Pressione assoluta della formula, come viene calcolata, esempi, esercizi

IL pressione assoluta È quello che viene misurato rispetto al vuoto assoluto, quindi è sempre una quantità positiva. Questo ha senso, dal momento che nel vuoto non c'è importanza che eserciti forza e di conseguenza non c'è pressione.

D'altra parte, la pressione relativa viene sempre misurata rispetto a un altro che viene considerata un riferimento, essendo il più normale che esercita la massa gassosa che circonda la terra: la nostra atmosfera, poiché siamo sempre soggetti ad essa.

Figura 1. La pressione assoluta viene sempre misurata rispetto al vuoto. Fonte: f. Zapata.

Per questo motivo la maggior parte degli strumenti utilizzati per misurare la pressione, chiamata manometri, Sono calibrati in modo che zero corrisponda esattamente a tale pressione atmosferica.

La pressione atmosferica è definita come la forza per unità di area esercitata dalla terra.

Quando si utilizzano strumenti come un misuratore di pressione per i pneumatici, ad esempio, ciò che effettivamente misuriamo è la differenza tra la pressione dei pneumatici e quella che esercita l'atmosfera. Tuttavia, ci sono anche strumenti per misurare la pressione assoluta, barometri.

Sia p_Ab La pressione assoluta, p_ATM Pressione atmosferica standard (a livello del mare) e P_Uomo  (o in inglese P_Calibro) Quello che misura l'indicatore di pressione, la relazione tra loro è:

P_Ab = P_ATM + P_Uomo

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Come viene calcolata la pressione assoluta?

Poiché i barometri sono gli strumenti che misurano la pressione assoluta, a volte viene chiamato pressione barometrica. È molto semplice.

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Va chiarito che la pressione atmosferica varia in base al luogo della terra in cui viene misurata, poiché dipende dall'altitudine, dalla temperatura e da altre condizioni climatiche. Il valore standard di p_ATM In Pascal è 101325 Pa, essendo normale che varia nell'intervallo da 96000 a 105000 pa.

Se un fluido ha una pressione manometrica di 65000 pa, per quanto riguarda la pressione atmosferica, ciò significa che la sua pressione assoluta è, secondo l'equazione precedente:

P_addominali = 65000 + 101325 PA = 166325 PA.

- Misurazione della pressione atmosferica

La pressione atmosferica viene misurata con un barometro, un apparato inventato nel 1643 dal fisico italiano e assistente di Galileo, chiamato Evangelist Torricelli (1608-1647).

Nel suo famoso esperimento, Torricelli ha riempito un tubo di mercurio, di lunghezza superiore a 762 mm e mantenendo aperta una delle sue estremità, la ha rovesciato su un contenitore aperto, anche pieno di mercurio.

Lo scienziato ha osservato che la colonna liquida è sempre salita a una certa altezza H, lasciando un vuoto, ad eccezione della presenza di una piccola quantità di vapore di mercurio.

Questa altezza H è proporzionale alla pressione P alla base della colonna liquida:

H = P/γ_Hg

Dove γ_Hg È il peso specifico del mercurio, definito come peso per unità di volume o anche come prodotto di densità da parte dell'accelerazione della gravità g. La pressione atmosferica sarebbe la somma della pressione del vapore di mercurio nella parte superiore del tubo e la pressione P, tuttavia la prima è così piccola che in pratica p coincide_ATM.

Così:

H = p_ATM/γ_Hg → p_ATM = γ_Hg x h

Torricelli ha osservato che l'altezza della colonna è stata mantenuta a 760 mm e sapendo che la densità del mercurio è di 13600 kg/m³ E l'accelerazione della gravità è 9.91 m/s², Si ottiene che vale la pena: pressione atmosferica:

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P_ATM = γ_Hg x H = 13600 x 9.8 x 0.760 PA = 101293 PA.

