Все, даже очень сложные измерения, сводятся к простым вещам. Одна из таких простых вещей это давление. Что бы разобраться с тем, что это такое, придется вернуться к основам школьной физики.

  Скорость. Это расстояние пройденное в единицу времени.

Скорость (V ) =  Расстояние ( s ) / Время ( t ).

 В системе СИ скорость измеряется в метрах в секунду m/sec.

  Ускорение. Это как быстро изменилась скорость в единицу времени.

Ускорение ( a ) =  Изменение Скорости ( vv0) / Время ( t ).

Измеряется в метрах в секунду в квадрате m/sec^2.

  Второй закон Ньютона определяет понятие силы, которая необходима что бы изменять скорость одно килограммового тела с ускорением 1 m/sec^2.

Сила ( F ) = Масса ( m ) * Ускорение ( a ).

Размерность в системе СИ – килограмм на метр в секунду в квадрате kg*m/sec^2, или более традиционно в Ньютонах ( N ).

Ньютон ( N ) =  1 kg * m / sec ^ 2.

  Давление это сила, которая действует на единицу площади.

Давление ( P ) = Сила ( F ) / Площадь ( S ).

В системе СИ, давление измеряется в Паскалях. Паскаль (Pa), численно равен давлению 1 Ньютон на один квадратный метр 1 Pa = 1 N / m^2.

Естественна мера измерения давления – когда за единицу принимают, окружающее нас, давление воздуха ( 1 atm ). Еще одна единица измерения давления это миллиметр ртутного столба ( mmHg ). Стандартное атмосферное давление ( 1 atm ) эквивалентно давлению, которое удерживает столбик ртути на высоте 760 мм (0,76 метра), при температуре 0 град. Цельсия, на уровне моря. Можно встретить давление в Торрах, который численно равен давлению 1-го миллиметра ртутного столба.

1 torr = 1 mmHg,

1 atm = 760 mmHg,

1 atm = 101325 Pa = 1,01325 * 10^5 Pa (101,325 kPa).

  Работа. В физике (механике) работа определяется как сила на расстояние. Энергия может определяться как работа, которая совершена.

            Энергия = Работа, которая совершена = сила * расстояние.

В системе СИ, энергия измеряется в Джоулях (J):

            1 J = 1 N * 1 m = 1 (kg*m/s^2)* 1m = 1 (kg*m^2) / (s^2).


  Роберт Бойль, экспериментируя с газами, нашел, что объем газа, при постоянной температуре, обратно пропорционален давлению ( V ~ 1 / T ). Если коэффициент пропорциональности обозначить как k1, то можно записать, что:

V = k1 * ( 1 / T ).

  Закон Бойля — Мариотта, которым повсеместно пользуются, говорит, что:

  При постоянной температуре и массе (идеального) газа, произведение его объема и давления постоянно.

P * V = const.

  Для газа, находящегося при постоянной температуре, мы можем рассчитать изменение давления при изменении объема и наоборот.

P1 * V1  = const = P2 * V2,

или в упрощенной форме:

P1 * V1 = P2 * V2.

В практическом смысле, если газ занимает 0,5 литра при давлении 1 atm, то при давлении 2 atm он займет 0,25 литра. Единицы измерения не так важны, но лучше придерживаться единиц измерения системы СИ.

  Закон Гей-Люссака говорит, что при постоянном давлении объем газа пропорционален абсолютной температуре ( V ~ T). При коэффициенте пропорциональности = k2, можно записать, что:

V = k2 * T,

V / T = k2.

  Закон Гей-Люссака формулируется следующим образом: Объем постоянного количества газа находящегося при постоянном давлении, прямо пропорционален абсолютной температуре  газа.

  Для газа, находящегося при постоянном давлении, мы можем рассчитать изменение объема при изменении температуры и наоборот.

V1 / T1 = const = V2 / T2,

или в упрощенной форме:

V1 / T1 = V2 / T2.

С практической точки зрения, если при 300 градусах Кельвина газ занимает объем 0,5 литра, то при 600 градусах Кельвина он займет объем 1 литр. Или при изменении температуры на один градус, объем изменяется на 1/273 от начального.

  В расчетах применяется Абсолютная Температура, по шкале Кельвина. 0 град. Кельвина – это теоретически минимально достижимая температура или температура Абсолютного Нуля. Один градус Кельвина равен градусу Цельсия, с той разницей, что Цельсий, за Ноль градусов принял температуру замерзания химически чистой воды при нормальном давлении, а за 100 градусов – температуру её кипения.

Абсолютный Ноль температуры     0 град. Кельвина = - 273,15 град Цельсия.

Температура замерзания воды         273,15 град. Кельвина = 0 град. Цельсия.

Температура закипания воды          373,15 град. Кельвина = 100 град. Цельсия.

Или, в общем случае:                        T ( K )  =  t ( C )  +  273,15 .

  Авогадро, делая эксперименты с разными газами предположил, что одинаковые объемы разных газов содержат одинаковое количество молекул ( V ~ n ).

Закон Авогадро говорит, что при постоянном давлении и температуре, объем газа прямо пропорционален количеству молекул (которые в нем находятся). Таким образом, в одном объеме разных газов, при одинаковых условиях, находится одинаковое количество молекул. 

Make a free website with Yola