Rukhlenko A.P.

HIDRÁULICA

Exemplos de resolução de problemas

Auxílio didático

Para a preparação de bacharéis na direção

Agroengenharia

Tyumen - 2012

Revisor:

Candidato a Ciências Técnicas, Professor Associado A. E. Korolev.

G 46 Rukhlenko A.P. Hidráulica. Exemplos de resolução de problemas da Academia Agrícola do Estado de Tyumen. - Tyumen, 2012.

São dados exemplos de resolução de problemas em todas as secções principais da disciplina. O manual contém 57 tarefas com uma explicação detalhada da solução para cada uma.

O objetivo deste manual é ajudar os alunos no estudo independente e na assimilação da metodologia para a resolução de problemas em todos os tópicos do curso.

Publicado por decisão da comissão metodológica do Instituto de Mecânica e Tecnologia da TGSHA.

© Estado de Tyumen

Academia Agrícola.

© A. P. Rukhlenko, 2012.

Prefácio

Uma condição importante para que os alunos dominem o curso teórico é a capacidade de usar os conhecimentos dos fundamentos teóricos na resolução de problemas específicos de engenharia. É a resolução de problemas que desenvolve as capacidades dos alunos para o pensamento criativo da engenharia, contribui para o desenvolvimento da independência na resolução de questões de engenharia relacionadas com o estudo desta disciplina.

Todas as tarefas deste manual são colocadas na ordem de estudo da disciplina por assunto, de acordo com os programas de trabalho para a preparação de bacharéis da direção 110800 - agroengenharia.

O manual destina-se a estudantes a tempo inteiro e a tempo parcial. Seu objetivo é ajudar os alunos a dominar a metodologia para a resolução de problemas sobre os tópicos do curso "Hidráulica". Especialmente útil, segundo o autor, o manual será para os alunos que faltam às aulas, pois os ajudará no domínio desta disciplina.

A tabela abaixo indica os números de problemas para cada tópico e a literatura para estudar o material teórico sobre cada tópico.

Temas das aulas práticas

para resolver problemas

Tema da lição	№№ tarefas sobre o tema	Literatura, pág.
Propriedades físicas dos líquidos	1,2	8..13	8..14	7..12	3..4	3…4
Pressão hidrostática	3,4,5,6,7,8,	20..25	19..25	17..20	5..7	7..8
A força da pressão hidrostática em superfícies planas e curvas	9,10,11,12,13,14, 15,16,17,19,21	25..31	28..34	21..27	7..9	15..16
equação de Bernoulli. Resistência hidráulica	22,23,24,25,26,27 28,29,30,31,32	42..45 55..64	46..52 52..78	44..59	13..16 19..24	30..36
Fluxo de fluido através de orifícios, bicos, aceleradores e válvulas	34,35,36,37,38,39, 40,41	72..79	78..89	63..76	25..29	45..48
Cálculo hidráulico de tubulações	42,43,44	64..70	94..104	76..99	31..38	57..63
Bombas de palhetas	45,46,47,48	89..108 131..134	139..158 163..173	146..161	41..59	78..83
máquinas hidráulicas volumétricas	50,51,52,53	141..169	177..204	223..235	59..76	88..91
Acionamento hidráulico volumétrico	54,55,56,57	192..200	204..224	271..279	77..84	95..98

Literatura para estudar a parte teórica da disciplina

1. Isaev A.P., Sergeev B.I., Didur V.A. Hidráulica e hidromecanização de processos agrícolas M: Editora Agroprom, 1990 - 400s.

2. N.A. Palishkin Hidráulica e abastecimento de água agrícola M: Editora Agroprom, 1990 - 351s.

3. Sabashvili R.G. Hidráulica, máquinas hidráulicas, abastecimento de água agrícola: Proc. subsídio para universidades M: Kolos 1997-479s.

4. Rukhlenko A.P. Hidráulicas e máquinas hidráulicas. Livro didático TGSHA-Tyumen 2006 124p.

1. Determine o módulo de elasticidade a granel do líquido,

se, sob a ação de uma carga A com massa de 250 kg, o pistão percorreu uma distância △h=5mm. Altura inicial do pistão H = 1,5 m, diâmetro do pistão d = 80 mm e reservatório D = 300 mm, altura do reservatório h = 1,3 m. Despreze o peso do pistão. O reservatório é considerado absolutamente rígido.

Solução: A compressibilidade de um líquido é caracterizada pelo módulo de volume E, que está incluído na lei de Hooke generalizada: = ,

onde \u003d incremento (neste caso, diminuição) do volume líquido V devido a um aumento na pressão ∆p . Escrevemos a dependência acima em relação ao valor desejado:

No lado direito da equação, as incógnitas devem ser expressas em termos dos dados iniciais. Aumento de pressão ∆ devido à carga externa, ou seja, o peso da carga:

O volume inicial de líquido é a soma dos volumes de líquido no cilindro e no reservatório:
= · .