- Unità per pressione atmosferica

Altri valori per la pressione atmosferica in unità diverse sono 1.013 bar = 1013 millibari = 14.70 lb/in² (libbre per pollice quadrato o psi, Unità di uso comune nei paesi di dispersione in inglese).

C'è anche un'unità che prende il suo valore come riferimento, chiamata precisamente atmosfera, in modo che 1 atmosfera (abbreviata ATM) equivalente a 101293 PA.

La pressione atmosferica può anche essere espressa direttamente in mm di Hg, un'unità ora conosciuta come Torr, in onore dell'evangelista Torricelli.

figura 2. Barometro a colonna di mercurio. Fonte: Wikimedia Commons.

L'altezza della colonna di mercurio differisce in base al luogo, quindi si traduce in un valore diverso di p_ATM. Ad esempio, in alcune città dell'America Latina, situata a diverse altitudini sul livello del mare:

-Città del Messico: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Esempi

- Gli esseri viventi sulla terra sono adattati alla pressione atmosferica, che è una pressione assoluta causata dal peso dei gas che compongono l'atmosfera. Quindi, sebbene non la percepiamo come una forza su di noi, questa pressione esiste ed è necessaria per mantenere la vita come la conosciamo.

- Il concetto di pressione assoluta viene continuamente usato quando si studia clima e atmosfera terrestre, nonché nel design dei barometri.

- Un altro esempio dell'uso della pressione assoluta è nel determinare l'altezza dell'aeromobile usando l'altimetro. Poiché la pressione atmosferica sperimenta variazioni con l'altezza, non è una buona idea trasformarlo in un riferimento, quindi viene utilizzata una pressione assoluta per garantire l'accuratezza delle misure, molto importante per la sicurezza del volo.

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Esercizi risolti

- Esercizio 1

Un manometro a pressione si collega a una fotocamera, lanciando una misura di 24 kPa, in un luogo in cui la pressione atmosferica è di 92 kPa. Qual è la pressione assoluta della fotocamera?

Soluzione

I dati dell'istruzione hanno le pressioni in KPA o Kilopascal. Il Pascal è un'unità abbastanza piccola, quindi i prefissi di chilo, mega e giga sono frequenti. Un KPA è equivalente a 1000 pa, ma poiché entrambi i dati sono nelle stesse unità, puoi aggiungere senza problemi e alla fine fare una conversione in Pascal, se lo si desidera.

Usando l'equazione: P_Ab = P_ATM + P_Uomo E la sostituzione dei valori rimane:

P_Ab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 pa

- Esercizio 2

Per la maggior parte delle applicazioni quotidiane, come la misurazione della pressione dei pneumatici o la compressione di un motore, il livello di riferimento della pressione 0 è considerato come pressione atmosferica.

Quindi quando il misuratore di pressione di un pneumatico mostra un valore di 32 psi, è una pressione relativa. Qual è la pressione assoluta nel pneumatico in questo caso?

Figura 3. Il misuratore della pressione del pneumatico misura la pressione rispetto alla pressione atmosferica. Fonte: Pixabay.

Soluzione

La pressione assoluta è la somma del valore lanciato dal misuratore di pressione e quella della pressione atmosferica nel luogo. Come affermato in precedenza, l'unità PSI è comunemente usata nei paesi di dispersione in inglese.

Prendendo il valore standard di 14.7 psi, la pressione assoluta del pneumatico è:

P_addominali = 32.0 psi + 14. 7 psi = 46.7 psi 46.7 lb/in²

Riferimenti

1. Cimbala, c. 2006. Meccanica di fluidi, fondamenti e applicazioni. MC. Graw Hill.
2. Mott, r.  2006. Meccanica dei fluidi. 4 °. Edizione. Pearson Education.
3. Quora. Qual è la pressione assoluta? Recuperato da: Quora.com
4. Si siede, a. 2006. Meccanica fluida, un'introduzione fisica. Alfa Omega.
5. Streeter, v. 1999. Meccanica dei fluidi. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Pressione e profondità. Recuperato da: Francesphysics.Blogspot.com.