大氣壓 - 表壓公式及示例

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引言

大氣壓影響著地球上的萬物。我們在日常活動中每一次行動都在運用壓力的基本概念。例如，刀刃上的壓力很高。但我們不知道刀刃背後有什麼科學原理。刀刃上存在高壓是因為它的表面積非常小。因此，我們應該知道，小的表面積承受著高壓力。正是由於這種高壓，我們才能切水果、蔬菜等。不僅是刀，還有很多類似的東西，例如真空吸塵器、足球鞋等等。不同用途的壓力也不同。根據用途，壓力分為多種型別。

什麼是壓力？

作用在物體單位面積上的力定義為壓力。該作用力垂直於物體的單位面積表面。力與面積之比稱為壓力。

壓力用“p”表示。壓力的國際單位制單位是“帕斯卡”(Pa)。“巴”是壓力的CGS單位。它表示為“Ba”。它是一個標量。

$$\mathrm{1\:Pa =1\frac{N}{m^2}}$$

$$\mathrm{1\:Ba = 0.1\:Pa}$$

壓力公式：

$$\mathrm{(壓力)p =\frac{F(力)}{A(面積)}}$$

對於液體，液體的壓力定義為作用在與液體接觸的固體表面上的總力。壓力的單位與力的單位相同。

$$\mathrm{壓力 = 壓力\:\times\:面積}$$

因此，我們將液體中的壓力定義為壓力與面積之比。

$$\mathrm{壓力= \frac{壓力}{面積}}$$

根據帕斯卡定律，液體向各個方向傳遞壓力是相等的。某一點的壓力不依賴於容器的形狀。液體在各點施加的壓力是相同的。靜止液體的壓力和壓力總是垂直於與其接觸的表面。某一點的壓力與液體的密度、液柱的高度和深度有關。

液體內部某點的壓力 = h × d × g

d是液體的密度，g是重力加速度。

壓力型別

絕對壓力

絕對壓力是指在真空環境中測量的壓力。絕對零值之後的空間或真空場的壓力。大氣壓力和表壓給出絕對壓力值。

$$\mathrm{絕對壓力 = 大氣壓力 + 表壓}$$

例如：

$$\mathrm{表壓 = 14\:psi}$$

$$\mathrm{大氣壓力 = 30.5\:psi}$$

$$\mathrm{絕對壓力 = 14+ 30.5=44.5\:psi}$$

表壓

超過大氣壓力的壓力稱為表壓。如果大氣壓力低，則表壓為正值。如果大氣壓力高，則表壓為負值。用於測量低壓或表壓的儀器稱為壓力計和壓力錶。

$$\mathrm{表壓 = 絕對壓力 - 大氣壓力}$$

差壓

兩種壓力之間的差異稱為差壓。

設$\mathrm{P_a}$和$\mathrm{P_b}$是兩種壓力

$$\mathrm{差壓\:\Delta P=P_a\:\sim\:P_b}$$

文丘裡管是瞭解差壓的最佳示例。它主要用於測量流體的流量。它改變了管道中部流體的壓力。文丘裡流量計顯示出更好的流體壓力值。

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密封壓力或真空壓力

當絕對壓力為零時，該空間稱為真空。很難達到這個空間。如果大氣壓力大於壓力，則會產生真空空間。實際上這是不可能的。真空壓力是用一個完全被大氣壓力覆蓋的密閉腔室測量的。

什麼是表壓？

超過大氣壓力的壓力稱為表壓。絕對壓力和大氣壓力之間的差異稱為表壓。

例如：

$$\mathrm{區域性大氣壓力 = 14.2\:psi}$$

$$\mathrm{絕對壓力 = 28\:psi}$$

$$\mathrm{表壓 = 絕對壓力 - 大氣壓力}$$

$$\mathrm{表壓= 28-14.2=13.8\:psi}$$

它也稱為超壓。當大氣壓力小於壓力時，稱為表壓或超壓。大氣重量由表壓測量。表壓因不同的天氣條件和海平面而異。

大氣壓力和表壓之間的關係

地球大氣層上的壓力稱為大氣壓力。多種氣體和蒸汽的組合稱為大氣。對流層是底部區域，平流層是大氣層的頂部區域。兩者的分介面稱為對流層頂。

大氣壓力和表壓的關係如下：

$$\mathrm{表壓 = 絕對壓力 - 大氣壓力}$$

從上式我們知道，表壓取決於大氣壓力。如果大氣壓的值高於絕對壓力，則表壓將為負值。如果大氣壓力低，則表壓為正值。

絕對壓力和表壓的區別

絕對壓力	表壓
在真空環境中測量的壓力。	高於大氣壓力的壓力測量。
表壓和大氣壓力之和。	絕對壓力與大氣壓力之比。
它從零點的絕對零開始。	大氣壓力是表壓的零點。
難以達到真空空間。	天氣條件可能會影響表壓。
能夠定義	不準確

表1：絕對壓力和表壓的區別

結論

壓力是日常活動中容易被忽視的東西。每一次行動都至少包含最低限度的壓力。從刀刃到山上碎石，每一次行動都需要壓力。不同物體的壓力也不同。這取決於力或壓力作用的地方。無論是固體、液體還是氣體，它都因不同的基本原理而異。力與面積之比也稱為壓力。小的表面承受著大量的壓力。

常見問題

Q1. 解釋一下波登壓力計？

A1. 它在工業上被廣泛應用於測量大小壓力，是一種直接讀數表壓計。

Q2. 什麼是氣壓計？

A2. 氣壓計是用於測量大氣壓力的儀器。其中一種最好的形式是水銀槽式福廷氣壓計。另一種方便易攜的氣壓計是空盒氣壓計，因為它不使用水銀或任何其他液體。

Q3. 腳踏車輪胎的表壓為35 psi。求絕對壓力。

A3.

$$\mathrm{絕對壓力\:P_{abs}=表壓\:P_g+大氣壓力\:P_{atm}}$$

$$\mathrm{區域性大氣壓力\:P_{atn}=14.2}$$

$$\mathrm{P_{abs}=35+14.2}$$

$$\mathrm{P_{abs}=49.2\:psi}$$

Q4. 足球鞋上的鞋釘在壓力方面起什麼作用？

A4. 足球鞋上的鞋釘可以增加在地面上奔跑的抓地力。鞋釘中的高壓使其踢足球更舒適。它提供了額外的抓地力，可以牢牢地抓住地面。

Q5. 什麼是大氣壓力？

A5. 大氣由於自身重量而施加的壓力稱為大氣壓力。它作用於整個地球表面。其值隨著人們在地球表面上方升高而不斷降低。