Mudança absoluta no volume de líquido ∆V:

Substituindo as expressões para ∆p, ∆V e V no lado direito da equação, obtemos

E= =

= = .

2. A altura do tanque vertical cilíndrico h=10m, seu diâmetro D=3m. Determine a massa de óleo combustível (ρ m \u003d 920 kg / ), que pode ser despejada no tanque a 15, se sua temperatura puder subir para 40 0 ​​​​C. Despreze a expansão das paredes do tanque, o coeficiente de temperatura de expansão volumétrica do líquido β t \u003d 0,0008 1/ 0 C.

Solução: A massa de óleo combustível pode ser expressa como o produto de sua densidade e volume, ou seja:

ou ,

onde h m é o nível inicial de óleo combustível no tanque em t=15 0 C. Da expressão para β t encontramos a variação absoluta no volume de óleo combustível com o aumento da temperatura, ou seja:

.

Por outro lado, o mesmo valor pode ser representado como a diferença entre os volumes do reservatório e o volume inicial de óleo combustível:

Expressando esses volumes em termos de parâmetros geométricos, podemos escrever que:

∆V = ·

Iguale as partes certas das expressões para:

.

Reduzindo os lados esquerdo e direito da equação por , obtemos

Onde = .

Substitua o valor resultante na equação original

Aqui: △t \u003d t k - t n \u003d 40 - 15 \u003d 25 0 С.

3. Determine a pressão absoluta do ar no tanque, se à pressão atmosférica correspondente a h a \u003d \u003d 760 mm Hg. Arte. indicação de um medidor de vácuo de mercúrio = 0,2 m, altura h = 1,5 m. Qual é a indicação de um medidor de vácuo de mola? Densidade de mercúrio ρ = 13600kg/.

Solução: Para resolver este problema, usamos a equação básica da hidrostática, que nos permite determinar a pressão em qualquer ponto do fluido e o conceito de “superfície de igual pressão”. Como se sabe, para um fluido Newtoniano estacionário, superfícies de igual pressão representam um conjunto de planos horizontais. Neste caso, tomamos dois planos horizontais como superfícies de igual pressão - a interface entre a água e o ar no tubo de conexão e a interface entre o ar e o mercúrio no joelho direito de um medidor de vácuo de mercúrio. Para a primeira superfície, a pressão nos pontos A e B é a mesma e, de acordo com a equação básica da hidrostática, é determinada da seguinte forma:

p A \u003d p B \u003d p 1 + ρ g h,

onde p 1 é a pressão absoluta do ar no tanque. Desta equação segue que:

p 1 \u003d p A - ρ · g · h.

Se não levarmos em conta a densidade do ar, podemos escrever que p A \u003d p B \u003d p E, ou seja, As pressões nos pontos A, B e E são as mesmas.

Para a segunda superfície, as pressões nos pontos C e D são iguais e iguais à atmosférica,

p a \u003d p C \u003d p D.

Por outro lado, a pressão em t. C pode ser representada como

de onde p e \u003d p a - ρ rt ·g · h rt.

Substituindo as expressões para p A na equação para determinar p 1, temos

p 1 \u003d p a - ρ rt g h h rt - ρ g h \u003d ρ rt g (h a - h rt) - ρ g h h.

Encontramos o valor numérico p 1 substituindo os valores numéricos das quantidades no lado direito da equação:

p 1 \u003d 13600 9,81 (0,76 - 0,2) - 1000 9,81 1,5 \u003d

74713 - 14715 = 59998Pa = 60kPa.

O vácuo que o medidor de vácuo irá mostrar:

p wak \u003d p a - p 1 \u003d ρ rt g h h a - p 1 \u003d

13600 9,81 0,76 10 -3 - 60 = 101,4 - 60 = 41,4 kPa.

4. Determine a pressão absoluta no recipiente de acordo com a indicação de um manômetro de líquido, se for conhecido: h 1 \u003d 2m, h 2 \u003d 0,5 m, h 3 \u003d 0,2 m, m \u003d = 880 kg / m 3.

Solução: Para resolver este problema, é necessário escrever a equação básica da hidrostática para dois pontos localizados em um plano horizontal (superfície de igual pressão) passando ao longo da interface água-mercúrio. Pressão em t. A

r A \u003d r abs + ρ g h 1;

Pressão em t.V

Igualando as partes certas dessas expressões, determinamos a pressão absoluta

r abs + ρ g h 1 \u003d r a + ρ m g h 3 + ρ rt g h 2,

100000+880 9,81 0,2+13600 9,81 0,5–1000 9,81 2 =

100000+1726,6+66708-19620=148815Pa=148kPa.

