الرئيسيةعريقبحث

ضغط

☰ جدول المحتويات

أنبوب بيتو مقياس ضغط تعتمد عليه الطائرات لقياس السرعة.
أنبوب غاز مضغوط مزود بمؤشر

الضغط (رمزه ض بالعربية، p بالإنجليزية) القوة النوعية المؤثرة عمودياً على مساحة سطح.

  • والضغط الجوي هو وزن عمود الهواء الواقع على مساحة قدرها 1 سنتيمتر مربع في الخلاء. وهو يعادل وزن عمود من الزئبق على نفس المساحة ارتفاعه 760 مليمتر.
  • ويقاس الضغط بوحدة مليمتر زئبق أو باسكال.

تعريف

الضغط هو تأثير يحدث عند تطبيق قوة على سطح، ويرمز للضغط بالرمز p أو ض.[1]

الصيغة

رياضياً:

الضغط = القوة العمودية على المساحة (ض = ق / مس)

حيث p: الضغط. و F: القوة العمودية. و A: المساحة.

يعتبر الضغط كمية قياسية وحداتها في النظام الدولي للوحدات هي الباسكال Pa حيث 1 باسكال = 1 نيوتن/ متر2، وفي نظام الوحدات الأمريكي المتخصص وحدة البساي psi حيث 1 بساي = 1 باوند / انش2

يعتبر الضغط من الإحداثيات الأساسية في الديناميكية الحرارية وهو مقترن دائماً بالحجم.

يسمى الضغط الحقيقي عند موقع معطى بالضغط المطلق ويقاس نسبة إلى ضغط التفريغ المطلق (Absolute Vacuum) حيث عندها يكون الضغط المطلق مساوياً للصفر. معظم أجهزة قياس الضغط تقيس فرق الضغط، حيث إنها تعتبر نقطة الصفر هي الضغط الجوي، ولذلك فهي تقيس الفرق بين الضغط المطلق والضغط الجوي المحلي، وهذا الفرق يدعى الضغط المقاس[2] ويسمى الضغط الأقل من الضغط الجوي ضغط التفريغ ويقاس بأجهزة قياس التفريغ، والتي تقيس الفرق بين الضغط الجوي والضغط المطلق.

الضغط المطلق والضغط المقاس والضغط الجوي وضغط التفريغ كلها قيم موجبة وترتبط بالعلاقة:

للضغط أعلى من الضغط الجوي :

للضغط أقل من الضغط الجوي:

الوحدات

عمود الزئبق

في النظام الدولي للوحدات يقاس الضغط بالباسكال Pa، والذي يساوي 1 نيوتن في المتر المربع (N·m−2 or kg·m−1·s−2)، وتم اعتماد اسم باسكال لهذه الوحدة في عام 1971، حيث كان يتم التعبير عن الضغط بـ N/m2. أما الوحدات غير المعتمدة في النظام الدولي للوحدات مثل الرطل في الإنش المربع أو (بساي) والبار فتستخدم في نطاق محدود. ويقاس الضغط في نظام cgs (سنتيمتر، جرام،ثانية بالباري (ba) المساوي للداين على الـ سنتيمتر مربع.

الضغط الجوي التقني أو اختصاراً جو تقني (technical atmosphere)‏: يرمز له بـ at وهي وحدة غير معتمدة في النظام الدولي للوحدات وتساوي 1 كيلو غرام ثقلي على ال سنتيمتر مربع.

يفضل بعض علماء الأرصاد استخدام وحدة الهيكتوباسكال (hPa) لقياس الضغط الجوي، والتي تساوي الوحدة القديمة مللي بار (1 مللي بار = 1/1000 بار)، ولكن يغلب استخدام الكيلوباسكال (kPa) (أي 1000 باسكال) في الفروع الأخرى حيث أن استخدام الهيكتو (1 هيكتو = 100) نادر جداً.

هناك أيضاً وحدة الإنش الزئبقي ما زالت مستخدمة حتى يومنا هذا في الولايات المتحدة الأمريكية.

أما علماء المحيطات فيستخدمون وحدة ديسيبار (dbar) لقياس الضغط تحت الماء، والسبب يعود إلى أن زيادة الضغط تحت الماء بقيمة 1 ديسيبار يقابله زيادة في العمق بقيمة 1 متر تقريباً.

