Tlak
Tlakilipritisakjefizička veličina(znakp) koja opisuje djelovanje sile napovršinu,određena omjerom sileF,koja djeluje okomito na površinuploštineA,dakle:
- .
Mjerna jedinica tlaka jepaskal(znak Pa) ilinjutnpometru kvadratnom(N/m2). Osim Paskala može se upotrebljavati i mjerna jedinica tlakabar(1 bar = 105Pa). Stare jedinice tlaka bile su:[1]
- tehnička atmosfera,znak at (1 at = 98 066,5 Pa);[2]
- standardna,normalna ili fizikalna atmosfera, znak atm (1 atm = 101 325 Pa);[2])
- milimetar živina stupcaili milimetar stupca žive, znak mmHg, ilitorr(1 mmHg = 1 torr = 133,322 Pa);[2]
- milimetar stupca vode, znak mmH2O (1 mmH2O = 9,806 65 Pa).
| paskal | bar | tehnička atmosfera | standardna atmosfera | torr (mmHg) |
funta sile po četvornom palcu | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Pa | ≡ 1N/m² | = 10−5bar | ≈ 10,197×10−6at | ≈ 9,8692×10−6atm | ≈ 7,5006×10−3torr | ≈ 145,04×10−6psi |
| 1 bar | = 100 000 Pa | ≡ 106din/cm² | ≈ 1,0197 at | ≈ 0,98692 atm | ≈ 750,06 torr | ≈ 14,504 psi |
| 1 at | = 98 066,5 Pa | = 0,980665 bar | ≡ 1kp/cm² | ≈ 0,96784 atm | ≈ 735,56 torr | ≈ 14,223 psi |
| 1 atm | = 101 325 Pa | = 1,01325 bar | ≈ 1,0332 at | ≡ 101 325 Pa | = 760 torr | ≈ 14,696 psi |
| 1 torr | ≈ 133,322 Pa | ≈ 1,3332×10−3bar | ≈ 1,3595×10−3at | ≈ 1,3158×10−3atm | ≡ 1 mmHg | ≈ 19,337×10−3psi |
| 1 psi | ≈ 6894,76 Pa | ≈ 68,948×10−3bar | ≈ 70,307×10−3at | ≈ 68,046×10−3atm | ≈ 51,715 torr | ≡ 1 lbf/in² |
Kinetička teorija plinova je tumačenje makroskopskih svojstavaplinovana temelju gibanja njihovihmolekula.Osnovne su postavke teorije:
- molekule su najmanji djelićitvarikoji sadržekemijska svojstvamakroskopske tvari;
- molekule su u stalnom, kaotičnom gibanju (kinetička energijamolekularnoga sustava predstavljatoplinu);
- međusobno djelovanje molekula i njihovo djelovanje na stijenke posude u kojoj se plin nalazi može se tumačiti, na baziklasične mehanike,kaosudari;
- zbog velikoga broja molekula primjenljive su metodestatističke mehanike.Ako se zanemari međusobno djelovanje molekula, govori se oidealnom plinu,za koji se jednostavno izračunavaju temeljnetermodinamičke veličine:tlak,temperaturai specifičnitoplinski kapacitet.[3]
Tlak plina uzrokovan je udarcima molekula plina u određenom vremenu na površinu stijenke posude koja zatvara plin. Taj je tlak to veći što je višatemperaturaT,a manjiobujamili volumenVodređene količinenplina:
gdje je:p– apsolutni tlak plina (Pa),V–obujamplina (m3),n– brojmolovaplina,R– univerzalnaplinska konstanta(8,314472 J • mol−1• K−1), jednaka umnoškuBoltzmannove konstanteiAvogadrovog broja,T- apsolutna temperatura (u Kelvinima).
Atmosferski tlak uzrokovan jetežinomzrakai određen težinom stupca zraka nad površinom.
Parcijalni tlak je tlak pojedinih komponenata u smjesi plinova (Daltonov zakon). Tlak se može mjeriti kao apsolutni ili kao relativni, prema tomu uzima li se za nuluvakuumili atmosferski tlak. Relativni tlak koji je manji od atmosferskoga naziva se negativni tlak.
Kodtekućina,tlak će se javiti u dva slučaja:
- prilikom djelovanjagravitacijeili inercijalnihsila,kada će sve čestice tekućine dobititežinute će djelovati nekom ukupnom silom u smjeru djelovanjarezultantnesile polja u kojem se tekućina nalazi. Takvo djelovanje će proizvestihidrostatski tlak;
- prilikomgibanja(strujanja) tekućine, kada će na neku prepreku strujanju djelovati sila hidrodinamičkog tlaka, i to na površini u koju tekućina udara (Bernoullijeva jednadžba).