5. O tanque fechado A, cheio de querosene até uma profundidade de H=3m, está equipado com um medidor de vácuo e um piezômetro. Determine a pressão absoluta p 0 acima da superfície livre no tanque e a diferença entre os níveis de mercúrio no medidor de vácuo h 1 se a altura da elevação do querosene no piezômetro h = 1,5 m.

Solução: Vamos escrever a equação básica da hidrostática para t. A, localizada no fundo do tanque,

Por outro lado, a mesma pressão no ponto A pode ser expressa através da leitura de um piezômetro aberto

A expressão resultante para p A é inserida na equação para determinar p 0:

então o valor numérico de p 0 será igual a:

A diferença entre os níveis de mercúrio no vacuômetro é determinada escrevendo a equação básica da hidrostática para dois pontos B e C da superfície de igual pressão, coincidindo com a superfície livre de mercúrio no joelho direito do vacuômetro.

h1 = = .

6. Determine o excesso de pressão da água na tubulação B, se a leitura do manômetro = 0,025 MPa.

Tubo de conexão cheio de água e

ar, como mostrado no diagrama, com H 1 \u003d 0,5 m, H 2 \u003d 3 m. Como mudará a leitura do manômetro se, à mesma pressão na tubulação, todo o tubo de conexão estiver cheio de água (o ar é liberado pela torneira K). Altura

Solução: Ao resolver este problema, é utilizada a equação básica da hidrostática, segundo a qual a pressão no tubo B é a soma da pressão na superfície livre (neste caso, o manômetro - p m) e a pressão do peso da água. O ar não é levado em consideração devido à sua baixa densidade em comparação com a água.

Então a pressão no tubo B:

Aqui 1 é tomado com um sinal de menos, porque esta coluna de água ajuda a reduzir a pressão no tubo.

Se o ar for completamente removido do tubo de conexão, neste caso, a equação básica da hidrostática será escrita da seguinte forma:

O significado exato das respostas: e é obtido em g = 10 m/.

7. Com a válvula da tubulação K fechada, determine a pressão absoluta no tanque enterrado a uma profundidade de H = 5m, se a leitura do vacuômetro instalado a uma altura de h = 1,7m, . A pressão atmosférica corresponde à densidade da gasolina .

Solução: De acordo com a equação básica da hidrostática, a pressão absoluta no tanque será a soma da pressão absoluta na superfície livre e a pressão do peso, ou seja,

Pressão absoluta na superfície livre :

ou

Levando em conta a expressão obtida para
Escrevemos a equação original da seguinte forma:

8. Água e gasolina são despejadas em um tanque cilíndrico com um diâmetro de D \u003d 2m ao nível de H \u003d 1,5m. O nível de água no piezômetro é inferior ao nível de gasolina em h=300mm. Determine o peso no tanque

gasolina, se .

Solução: O peso da gasolina no tanque pode ser escrito como

,

onde é o volume de combustível no tanque. Nós o expressamos em termos dos parâmetros geométricos do tanque:

.

Para determinar o valor desconhecido - o nível de gasolina no tanque, é necessário escrever a equação básica da hidrostática para uma superfície de pressão igual, que é mais apropriada para tomar o fundo do tanque, pois temos informações sobre isso na forma de H - o nível total de gasolina e água no tanque. Como o tanque e o piezômetro estão abertos (comunicam-se com a atmosfera), levaremos em consideração apenas a pressão do peso no fundo.

Assim, a pressão no fundo do lado do tanque pode ser escrita como

Esta é a mesma pressão do lado do piezômetro:

.

Igualando as partes certas das expressões obtidas, expressamos o valor desejado delas:

Reduzimos a equação resultante por g, removendo em ambas as partes da equação , escrevemos o valor desejado

Da última equação

Substituímos as expressões resultantes para e na equação original e determinamos o peso da gasolina

9. O macaco hidráulico é composto por um pistão fixo 1 e um cilindro 2 deslizando ao longo do mesmo, sobre o qual é montada uma carcaça 3, formando um banho de óleo do macaco e uma bomba manual de pistão 4 com válvulas de sucção 5 e descarga 6. Determine a pressão do fluido de trabalho no cilindro e a massa da carga levantada m, se a força na alça da alavanca de acionamento da bomba é R = 150 N, o diâmetro do pistão do macaco é D = 180 mm, o diâmetro do êmbolo da bomba é d = 18 mm, a eficiência do macaco é η = 0,68, os braços da alavanca são a = 60 mm, b = 600 mm.

Pressão do ar- a força com que o ar pressiona a superfície da terra. É medido em milímetros de mercúrio, milibares. Em média, é 1,033 g por 1 cm2.

A razão para a formação do vento é a diferença na pressão atmosférica. O vento sopra de uma área de maior pressão para uma área de menor pressão. Quanto maior a diferença de pressão atmosférica, mais forte o vento. A distribuição da pressão atmosférica na Terra determina a direção dos ventos que prevalecem na troposfera em diferentes latitudes.

