Ve vědě, tlak je měření síly na jednotku plochy. Jednotka SI tlaku je pascal (Pa), což odpovídá N / m2 (newtonů na metr čtvereční).
Základní příklad
Kdybyste měli 1 newton (1 N) síly rozloženou na 1 metr čtvereční (1 m)2), výsledkem je 1 N / 1 m2 = 1 N / m2 = 1 Pa. To předpokládá, že síla je směrována kolmo k povrchové ploše.
Pokud jste zvýšili množství síly, ale aplikovali ji na stejnou oblast, tlak by se úměrně zvýšil. Síla 5 N rozložená na stejnou plochu 1 čtverečního metru by byla 5 Pa. Pokud však také sílu rozšíříte, zjistíte, že se tlak zvyšuje inverzní poměr na zvýšení plochy.
Pokud byste měli rozloženo 5 N síly na 2 metry čtvereční, dostali byste 5 N / 2 m2 = 2,5 N / m2 = 2,5 Pa.
Tlakové jednotky
Bar je další metrická jednotka tlaku, ačkoli to není jednotka SI. Je definován jako 10 000 Pa. Byl vytvořen v roce 1909 britským meteorologem Williamem Napierem Shawem.
Atmosférický tlak, často označované jako strA, je tlak zemské atmosféry. Když stojíte venku ve vzduchu, atmosférický tlak je průměrná síla veškerého vzduchu nad a kolem, který tlačí na vaše tělo.
Průměrná hodnota atmosférického tlaku na hladině moře je definována jako 1 atmosféra nebo 1 atm. Vzhledem k tomu, že se jedná o průměr fyzické veličiny, může se velikost v průběhu času měnit na základě přesnějšího měření metody nebo případně v důsledku skutečných změn v prostředí, které by mohly mít globální dopad na průměrný tlak EU atmosféra.
- 1 Pa = 1 N / m2
- 1 bar = 10 000 Pa
- 1 atm ≈ 1,013 × 105 Pa = 1,013 bar = 1013 milibar
Jak funguje tlak
Obecný koncept platnost je často považováno za to, že působí na objekt idealizovaným způsobem. (To je vlastně běžné u většiny věcí ve vědě a zejména z fyziky, jak vytváříme idealizované modely upozornit na jevy, kterým věnujeme zvláštní pozornost a ignorovat tolik jiných jevů, kolik můžeme rozumně dokázat.) V tomto idealizovaném přístupu, pokud říkáme, že síla působí na objekt, nakreslíme šipku označující směr síly a jednáme, jako by k síle došlo v tomto bodě.
Ve skutečnosti však věci nikdy nejsou tak jednoduché. Pokud stisknete páku rukou, síla je ve skutečnosti rozložena po ruce a tlačí proti páce rozložené po této oblasti páky. Aby se situace v této situaci ještě zkomplikovala, síla není téměř jistě rozdělena rovnoměrně.
Tady přichází tlak. Fyzici aplikují koncept tlaku, aby rozpoznali, že síla je rozložena po povrchu.
I když můžeme hovořit o tlaku v různých kontextech, jednou z nejranějších forem, ve které se tento koncept ve vědě diskutoval, bylo uvažování a analýza plynů. Dobře před věda termodynamiky byl formalizován v 1800s, to bylo rozpoznal to plyny, když zahříval, aplikoval sílu nebo tlak na objekt, který obsahoval je. Zahřátý plyn byl používán k levitaci horkovzdušných balónů, které začaly v Evropě v 17. století, a čínské a jiné civilizace učinily podobné objevy mnohem dříve. 1800s také viděl příchod parního stroje (jak líčil v přidruženém obrázku), který používá tlak vestavěný v kotli k vytvoření mechanického pohybu, jako je třeba k pohybu říčního člunu, vlaku nebo továrny tkalcovský stav.
Tento tlak obdržel své fyzické vysvětlení kinetická teorie plynů, ve kterém vědci zjistili, že pokud plyn obsahuje širokou škálu částic (molekul), pak by detekovaný tlak mohl být fyzicky reprezentován průměrným pohybem těchto částic. Tento přístup vysvětluje, proč je tlak úzce spojen s pojmy teplo a teplota, které jsou také definovány jako pohyb částic pomocí kinetické teorie. Jedním konkrétním případem zájmu o termodynamiku je izobarický proces, což je termodynamická reakce, kdy tlak zůstává konstantní.
Editoval Anne Marie Helmenstine, Ph. D.