Hidrostatski tlak je tlak mirnogafluida,uzrokovan njegovom težinom. Ovisi ogustoćifluidaρ,dubini na kojoj se mjerihiubrzanju zemljine sile težeg,dakle:
a ne ovisi o smjeru u kojem se mjeri.
Hidraulički tlak je onaj koji nafluiddjeluje izvana (na primjer uslijed djelovanjacrpkeili pumpe), a u fluidu djeluje jednako u svim smjerovima.
Hidrodinamički tlak pojavljuje se u fluidu koji struji, a sastoji se od statičkog i dinamičkoga dijela; potonji ovisi o brzini strujanja fluida i djeluje u smjeru strujanja.
Bernoullijeva jednadžba je osnovni zakon gibanjafluida.Proizlazi iz primjenezakona o očuvanju energijena strujanje fluida. Odatle se dobije da zbroj:
ima istu vrijednost posvuda u fluidu koji struji vodoravno, gdje jeptlak,ρgustoćaivbrzinafluida u nekoj točki, ahvisina visinatežištapoprečnog presjeka fluida u odnosu na neku vodoravnu ravninu. Prema tome, ondje gdje je brzina tekućine veća, tlak je manji, ondje gdje je brzina tekućine manja, tlak je veći. Na Bernoullijevoj jednadžbi osnivaju se mnogeinženjerskeprimjene, kao na primjer letzrakoplova:zrak struji uz gornju zakrivljenu plohu krila brže nego ispod krila, pa je tlak na donju plohu krila veći nego na gornju, što ima za posljedicu da na krila djeluje ukupnasilaprema gore koja diže zrakoplov.[4]
Kohezijski tlak se pojavljuje samo na slobodnoj površini tekućine, rezultat je djelovanja kohezijskih sila.
Krvni tlak je tlak krvi na stijenkekrvnih žila.Ovisi o nekoliko čimbenika: o ukupnom obujmu krvi što ga izbacujesrce,o rastegljivosti i elastičnosti krvnih žila, o stegnutosti krvnih žila. Zbog srčanih kontrakcija tlak je najviši na početku krvnog optoka (uarterijama), a najniži na njegovu kraju, uvenama.Kako srce izbacuje krv na mahove, arterijski tlak koleba između sistoličke i dijastoličke vrijednosti. U sistemskom krvnom optoku arterijski je tlak tijekom sistole normalno oko 16 kPa (120 mm Hg), a u dijastoli oko 10,5 kPa (80 mm Hg). Razlika tih dvaju tlakova (5,5 kPa ili 40 mm Hg) naziva se tlak pulsa (bȉla). Srednji arterijski tlak nešto je bliži vrijednosti dijastoličkoga tlaka, jer dijastola traje dulje od sistole. U završnim dijelovima arterijskoga sustava kolebanja tlaka postaju sve slabijima, pa je ukapilaramai venama krvni tlak jednolik. Na kraju venskoga sustava, na ušću gornje i donje šuplje vene u desnu pretklijetku, krvni je tlak približno 0 kPa.[5]
Da izmjerimo tlak plina koji se nalazi u nekoj posudi, može se mjeriti pomoću cijevi u obliku slova U koja je napunjena bilo kojom tekućinom, na primjerživom.Ako je tlak plinaPou posudi manji od atmosferskog tlakaPa,živa će u lijevom kraku cijevi stajati više, a u desnom niže. Da bi bila ravnoteža u presjekuA-A,moraju tlakovi s lijeve i desne strane toga presjeka biti jednaki. S lijeve strane toga presjeka djeluje tlakPoi težina stupca tekućineh1.Stoga je s lijeve strane toga presjeka tlak:
Tlak s desne strane presjekaA-Ajednak je zbrojuatmosferskog tlakaPai težina stupca tekućineh2,to jest:
pri čemu jeρ- gustoćatekućine,ag-ubrzanje zemljine sile teže.Kako vrijedip1= p2,to je:
Kako je očito da jeh1- h2= H,dobivamo:
U ovom slučaju težina stupca tekućineHmjeri razliku između atmosferskog tlaka i tlaka u posudi. Tu razliku nazivamo podtlak ili vakuum. Podtlak je iznos za koliko je tlak u nekoj posudi manji od atmosferskog tlaka.
Kada bi tlak u posudiPobio veći od atmosferskog tlaka, onda bi sličnim postupkom dobili da vrijedi:
Ovu razliku nazivamo pretlak. Pretlak je dakle iznos za koliko je tlak u nekoj posudi veći od atmosferskog tlaka.
Apsolutni tlakpjednak je zbroju atmosferskog tlakaPai pretlaka:
ili, apsolutni tlakpjednak je razlici atmosferskog tlakaPai podtlaka:[6]
- ↑tlak,[1]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑2,02,12,2Pravilnik o mjernim jedinicama,NN 2/2007
- ↑kinetička teorija plinova,[2]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑Bernoullijeva jednadžba,[3]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑krvni tlak,[4]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