Formado quando o vapor de água se condensa no ar ascendente devido ao seu resfriamento.
. A água em estado líquido ou sólido que cai na superfície da Terra é chamada de precipitação.

Existem dois tipos de precipitação:

caindo das nuvens (chuva, neve, grãos, granizo);
formado perto da superfície da Terra (, orvalho, geada).
A precipitação é medida por uma camada de água (em mm), que se forma se a água precipitada não drenar e não evaporar. Em média, 1130 mm caem na Terra por ano. precipitação.

Distribuição de precipitação. A precipitação atmosférica é distribuída sobre a superfície da Terra de forma muito desigual. Algumas áreas sofrem com o excesso de umidade, outras com a falta. Os territórios localizados ao longo dos trópicos do norte e do sul recebem especialmente pouca precipitação, onde o ar é alto e a necessidade de precipitação é especialmente grande.

A principal razão para este desnível é a colocação de cintos de pressão atmosférica. Assim, na região equatorial na zona de baixa pressão, o ar constantemente aquecido contém muita umidade, sobe, esfria e fica saturado. Portanto, muitas nuvens se formam na região equatorial, e há fortes chuvas. Há também muita precipitação em outras áreas da superfície da Terra onde a pressão é baixa.

Nos cinturões de alta pressão predominam as correntes de ar descendentes. O ar frio, descendo, contém pouca umidade. Quando abaixado, ele se contrai e aquece, devido ao qual se afasta do ponto de saturação e fica mais seco. Portanto, em áreas de alta pressão sobre os trópicos e perto dos polos, há pouca precipitação.

Pela quantidade de precipitação ainda é impossível julgar a provisão do território com umidade. É necessário levar em conta a possível evaporação - volatilidade. Depende da quantidade de calor solar: quanto mais, mais umidade pode evaporar, se houver. A evaporação pode ser grande e a evaporação pequena. Por exemplo, a volatilidade (quanta umidade pode evaporar em uma determinada temperatura) é de 4.500 mm/ano, e a evaporação (quanta realmente evapora) é de apenas 100 mm/ano. De acordo com a proporção de evapotranspiração e evaporação, o teor de umidade do território é julgado. O coeficiente de umidade é usado para determinar o teor de umidade. Coeficiente de umidade - a relação entre a precipitação anual e a evaporação para o mesmo período de tempo. É expresso como uma fração como uma porcentagem. Se o coeficiente for igual a 1 - umidade suficiente, se for menor que 1, a umidade é insuficiente e, se for maior que 1, a umidade é excessiva. De acordo com o grau de umidade, as áreas úmidas (úmidas) e secas (áridas) são distinguidas.

A pressão é uma quantidade física que desempenha um papel especial na natureza e na vida humana. Este fenômeno, imperceptível aos olhos, não só afeta o estado do meio ambiente, mas também é muito bem sentido por todos. Vamos descobrir o que é, que tipos existem e como encontrar a pressão (fórmula) em diferentes ambientes.

O que é chamado de pressão em física e química

Este termo refere-se a uma importante grandeza termodinâmica, que é expressa como a razão entre a força de pressão exercida perpendicularmente e a área da superfície sobre a qual ela atua. Este fenômeno independe do tamanho do sistema em que opera e, portanto, refere-se a quantidades intensivas.

Em um estado de equilíbrio, a pressão é a mesma para todos os pontos do sistema.

Em física e química, isso é indicado pela letra "P", que é uma abreviação do nome latino do termo - pressūra.

Se estamos falando da pressão osmótica de um líquido (o equilíbrio entre a pressão dentro e fora da célula), a letra "P" é usada.

Unidades de pressão

De acordo com os padrões do sistema SI Internacional, o fenômeno físico considerado é medido em pascal (em cirílico - Pa, em latim - Ra).

Com base na fórmula da pressão, verifica-se que um Pa é igual a um N (newton - dividido por um metro quadrado (uma unidade de área).

No entanto, na prática, é bastante difícil usar pascals, pois esta unidade é muito pequena. Nesse sentido, além dos padrões do sistema SI, esse valor pode ser medido de maneira diferente.

Abaixo estão seus análogos mais famosos. A maioria deles é amplamente utilizada na antiga URSS.

• barras. Uma barra é igual a 105 Pa.
• Torres, ou milímetros de mercúrio. Aproximadamente um Torr corresponde a 133,3223684 Pa.
• milímetros de coluna de água.
• Metros de coluna de água.
• ambientes técnicos.
• atmosferas físicas. Um atm é igual a 101.325 Pa e 1,033233 at.
• Quilograma-força por centímetro quadrado. Há também ton-force e gram-force. Além disso, há uma libra-força analógica por polegada quadrada.

Fórmula geral de pressão (física do 7º ano)

A partir da definição de uma dada grandeza física, pode-se determinar o método para encontrá-la. Parece a foto abaixo.

