壓力 -物理術語

壓力

物理學上的壓力,是指發生在兩個物體的接觸表面的作用力,或者是氣體對于固體和液體表面的垂直作用力,或者是液體對于固體表面的垂直作用力。

  • 中文名稱
    壓力
  • 外文名稱
    Pressure
  • 表達式
    F=PS
  • 套用學科
    物理

物理術語

定義

英文名稱:Pressure

壓力

垂直作用于流體或固體介面單位面積上的力。

介面可以是指流體內部任意劃分的分離面,也可以是流體與固體之間的接觸面。

任意流體元表面都受到來自外界的作用力,稱表面力。

對于流體質點所受的表面力,可以用通過該點任意3個互相垂直表面(其外法線方向分別為x、y、z)上的應力表示。

σx、σy、σz為3個面上的法應力,由于流體不承受拉力,法應力必為負值,即指向內法線方向。

τxy、τyx、τyz、τzy、vzx、τxz為剪應力(如vxy為垂直y表面上沿x方向應力),即流體層之間的摩擦應力或粘性應力,取決于流動狀態。若流體處于靜止狀態,或雖處于運動狀態,但流體是理想的(即完全忽略其粘性),則所有剪應力都為零,流體質點僅承受各方向相等的法應力。對于運動的粘性流體,6個剪應力不會同時為零,3個法應力也不會都相等,通常定義質點壓力為3個法應力平均值的負值,即p=-(1/3)(σx+σy+σz),同樣是與方向無關的。

運動流體中質點實際承受的壓力為靜壓。若流體速度為v,當流體等熵地減速至零時所能具有的壓力稱為總壓。(1/2)ρvsup>2(ρ為密度)具有壓強量綱,可視為流體具有的一種潛在的壓力,稱為動壓。根據伯努利方程不可壓縮流體的總壓等于靜壓與動壓之和。

國際單位製中,壓強的單位為帕斯卡(簡稱帕),1帕=1牛頓/米2。標準條件【溫度T=288.15開(K),空氣密度ρ=1.225千克/立方米】下海平面高度大氣壓力為101325帕,稱為標準大氣壓。工業上採用1千克力/釐米2為1個工程大氣壓,其值為98066.5帕。氣象學中定義106達因/釐米2為1巴,1巴=105帕,接近1個標準大氣壓。流體的壓力與溫度、密度等參數有關。理想氣體壓力p=ρRT,式中R為氣體常數,與氣體種類有關,空氣的R=287.0焦/(千克·開/攝氏度)【J/(kg·K/℃)】。液體壓力隨密度而增加。

中學物理教科書中,將壓力和壓強作為兩個不同的物理量來對待。但是在熱力學、流體力學等專業和工程中,壓力和壓強是作為一個物理量來對待的。

壓強介紹

1.壓力一定時,受力面積越小,壓力作用效果越顯著。

2.受力面積一定時,壓力越大,壓力作用效果越顯著。

壓力重力

(1)壓力是由于相互接觸的兩個物體互相擠壓發生形變而產生的;重力是由于地面附近的物體受到地球的吸引作用而產生的。

(2)壓力的方向沒有固定的指向,但始終和受力物體的接觸面相垂直。(因為接觸面可能是水準的,也可能是豎直或傾斜的)重力有固定的指向,總是豎直向下。

(3)壓力可以由重力產生也可以與重力無關。當物體放在水準面上且無其他外力作用時,壓力與重力大小相等。當物體放在斜面上時,壓力小于重力。

(4)壓力的作用點在物體受力面上,重力的作用點在物體重心。

力可以使物體產生形變。例如,用木棒從各個角y擠壓面團,可看到,當木棒離開後,面團上留下一個個的凹坑,這種使面團發生凹陷形變的力為壓力。

不少學科常常把壓強叫做壓力,同時把壓力叫做總壓力。這時的壓力不表示力,而是表示垂直作用于物體單位面積上的力。

主要單位

壓力

國際單位:“牛頓”,簡稱“牛”,符號“N”;

壓強

國際單位:“帕斯卡”,簡稱“帕”,符號“Pa ”;

換算 1帕(Pa)=1N/㎡;

1兆帕(MPa)=145磅/平方英寸(psi)=10.2千克力/平方釐米(kgf/c㎡)=10巴(bar)=9.8大氣壓(at m)

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/平方釐米(kg/c㎡)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(at m);

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/平方英寸(psi)=1.0197千克/平方釐米(kg/c㎡)=0.987大氣壓(at m);

1大氣壓(at m)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/平方英寸(psi)=1.0333千克/平方釐米(kg/c㎡)1.0133巴(bar);

1毫米汞柱(mmHg)=133.33帕(Pa);

公式

壓強=壓力/受壓面積(P=F/S);

壓力=壓強*受力面積(F=PS)。

有關解釋

1.大氣壓:地球表面上的空氣柱因重力而產生的壓力。它和所處的海拔高度、緯度及氣象狀況有關。

2.差壓(壓差):兩個壓力之間的相對差值。

3.絕對壓力:介質(液體、氣體或蒸汽)所處空間的所有壓力。

絕對壓力是相對零壓力而言的壓力。

4.表壓力(相對壓力):如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個正值,那麽這個正值就是表壓力,即表壓力=絕對壓力-大氣壓>0。

5.負壓(真空表壓力):和“表壓力“相對應,如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個負值,那麽這個負值就是負壓力,即負壓力=絕對壓力-大氣壓<0。

6.靜態壓力:一般理解為“不隨時間變化的壓力,或者是隨時間變化較緩慢的壓力,即在流體中不受流速影響而測得的表壓力值”。

7.動態壓力:和“靜態壓力”相對應,“隨時間快速變化的壓力,即動壓是指單位體積的流體所具有的動能大小。”通常用1/2ρν2計算。式中ρ—流體密度;v—流體運動速度。”    

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