Die Atmosphäre übt aus allen Richtungen Druck auf die darin befindlichen Objekte aus. Der Atmosphärendruck wird als Atmosphärendruck bezeichnet. Das Instrument, das den Luftdruck misst, wird Barometer genannt, und ein gebräuchliches Instrument ist ein Quecksilberbarometer. Ein normaler Atmosphärendruck (1 atm) = 760 Millimeter Quecksilbersäule (mmHg).
Formel zur Berechnung des Flüssigkeitsdrucks: P=ρgh
Der normale atmosphärische Druck am Boden entspricht ungefähr dem Druck, der von einer 760 mm hohen Quecksilbersäule erzeugt wird. Aufgrund des Einflusses von Bedingungen wie dem Messbereich sind die Messwerte unterschiedlich.
Gemäß der Flüssigkeitsdruckformel P=ρgh beträgt die Dichte von Quecksilber 13,6×10^3 kg/Kubikmeter, sodass der von einer 76 cm hohen Quecksilbersäule erzeugte Standardatmosphärendruck wie folgt lautet:
P =13,6×10^3kg/Kubikmeter×9,8 Newton/kg×0,76m
1mmHg=1,01325*10^5Pa/760=133,32pa
Die Erde ist von einer dicken Luftschicht umgeben, die hauptsächlich aus einer Mischung aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Helium, Neon, Argon und anderen Gasen besteht. Diese gesamte Luftschicht wird normalerweise als Atmosphäre bezeichnet ist spärlich. Der Untergrund ist mit einer Gesamtdicke von 1.000 Kilometern dicht auf der Erde verteilt. Alle in der Atmosphäre eingetauchten Objekte unterliegen dem Druck der Atmosphäre, genau wie in Wasser eingetauchte Objekte dem Druck von Wasser.
Das Trinken durch einen Strohhalm ist auf den starken Luftdruck zurückzuführen
Die Ursachen des atmosphärischen Drucks können aus verschiedenen Perspektiven erklärt werden. Das Wichtigste, was im Lehrbuch erwähnt wird, ist: Luft unterliegt der Schwerkraft und Luft ist flüssig, daher herrscht Druck in alle Richtungen. Genauer gesagt: Aufgrund der Anziehungskraft der Erde auf die Luft muss der Luftdruck am Boden vom Boden oder anderen Objekten auf dem Boden getragen werden. Diese Objekte und der Boden, die die Atmosphäre tragen, werden vom atmosphärischen Druck beeinflusst. Der atmosphärische Druck auf einer Flächeneinheit ist der atmosphärische Druck; zweitens kann er aus der Perspektive der molekularen Bewegung erklärt werden, da Gas aus einer großen Anzahl von Molekülen besteht, die sich unregelmäßig bewegen, und diese Moleküle ständig Druck auf darin eingetauchte Objekte ausüben müssen Bei jeder Kollision üben Gasmoleküle eine Aufprallkraft auf die Oberfläche des Objekts aus. Das Ergebnis der kontinuierlichen Kollision einer großen Anzahl von Luftmolekülen ist der Druck der Atmosphäre auf der Oberfläche das Objekt und erzeugt so Atmosphärendruck. Wenn mehr Moleküle pro Volumeneinheit vorhanden sind, ist die Anzahl der Kollisionen zwischen Luftmolekülen pro Flächeneinheit der Oberfläche des Objekts im gleichen Zeitraum größer und damit auch der erzeugte Druck.
Aus Sicht der molekularkinetischen Theorie kann erklärt werden, warum die ungleichmäßige Verteilung der Atmosphäre zu hohem und niedrigem Atmosphärendruck führen kann.
normaler atmosphärischer Druck
Der Atmosphärendruck ändert sich nicht nur mit der Höhe, sondern ist auch nicht am selben Ort festgelegt. Der Atmosphärendruck von 1,01325×10^5 Pa wird üblicherweise als Standardatmosphärendruck bezeichnet. Er entspricht ungefähr dem Druck, der von einer 760-mm-Quecksilbersäule erzeugt wird. Der Standardatmosphärendruck kann auch als 760-mm-Quecksilbersäulenatmosphärendruck bezeichnet werden. .