Nele, F é força e S é área. Em outras palavras, a fórmula para encontrar a pressão é sua força dividida pela área da superfície na qual ela atua.

Também pode ser escrito da seguinte forma: P = mg / S ou P = pVg / S. Assim, esta grandeza física está relacionada com outras variáveis ​​termodinâmicas: volume e massa.

Para a pressão, aplica-se o seguinte princípio: quanto menor o espaço afetado pela força, maior a quantidade de força de pressão que ela possui. Se, no entanto, a área aumentar (com a mesma força) - o valor desejado diminui.

Fórmula da pressão hidrostática

Diferentes estados agregados de substâncias proporcionam a presença de suas propriedades que são diferentes umas das outras. Com base nisso, os métodos para determinar P neles também serão diferentes.

Por exemplo, a fórmula para a pressão da água (hidrostática) é assim: P = pgh. Também se aplica aos gases. Ao mesmo tempo, não pode ser usado para calcular a pressão atmosférica, devido à diferença de altitudes e densidades do ar.

Nesta fórmula, p é a densidade, g é a aceleração gravitacional e h é a altura. Com base nisso, quanto mais fundo o objeto ou objeto afunda, maior a pressão exercida sobre ele dentro do líquido (gás).

A variante em consideração é uma adaptação do exemplo clássico P = F / S.

Se lembrarmos que a força é igual à derivada da massa pela velocidade de queda livre (F = mg), e a massa do líquido é a derivada do volume pela densidade (m = pV), então a fórmula da pressão pode ser escrito como P = pVg / S. Neste caso, o volume é a área multiplicada pela altura (V = Sh).

Se você inserir esses dados, verifica-se que a área no numerador e no denominador pode ser reduzida e a saída é a fórmula acima: P \u003d pgh.

Considerando a pressão nos líquidos, vale lembrar que, ao contrário dos sólidos, a curvatura da camada superficial muitas vezes é possível neles. E isso, por sua vez, contribui para a formação de pressão adicional.

Para tais situações, é usada uma fórmula de pressão ligeiramente diferente: P \u003d P 0 + 2QH. Neste caso, P 0 é a pressão de uma camada não curvada e Q é a superfície de tensão do líquido. H é a curvatura média da superfície, que é determinada pela Lei de Laplace: H \u003d ½ (1 / R 1 + 1 / R 2). As componentes R 1 e R 2 são os raios da curvatura principal.

Pressão parcial e sua fórmula

Embora o método P = pgh seja aplicável a líquidos e gases, é melhor calcular a pressão neste último de uma maneira ligeiramente diferente.

O fato é que na natureza, via de regra, as substâncias absolutamente puras não são muito comuns, porque nela predominam as misturas. E isso se aplica não apenas a líquidos, mas também a gases. E como você sabe, cada um desses componentes exerce uma pressão diferente, chamada pressão parcial.

É bem fácil de definir. É igual à soma da pressão de cada componente da mistura considerada (gás ideal).

A partir disso, segue-se que a fórmula da pressão parcial se parece com isso: P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ... e assim por diante, de acordo com o número de componentes constituintes.

Muitas vezes há casos em que é necessário determinar a pressão do ar. No entanto, alguns erroneamente realizam cálculos apenas com oxigênio de acordo com o esquema P = pgh. Mas o ar é uma mistura de gases diferentes. Contém nitrogênio, argônio, oxigênio e outras substâncias. Com base na situação atual, a fórmula da pressão do ar é a soma das pressões de todos os seus componentes. Portanto, você deve pegar o mencionado P \u003d P 1 + P 2 + P 3 ...

Os instrumentos mais comuns para medição de pressão

Apesar de não ser difícil calcular a grandeza termodinâmica em consideração usando as fórmulas acima, às vezes simplesmente não há tempo para realizar o cálculo. Afinal, você deve sempre levar em conta inúmeras nuances. Portanto, por conveniência, vários dispositivos foram desenvolvidos ao longo de vários séculos para fazer isso em vez de pessoas.

De fato, quase todos os dispositivos desse tipo são variedades de um manômetro (ajuda a determinar a pressão em gases e líquidos). No entanto, eles diferem em design, precisão e escopo.

• A pressão atmosférica é medida usando um medidor de pressão chamado barômetro. Se for necessário determinar o vácuo (ou seja, pressão abaixo da pressão atmosférica), é usada outra versão dele, um medidor de vácuo.
• Para descobrir a pressão arterial em uma pessoa, é usado um esfigmomanômetro. Para a maioria, é mais conhecido como um tonômetro não invasivo. Existem muitas variedades de tais dispositivos: do mercúrio mecânico ao digital totalmente automático. Sua precisão depende dos materiais de que são feitos e do local de medição.
• As quedas de pressão no ambiente (em inglês - queda de pressão) são determinadas usando ou difnamômetros (não confundir com dinamômetros).

