تعريف الضغط والوحدات والأمثلة

في العلم، الضغط هو قياس القوة لكل وحدة مساحة. ال وحدة si الضغط هو باسكال (Pa) ، وهو ما يعادل N / m² (نيوتن لكل متر مربع).

إذا كان لديك 1 نيوتن (1 نيوتن) من القوة موزعة على 1 متر مربع (1 م²) ، تكون النتيجة 1 نيوتن / 1 م² = 1 نيوتن / م² = 1 Pa. يفترض هذا أن القوة موجهة بشكل عمودي نحو مساحة السطح.

إذا قمت بزيادة كمية القوة ولكن قمت بتطبيقها على نفس المنطقة ، فسيزداد الضغط بشكل متناسب. تكون قوة 5 N الموزعة على نفس مساحة 1 متر مربع 5 Pa. ومع ذلك ، إذا قمت أيضًا بتوسيع القوة ، فستجد أن الضغط يزداد في تناسب عكسي إلى زيادة المساحة.

إذا كان لديك 5 N من القوة موزعة على 2 متر مربع ، فستحصل على 5 N / 2 m² = 2.5 نيوتن / م² = 2.5 باسكال.

الشريط هو وحدة ضغط أخرى ، على الرغم من أنه ليس وحدة SI. تم تعريفه على أنه 10000 Pa. تم إنشاؤه في عام 1909 من قبل عالم الأرصاد الجوية البريطاني William Napier Shaw.

الضغط الجوي، وكثيرا ما يلاحظ ص_أ، هو ضغط الغلاف الجوي للأرض. عندما تقف خارجًا في الهواء ، يكون الضغط الجوي هو متوسط ​​قوة كل الهواء من حولك ومن حولك يدفع الجسم.

يتم تعريف متوسط ​​قيمة الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر على أنه 1 جو أو 1 ضغط جوي. بالنظر إلى أن هذا متوسط ​​الكمية المادية ، فقد يتغير الحجم بمرور الوقت بناءً على قياس أكثر دقة الأساليب أو ربما بسبب التغيرات الفعلية في البيئة التي يمكن أن يكون لها تأثير عالمي على متوسط ​​الضغط من الغلاف الجوي.

• 1 باسكال = 1 ن / م²
• 1 بار = 10000 باسكال
• 1 صراف آلي ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 1.013 بار = 1013 مليبار

المفهوم العام فرض غالبًا ما يتم التعامل معها كما لو كانت تعمل على شيء بطريقة مثالية. (هذا أمر شائع في الواقع لمعظم الأشياء في العلوم ، وخاصة الفيزياء ، كما نبتكر نماذج مثالية لتسليط الضوء على الظواهر ، فإننا نولي اهتمامًا خاصًا ونتجاهل أكبر عدد ممكن من الظواهر الأخرى.) في هذا النهج المثالي ، إذا نقول أن القوة تعمل على شيء ما ، نرسم سهمًا يشير إلى اتجاه القوة ، ونتصرف كما لو كانت القوة كلها تحدث في تلك المرحلة.

في الواقع ، على الرغم من ذلك ، فإن الأمور ليست بهذه البساطة. إذا ضغطت على ذراع بيدك ، يتم توزيع القوة فعليًا عبر يدك وتدفع مقابل الرافعة الموزعة عبر تلك المنطقة من الرافعة. لجعل الأمور أكثر تعقيدًا في هذه الحالة ، من شبه المؤكد أن القوة ليست موزعة بالتساوي.

هنا يأتي دور الضغط. يطبق الفيزيائيون مفهوم الضغط لإدراك أن القوة موزعة على مساحة سطح.

على الرغم من أنه يمكننا التحدث عن الضغط في مجموعة متنوعة من السياقات ، إلا أن أحد الأشكال المبكرة التي نوقش فيها المفهوم داخل العلم كان في دراسة الغازات وتحليلها. قبل وقت طويل علم الديناميكا الحرارية تم إضفاء الطابع الرسمي عليها في القرن التاسع عشر ، تم التعرف على أن الغازات ، عند تسخينها ، تطبق قوة أو ضغط على الجسم الذي يحتوي عليها. تم استخدام الغاز الساخن من أجل رفع بالونات الهواء الساخن التي بدأت في أوروبا في القرن الثامن عشر ، وقد حققت الحضارات الصينية وغيرها اكتشافات مماثلة قبل ذلك بوقت طويل. شهدت القرن التاسع عشر ظهور المحرك البخاري (كما هو موضح في الصورة ذات الصلة) ، والذي يستخدم الضغط تراكمت داخل مرجل لتوليد حركة ميكانيكية ، مثل تلك اللازمة لتحريك زورق نهر أو قطار أو مصنع المنوال.

تلقى هذا الضغط تفسيره المادي مع النظرية الحركية للغازات، حيث أدرك العلماء أنه إذا احتوى الغاز على مجموعة واسعة من الجسيمات (الجزيئات) ، عندئذ يمكن تمثيل الضغط المكتشف جسديًا بمتوسط ​​حركة تلك الجسيمات. يشرح هذا النهج سبب ارتباط الضغط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم الحرارة ودرجة الحرارة ، والتي يتم تعريفها أيضًا على أنها حركة الجسيمات باستخدام النظرية الحركية. إحدى الحالات الخاصة بالديناميكا الحرارية هي عملية عازلةوهو تفاعل ديناميكي حراري حيث يبقى الضغط ثابتًا.

حررت بواسطة آن ماري هيلمينستين ، د.