Daraus folgt, dass die Partialdruckformel folgendermaßen aussieht: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... und so weiter, je nach Anzahl der Bestandteile.
Es gibt oft Fälle, in denen es notwendig ist, den Luftdruck zu bestimmen. Einige rechnen jedoch fälschlicherweise nur mit Sauerstoff nach dem Schema P = pgh. Aber Luft ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen. Es enthält Stickstoff, Argon, Sauerstoff und andere Substanzen. Ausgehend von der aktuellen Situation ist die Luftdruckformel die Summe der Drücke aller ihrer Komponenten. Sie sollten also das oben erwähnte P \u003d P 1 + P 2 + P 3 nehmen ...
Die gebräuchlichsten Instrumente zur Druckmessung
Obwohl es nicht schwierig ist, die betrachtete thermodynamische Größe mit den obigen Formeln zu berechnen, bleibt manchmal einfach keine Zeit, um die Berechnung durchzuführen. Schließlich müssen Sie immer zahlreiche Nuancen berücksichtigen. Aus praktischen Gründen wurde daher über mehrere Jahrhunderte hinweg eine Reihe von Geräten entwickelt, um dies anstelle von Menschen zu tun.
Tatsächlich sind fast alle Geräte dieser Art eine Art Manometer (es hilft, den Druck in Gasen und Flüssigkeiten zu bestimmen). Sie unterscheiden sich jedoch in Design, Genauigkeit und Umfang.
- Der atmosphärische Druck wird mit einem Manometer gemessen, das als Barometer bezeichnet wird. Wenn es notwendig ist, das Vakuum (dh den Druck unter Atmosphärendruck) zu bestimmen, wird eine andere Version davon, ein Vakuummeter, verwendet.
- Um den Blutdruck einer Person herauszufinden, wird ein Blutdruckmessgerät verwendet. Den meisten ist es besser als nicht-invasives Tonometer bekannt. Es gibt viele Varianten solcher Geräte: von Quecksilber-Mechaniken bis hin zu vollautomatischen Digitalgeräten. Ihre Genauigkeit hängt von den Materialien ab, aus denen sie hergestellt sind, und vom Ort der Messung.
- Druckabfälle in der Umgebung (auf Englisch - Druckabfall) werden mit oder Difnamometern (nicht zu verwechseln mit Dynamometern) bestimmt.
Arten von Druck
In Anbetracht des Drucks, der Formel zu seiner Bestimmung und seiner Variationen für verschiedene Substanzen lohnt es sich, die Vielfalt dieser Größe kennenzulernen. Es gibt fünf von ihnen.
- Absolut.
- barometrisch
- Überschuss.
- Vakuum.
- Differential.
Absolut
So bezeichnet man den Gesamtdruck, unter dem sich ein Stoff oder Gegenstand befindet, ohne Berücksichtigung des Einflusses anderer gasförmiger Bestandteile der Atmosphäre.
Er wird in Pascal gemessen und ist die Summe aus Über- und Atmosphärendruck. Es ist auch der Unterschied zwischen barometrischen und Vakuumtypen.
Es wird nach der Formel P = P 2 + P 3 oder P = P 2 - P 4 berechnet.
Als Bezugspunkt für den absoluten Druck unter den Bedingungen des Planeten Erde wird der Druck innerhalb des Behälters genommen, aus dem die Luft entfernt wird (d. h. klassisches Vakuum).
Nur diese Art von Druck wird in den meisten thermodynamischen Formeln verwendet.
barometrisch
Dieser Begriff bezieht sich auf den Druck der Atmosphäre (Schwerkraft) auf alle darin befindlichen Gegenstände und Objekte, einschließlich der Erdoberfläche selbst. Die meisten kennen es auch unter dem Namen atmosphärisch.
Es wird darauf Bezug genommen und sein Wert variiert mit dem Ort und der Zeit der Messung sowie den Wetterbedingungen und der Lage über / unter dem Meeresspiegel.
Der Wert des barometrischen Drucks ist gleich dem Kraftmodul der Atmosphäre pro Flächeneinheit entlang der Normalen dazu.
In einer stabilen Atmosphäre entspricht die Größe dieses physikalischen Phänomens dem Gewicht einer Luftsäule auf einer Basis mit einer Fläche von eins.
Die Norm des barometrischen Drucks beträgt 101.325 Pa (760 mm Hg bei 0 Grad Celsius). Je höher das Objekt von der Erdoberfläche entfernt ist, desto geringer wird außerdem der Luftdruck darauf. Alle 8 km nimmt er um 100 Pa ab.
Dank dieser Eigenschaft kocht das Wasser im Wasserkocher in den Bergen viel schneller als zu Hause auf dem Herd. Tatsache ist, dass der Druck den Siedepunkt beeinflusst: Mit seiner Abnahme nimmt dieser ab. Umgekehrt. Die Arbeit solcher Küchengeräte wie ein Schnellkochtopf und ein Autoklav ist auf diesem Grundstück gebaut. Der Druckanstieg in ihnen trägt dazu bei, dass sich im Geschirr höhere Temperaturen bilden als in gewöhnlichen Pfannen auf dem Herd.
Die barometrische Höhenformel wird verwendet, um den atmosphärischen Druck zu berechnen. Es sieht aus wie auf dem Foto unten.
P ist der gewünschte Wert in der Höhe, P 0 ist die Luftdichte nahe der Oberfläche, g ist die Fallbeschleunigung, h ist die Höhe über der Erde, m ist die Molmasse des Gases, t ist die Temperatur des Systems , r ist die universelle Gaskonstante 8,3144598 J⁄ (mol x K) und e ist die Eclair-Zahl, gleich 2,71828.
Oft wird in der obigen Formel für den atmosphärischen Druck anstelle von R K verwendet - die Boltzmann-Konstante. Die universelle Gaskonstante wird oft als Produkt durch die Avogadro-Zahl ausgedrückt. Für Berechnungen ist es bequemer, wenn die Anzahl der Teilchen in Mol angegeben wird.
Bei Berechnungen lohnt es sich immer, die Möglichkeit von Änderungen der Lufttemperatur aufgrund einer Änderung der meteorologischen Situation oder beim Aufstieg über den Meeresspiegel sowie die geografische Breite zu berücksichtigen.
Gauge und Vakuum
Die Differenz zwischen atmosphärischem und gemessenem Umgebungsdruck wird als Überdruck bezeichnet. Je nach Ergebnis ändert sich der Name des Werts.
Ist er positiv, spricht man von Manometerdruck.
Wenn das erhaltene Ergebnis ein Minuszeichen hat, wird es als Vakuummeter bezeichnet. Es sei daran erinnert, dass es nicht mehr als barometrisch sein kann.
Differential
Dieser Wert ist die Druckdifferenz an verschiedenen Messpunkten. In der Regel wird es zur Bestimmung des Druckabfalls an Geräten verwendet. Dies gilt insbesondere in der Ölindustrie.
Nachdem wir herausgefunden haben, welche Art von thermodynamischer Größe Druck genannt wird und mit Hilfe welcher Formeln sie gefunden wird, können wir den Schluss ziehen, dass dieses Phänomen sehr wichtig ist und daher das Wissen darüber niemals überflüssig sein wird.
>>Druck und Druckkraft
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