Tipos de pressão

Considerando a pressão, a fórmula para encontrá-la e suas variações para diferentes substâncias, vale a pena conhecer as variedades dessa quantidade. Há cinco deles.

• Absoluto.
• barométrico
• Excesso.
• Vácuo.
• Diferencial.

Absoluto

Este é o nome da pressão total sob a qual uma substância ou objeto está localizado, sem levar em consideração a influência de outros componentes gasosos da atmosfera.

É medido em pascal e é a soma do excesso e da pressão atmosférica. É também a diferença entre os tipos barométrico e a vácuo.

É calculado pela fórmula P = P 2 + P 3 ou P = P 2 - P 4.

Para o ponto de referência para a pressão absoluta nas condições do planeta Terra, é tomada a pressão dentro do recipiente do qual o ar é removido (ou seja, vácuo clássico).

Somente esse tipo de pressão é usado na maioria das fórmulas termodinâmicas.

barométrico

Este termo refere-se à pressão da atmosfera (gravidade) sobre todos os objetos e objetos encontrados nela, incluindo a própria superfície da Terra. A maioria das pessoas também o conhece pelo nome atmosférico.

É referido e o seu valor varia com o local e hora da medição, bem como com as condições meteorológicas e estando acima/abaixo do nível do mar.

O valor da pressão barométrica é igual ao módulo da força da atmosfera por unidade de área ao longo da normal a ela.

Em uma atmosfera estável, a magnitude desse fenômeno físico é igual ao peso de uma coluna de ar sobre uma base com área igual a um.

A norma da pressão barométrica é 101.325 Pa (760 mm Hg a 0 graus Celsius). Além disso, quanto mais alto o objeto estiver da superfície da Terra, menor será a pressão do ar sobre ele. A cada 8 km diminui em 100 Pa.

Graças a esta propriedade, nas montanhas, a água nas chaleiras ferve muito mais rápido do que em casa no fogão. O fato é que a pressão afeta o ponto de ebulição: com sua diminuição, este diminui. E vice versa. O trabalho de aparelhos de cozinha como panela de pressão e autoclave é construído nesta propriedade. O aumento da pressão dentro deles contribui para a formação de temperaturas mais altas nos pratos do que nas panelas comuns no fogão.

A fórmula da altitude barométrica é usada para calcular a pressão atmosférica. Parece a foto abaixo.

P é o valor desejado na altura, P 0 é a densidade do ar próximo à superfície, g é a aceleração de queda livre, h é a altura acima da Terra, m é a massa molar do gás, t é a temperatura do sistema , r é a constante universal do gás 8,3144598 J⁄ (mol x K), e e é o número de Eclair, igual a 2,71828.

Muitas vezes, na fórmula acima para a pressão atmosférica, em vez de R, K é usado - a constante de Boltzmann. A constante universal do gás é frequentemente expressa em termos de seu produto pelo número de Avogadro. É mais conveniente para cálculos quando o número de partículas é dado em mols.

Ao fazer os cálculos, sempre vale a pena levar em consideração a possibilidade de mudanças na temperatura do ar devido a uma mudança na situação meteorológica ou ao subir acima do nível do mar, bem como a latitude geográfica.

Medidor e vácuo

A diferença entre a pressão atmosférica e a pressão ambiente medida é chamada de sobrepressão. Dependendo do resultado, o nome do valor muda.

Se for positivo, é chamado de pressão manométrica.

Se o resultado obtido for com um sinal de menos, ele é chamado de vacuômetro. Vale lembrar que não pode ser mais do que barométrico.

diferencial

Este valor é a diferença de pressão em diferentes pontos de medição. Como regra, é usado para determinar a queda de pressão em qualquer equipamento. Isto é especialmente verdade na indústria do petróleo.

Tendo descoberto que tipo de quantidade termodinâmica é chamada de pressão e com a ajuda de quais fórmulas é encontrada, podemos concluir que esse fenômeno é muito importante e, portanto, o conhecimento sobre ele nunca será supérfluo.

Você acha que um peixe, nadando no oceano, percebe que há água ao seu redor? O cachorro sente que está andando no fundo do oceano aéreo? O hábito embota a observação. Um peixe que nasceu na água e passou toda a sua vida nela, sem dúvida não percebe a água e não sente a pressão causada pelo seu peso. Assim como um cachorro, é claro, não presta atenção ao ar ao seu redor e não sente sua pressão em seu corpo. Nós também não teríamos notado, a menos que ouvíssemos de alguém ou lemos em livros. Algo tem que acontecer para que prestemos atenção ao ar. Ou ele começa a se mover rapidamente e o vento sopra em nosso rosto, ou uma nuvem claramente visível se forma nele. Mas a maneira mais óbvia de verificar a presença de ar é ver como ele pressiona os objetos nele.