Der Wert des Standardatmosphärendrucks wird in allgemeinen Berechnungen oft mit 1,013×10^5 Pa (101 kPa) angenommen und kann in groben Berechnungen auch mit 10^5 Pa (100 kPa) angenommen werden.
p=F/S (wenn beide das Internationale Einheitensystem verwenden, ist die Einheit pa)
Bei konstanter Spannungsfläche ist die Wirkung des Drucks umso deutlicher, je größer der Druck ist. (Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck proportional zum Druck.) Wenn der Druck unverändert bleibt, kann eine Vergrößerung der krafttragenden Fläche den Druck verringern; eine Verringerung der krafttragenden Fläche kann den Druck erhöhen umgekehrt proportional zur krafttragenden Fläche)
Flüssigkeitsdruck kollabieren
p=ρgh ( p liquid=F/S=G/S=mg/S=ρ liquid Vg/S=ρ liquid Shg/S=ρ liquid hg=ρ liquid gh)
(1) Die Flüssigkeit übt Druck auf den Boden und die Seitenwände des Behälters aus, und in der Flüssigkeit herrscht Druck in alle Richtungen.
(2) Der Druck einer Flüssigkeit nimmt mit der Tiefe zu. Bei gleicher Tiefe in derselben Flüssigkeit ist der Druck der Flüssigkeit in alle Richtungen gleich, der in derselben Tiefe erzeugte Druck hängt von der Dichte ab Je höher die Dichte, desto größer der Druck. Je größer, desto größer ist der Druck der Flüssigkeit.
Atmosphärendruck und Höhe
Die Dichte der Luftschichten über der Erde ist nicht gleich. Die Luft in der Nähe der Erdoberfläche ist dichter, während die Luft in den oberen Schichten dünner und weniger dicht ist, da der atmosphärische Druck durch die Schwerkraft der Luft erzeugt wird hoch, die Höhe der Luftsäule darüber ist gering, die Dichte ist ebenfalls gering, d. h. je höher der Abstand vom Boden, desto geringer ist der atmosphärische Druck.
In einer Höhe von 3000 m nimmt der Luftdruck pro 10 m Höhe um etwa 100 Pa ab. In einer Höhe von 2000 m nimmt der Luftdruck pro 12 m Höhe um etwa 1 mmHg ab.
Die Luft am Boden hat eine sehr große Reichweite und wird oft als „Atmosphäre“ bezeichnet. Mehr als 200 Kilometer über dem Boden ist noch Luft. Obwohl seine Dichte sehr gering ist, ist der Druck, der von einer so hohen atmosphärischen Säule auf den Boden ausgeübt wird, immer noch extrem hoch. Der menschliche Körper spürt keinen Druck durch den Luftdruck in der Atmosphäre. Dies liegt daran, dass das Innere und Äußere des menschlichen Körpers gleichzeitig vom Luftdruck beeinflusst werden und genau gleich sind.
Die Beziehung zwischen Gasdruck und Volumen
Der hier genannte Gasdruck bezieht sich nicht auf den Atmosphärendruck, sondern auf den Druck einer bestimmten Gasmasse.
Da der Druck eines Gases im Wesentlichen durch die kontinuierliche Kollision zwischen einer großen Anzahl von Gasmolekülen, die sich unregelmäßig bewegen, und der Behälterwand verursacht wird, erhöht eine Verringerung des Gasvolumens bei unveränderten anderen Bedingungen die Anzahl der Kollisionen zwischen Gasmolekülen und der Behälterwand Behälterwand, wodurch der Druck ansteigt.
Bei konstanter Temperatur gilt: Je kleiner das Volumen einer bestimmten Gasmasse, desto größer der Druck; je größer das Volumen, desto kleiner der Druck.
Die Pumpe ist nach diesem Prinzip gefertigt.
Faktoren, die den Gasdruck in geschlossenen Behältern beeinflussen
Der Druck einer bestimmten Menge eines geschlossenen Gases hängt von seinem Volumen, seiner Temperatur und anderen Faktoren ab. Er kann konkret ausgedrückt werden als: PV = nRT, wobei P den Gasdruck darstellt, V das Gesamtvolumen des Gases darstellt Molekulargewicht des Gases, R ist eine Konstante und T ist die Temperatur des Gases. Dies lässt sich auch bestätigen: „Bei konstanter Temperatur gilt: Je kleiner das Volumen einer bestimmten Gasmasse, desto größer der Druck; je größer das Volumen, desto kleiner der Druck.“
Zusammenhang zwischen Siedepunkt und Atmosphärendruck
Experimente haben gezeigt, dass der Siedepunkt aller Flüssigkeiten sinkt, wenn der Luftdruck sinkt, und steigt, wenn der Luftdruck steigt. Die Siedepunkte derselben Flüssigkeit sind nicht festgelegt. Wenn man sagt, dass der Siedepunkt von Wasser 100 °C beträgt, muss dies der Fall sein Es ist zu betonen, dass es unter normalem atmosphärischem Druck steht.