Pegue um copo de plástico ou outro recipiente e mergulhe-o completamente na água do banho. Vamos esperar até que o copo esteja cheio de água e vire-o de cabeça para baixo. Lentamente, comece a puxá-lo para fora da água. Olhar! A água sobe com o copo, e seu nível é muito mais alto que o nível da água no banho. Parece que nada suporta água em um copo. Mas isso, é claro, não é assim, caso contrário, teria caído. O que é essa força que levanta a água? Um oceano de ar se estende acima de nós por várias centenas de quilômetros. Embora o ar nos pareça completamente sem peso, ele exerce uma pressão significativa na superfície da Terra a cada centímetro quadrado. Seu banho, é claro, não é exceção, o ar pressiona a superfície da água da mesma maneira que em tudo ao redor.

Quando começamos a puxar um copo virado de cabeça para baixo, a água dentro dele tende a afundar sob a influência da gravidade da Terra. No entanto, ela não pode descer. Por quê?

Para entender isso, imagine que a água realmente caiu um pouco, como mostra a figura. O que estará no espaço acima da linha tracejada A? Naturalmente, não há ar aqui e, portanto, sua pressão também. Em outras palavras, em um copo no nível A, a pressão atmosférica não atua na superfície da água. Agora vamos olhar para as setas B e C. Elas mostram como a pressão atmosférica age na superfície da água no banho. O ar pressiona a água, é comprimido por este ar, o que significa que procura preencher o espaço vazio resultante. Como resultado, assim que a água começar a sair do copo, a pressão a levará de volta ao espaço acima do nível A, conforme mostrado na figura pelas setas D e E.

Não há pressão atmosférica.

Na verdade, a água no copo nunca afunda o suficiente para ser perceptível, a pressão atmosférica imediatamente a empurra de volta para dentro do copo e a mantém lá enquanto a retiramos.

Mas se a água é mantida à pressão atmosférica em um copo de 15 cm de altura, ela também será mantida em um recipiente de 30 cm de altura? E em 60cm? 3 metros? 5 metros? Se você tiver pratos adequados em casa, garantirá que a água seja retida neles. No entanto, há um limite para a altura da coluna de água que pode ser mantida dessa maneira. A água tem uma massa muito maior que a massa do ar, se compararmos seus volumes iguais. A água é 800 vezes mais pesada que o ar de mesmo volume. A água, como o ar, pressiona os corpos nela. Isso significa que a pressão de uma coluna de água de 10 m de altura (mais precisamente, 10 m 33 cm) apenas equilibrará a pressão atmosférica, que retém a água no vaso. Assim, você vê que a altura da coluna de água não pode ultrapassar 10 metros.

Imagine um "copo" de 15 metros de altura (ou melhor, um cano), virado de cabeça para baixo, que retiramos da água, como mostra a figura. Quando a parte fechada do "copo" atingir uma altura de cerca de 10 m acima do nível da água, o líquido no "copo" parará de subir. Continuamos a levantar o "copo", mas a água dentro dele está no mesmo nível. Neste caso, um espaço vazio é formado no recipiente acima do nível da água.

O que acontecerá com a água no vaso se a pressão atmosférica diminuir por qualquer motivo? A nova pressão atmosférica será capaz de conter uma coluna de água já menor, o nível da água no "copo" cairá. E se a pressão do ar externo aumentar? Será capaz de manter a altura do pilar superior a 10 m, e a água na embarcação começará a subir.

Em essência, analisamos o princípio de funcionamento do dispositivo - um barômetro, com o qual a pressão atmosférica é medida. No nosso caso, a pressão atmosférica é equilibrada por uma coluna de água de certa altura. A pressão do ar pode ser medida pela altura da coluna de água que ela pode conter.

Este tipo de barômetro de água foi inventado por Otto von Guericke há vários séculos. Como "copo" ele usou um cachimbo de vidro, fechado na extremidade superior, que encheu de água e instalou perto de sua casa. O tubo foi abaixado em um tanque de água. Guericke instalou o barômetro de modo que o nível da parte superior do cano fosse visível de todos os lugares para os habitantes da cidade, e eles pudessem observar como a bóia na superfície da água no cano, marcando seu nível, subia e caiu de acordo com as mudanças na pressão atmosférica. Se a bóia no barômetro caísse bruscamente, as pessoas da cidade já sabiam que a pressão do ar estava caindo e, muito provavelmente, o mau tempo estava chegando, e quando a bóia subia no tubo, significava que o bom tempo chegaria em breve à cidade .

Por que uma mudança na pressão barométrica significa uma provável mudança no clima? Acontece que o ar quente e úmido, que geralmente traz o tempo nublado, é mais leve que o ar frio e seco - um prenúncio de tempo claro e bom, o que significa que quando o tempo piora, a pressão deve cair e, quando melhorar, deve aumentar. O barômetro é um instrumento amplamente utilizado. É verdade que um cano de 10 metros de altura, e mesmo cheio de água, é obviamente muito inconveniente para uso.

Você pode encurtar significativamente o tubo se usar mercúrio em vez de água - um metal líquido que é 13,6 vezes mais pesado que a água. Em um barômetro de mercúrio, a pressão que iguala a pressão atmosférica é criada por uma coluna de líquido com uma altura de apenas 1033/13,6 = 76 (cm). Isso, é claro, é muito mais conveniente do que mais de 10 metros, por isso é melhor usar mercúrio em vez de água em barômetros. Tal dispositivo em seu design não é diferente de um de água, apenas é muito menor e não é necessário segurar o tubo com a mão - ele é fixado na posição necessária, de uma maneira mais conveniente.

O tecido pode ser perfurado com uma agulha, mas não com um lápis (se você aplicar a mesma força). O lápis e a agulha têm formas diferentes e, portanto, exercem pressão desigual sobre o tecido. A pressão é onipresente. Ativa os mecanismos (veja o artigo ""). Isso afeta. exercem pressão sobre as superfícies com as quais entram em contato. A pressão atmosférica afeta o clima. um dispositivo para medir a pressão atmosférica -.

O que é pressão

Quando um corpo está agindo perpendicularmente à sua superfície, o corpo está sob pressão. A pressão depende de quão grande é a força e da área da superfície em que a força está agindo. Por exemplo, se você sair na neve com sapatos comuns, poderá falhar; isso não acontecerá se colocarmos os esquis. O peso do corpo é o mesmo, mas no segundo caso, a pressão é distribuída sobre uma superfície maior. Quanto maior a superfície, menor a pressão. A rena tem cascos largos - afinal, ele anda na neve, e a pressão do casco na neve deve ser a mais baixa possível. Se a faca estiver afiada, a força será aplicada na superfície de uma pequena área. Uma faca cega distribui a força sobre uma superfície maior e, portanto, corta pior. Unidade de pressão - pascal(Pa) - em homenagem ao cientista francês Blaise Pascal (1623 - 1662), que fez muitas descobertas no campo da pressão atmosférica.

Pressão de líquidos e gases

Líquidos e gases assumem a forma do recipiente em que estão contidos. Ao contrário dos sólidos, líquidos e gases pressionam todas as paredes do recipiente. A pressão de líquidos e gases é direcionada em todas as direções. pressiona não apenas no fundo, mas também nas paredes do aquário. O próprio aquário apenas empurra para baixo. pressiona por dentro a bola de futebol em todas as direções e, portanto, a bola é redonda.

Mecanismos hidráulicos

A ação dos mecanismos hidráulicos é baseada na pressão do fluido. O líquido não comprime, então se você aplicar força nele, ele será forçado a se mover. E os freios funcionam no princípio hidráulico. A redução da velocidade da pista é alcançada com a ajuda da pressão do fluido de freio. O motorista pressiona o pedal, o pistão bombeia o fluido de freio através do cilindro, depois entra nos outros dois cilindros através do tubo e pressiona os pistões. Os pistões pressionam as pastilhas de freio contra o disco da roda. O resultado diminui a rotação da roda.

Mecanismos pneumáticos

Mecanismos pneumáticos operam devido à pressão de gases - geralmente ar. Ao contrário dos líquidos, o ar pode ser comprimido e, em seguida, sua pressão aumenta. A ação de uma britadeira é baseada no fato de que o pistão comprime o ar dentro dele a uma pressão muito alta. Em uma britadeira, o ar comprimido pressiona o cortador com tanta força que até pedra pode ser perfurada.

Um extintor de espuma é um dispositivo pneumático alimentado por dióxido de carbono comprimido. Ao apertar a alça, você libera o dióxido de carbono comprimido no recipiente. O gás com grande força pressiona uma solução especial, deslocando-a para dentro do tubo e da mangueira. Um fluxo de água e espuma escapa da mangueira.

Pressão atmosférica

A pressão atmosférica é criada pelo peso do ar acima da superfície. Para cada metro quadrado, o ar pressiona com uma força maior que o peso de um elefante. Perto da superfície da Terra, a pressão é maior do que alta no céu. A uma altitude de 10.000 metros, onde voam aviões a jato, a pressão é pequena, pois uma massa de ar insignificante pressiona de cima. A pressão atmosférica normal é mantida na cabine para que as pessoas possam respirar livremente em grandes altitudes. Mas mesmo em uma cabine pressurizada, as pessoas ficam com os ouvidos entupidos quando a pressão é menor do que a pressão dentro da aurícula.

A pressão atmosférica é medida em milímetros de mercúrio. Quando a pressão muda, o mesmo acontece. Baixa pressão significa que o clima piora está à frente. Alta pressão traz tempo claro. A pressão normal ao nível do mar é de 760 mm (101.300 Pa). Em dias de furacão, pode cair para 683 mm (910 Pa).