Da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, sinkt der Siedepunkt von Wasser mit der Höhe. Beispielsweise liegt der Siedepunkt von Wasser in 1.000 Metern Höhe bei etwa 97 °C und in 3.000 Metern Höhe bei etwa 91 °C . Auf dem Gipfel des Mount Everest, der 8.844,43 Meter über dem Meeresspiegel liegt, kann das Wasser beim Kochen im Hochgebirge einen höheren Luftdruck verwenden als der normale Atmosphärendruck, so dass der Siedepunkt des Wassers über 100 °C liegt. Der Reis kocht nicht nur schnell, sondern kann auch Kraftstoff sparen.
Die Beziehung zwischen Flüssigkeitsdruck und Strömungsgeschwindigkeit
Die Beziehung zwischen Flüssigkeitsdruck und Durchflussrate: In Gasen und Flüssigkeiten gilt: Je größer die Durchflussrate, desto kleiner der Druck (dh Bernoulli-Prinzip). Der Auftrieb des Flugzeugs: Die Luftströmungsgeschwindigkeit über dem Flügel ist hoch und der Druck ist niedrig; die Luftströmungsgeschwindigkeit unter dem Flügel ist niedrig und der Druck ist hoch. Dieser Druckunterschied erzeugt einen Druckunterschied, der dazu führt, dass das Flugzeug vertikal wird Auftrieb nach oben.
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Gemäß den von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation übernommenen ICAO-Standard-Atmosphärendaten von 1964 lautet die passende Formel für den Standard-Atmosphärendruck wie folgt:
r ist die Entfernung vom Standort zum Erdmittelpunkt, r ist in Kilometern und die Druckeinheit ist Pascal. Der praktische Bereich der Formel liegt zwischen 400 Metern unter dem Meeresspiegel und 32 Kilometern über dem Meeresspiegel 2 und -1 Pascal. .
Die Kolbenpumpe nutzt die Bewegung des Kolbens, um Luft auszustoßen, wodurch der Unterschied im Innen- und Außenluftdruck dazu führt, dass das Wasser unter der Wirkung des Luftdrucks aufsteigt und abgepumpt wird schließt und das Auslassventil öffnet; wenn der Kolben angehoben wird, wird das Ventil geschlossen und das Wassereinlassventil geöffnet. Unter der Wirkung des äußeren Atmosphärendrucks fließt Wasser aus dem Wassereinlassrohr Ventil und aus dem Auslass oben. Auf diese Weise bewegt sich der Kolben im Zylinder auf und ab und pumpt kontinuierlich Wasser ab.
Wie Kreiselwasserpumpen funktionieren
Füllen Sie vor dem Starten der Wasserpumpe das Pumpengehäuse mit Wasser und lassen Sie die Luft im Pumpengehäuse ab. Beim Starten dreht sich das Laufrad mit hoher Geschwindigkeit, angetrieben vom Motor, und das Wasser im Pumpengehäuse rotiert ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit mit dem Laufrad und wird aufgrund der Zentrifugalkraft in das Auslassrohr geschleudert. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Druck in der Nähe des Laufrads ab und der atmosphärische Druck bewirkt, dass das Wasser im unteren Teil das Bodenventil öffnet. Entlang des Pumpengehäuses des Wassereinlassrohrs wird das einströmende Wasser vom Laufrad in den Auslass geschleudert Dieser Kreislauf setzt sich fort und das Wasser wird kontinuierlich an hochgelegene Stellen gepumpt.
Kolbenpumpen und Kreiselpumpen nutzen beide den atmosphärischen Druck, um Wasser nach oben zu pumpen. Da der atmosphärische Druck eine bestimmte Grenze hat, unterliegt auch die Wasserförderhöhe der Pumpe – der Höhenunterschied von der Wasseroberfläche zur Pumpe – einer bestimmten Grenze, die 10,334 nicht überschreitet Der tatsächliche Hub ist natürlich viel größer als diese Höhe, da das Wasser zur Wasserpumpe gepumpt und dann von der Pumpe nach oben „geschleudert“ wird, was eine sehr große Höhe erreichen kann.
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