الضغط الجوي القياسي (جو) وهو قيمة ثابتة تساوي تقريباً ضغط الهواء في الأرض وفي مستوى سطح البحر، وقيمته تساوي: = 101325 Pa. أو 101.325 Kpa أو 1013.25 hPa وقد تم استبدال هذه الوحدة بوحدة البار لأسباب عملية بحتة، حيث 1bar = 100000Pa، وكما هو ملاحظ فإن الفرق بين الوحدتين لا يتعدى حدود 1% ولا وجود لأي تغييرات ملحوظة بسبب هذا الفرق بين الوحدتين.

وحدات الضغط
 
باسكال
(Pa)
بار
(bar) 		ضغط جوي تقني
(at)
ضغط جوي
(atm)
ميلليمتر زئبق
(Torr) 		باوند ثقلي في البوصة المربعة
(psi)
1 باسكال ≡ 1 نيوتن/م2 10−5 1.0197×10−5 9.8692×10−6 7.5006×10−3 145.04×10−6
1 بار 100,000 ≡ 106 داين/سم2 1.0197 0.98692 750.06 14.5037744
1 ضغط جوي تقني 98,066.5 0.980665 ≡ 1 كجم ق/سم2 0.96784 735.56 14.223
1 ضغط جوي 101,325 1.01325 1.0332 ≡ 1 ضغط جوي 760 14.696
1 ميلليمتر زئبق 133.322 1.3332×10−3 1.3595×10−3 1.3158×10−3 1ميلليمتر زئبق=1Torr 19.337×10−3
1 باوند ثقلي في البوصة المربعة 6,894.76 68.948×10−3 70.307×10−3 68.046×10−3 51.715 ≡ 1 psi
1 باسكال ≡ 1 نيوتن/م2 ≡ 1 جول/م3 ≡ 1 كجم/(م1·ثانية2)≡ 10−5 بار   ≡ 10.197×10−6 ضغط جوي   ≡ 9.8692×10−6 ضغط جوي تقني


الأنواع

الضغط الانفجاري

وهو الضغط الناتج من تفجير الغازات أو الأبخرة في فضاء مفتوح أو مغلق.

الضغط السلبي

عادة ما يكون للضغط قيمة موجبة، ولكن هناك بعض الحالات التي قد نضطر فيها إلى التعبير عن الضغط بقيمة سالبة:

  • عند التعامل مع الضغط الجوي القياسي، فعلى سبيل المثال، عندما تكون قيمة الضغط 80kPa فعندها يمكن القول بأن هذا الضغط قيمته -21 بالنسبة للضغط الجوي القياسي المساوي لـ 101kPa. (بمعنى أن الضغط الحالي هو 21kPa تحت الضغط الجوي القياسي).
  • عندما تكون القوى الجاذبة (مثل قوى فاندر فالس) بين جزيئات السائل أكبر من القوى الطاردة، في هذه الحالة ستتقارب جزيئات السائل من بعضها البعض، إلى أن تتساوى القوى الجاذبة مع القوى الطاردة،
  • يمكن تأثير كازيمير أن يخلق قوة جاذبة ضعيفة نتيجة للتفاعل مع طاقة الفراغ، وتسمى هذه القوة أحيانا بقوة الفراغ (يجب التمييز بين هذا النوع من الضغط والضغط القياسي السلبي للفراغ).
  • يمكن أن نصف الضغط بأنه ضغط سلبي اعتماداً على الاتجاهات المعتمدة على السطح الذي يتعرض للضغط، فالضغط الذي يؤثر باتجاه العمود على السطح يسمى ضغطاً موجباً، والضغط الذي يؤثر باتجاه معاكس للعمود على السطح يسمى ضغطاً سلبياً.
  • في الثابت الكوني.

ضغط الغاز المثالي

في حالة الغاز المثالي، لا تمتلك الجزيئات حجماً ولا تتفاعل فيما بينها. يتناسب الضغط خطياً مع الحرارة والحجم وعدد المولات وفقاً لقانون الغاز المثالي.

حيث:

p : ضغط الغاز.
n : كمية المادة بالمول.
T : درجة الحرارة بالكلفن.
V : الحجم.
R : الثابت العام للغازات.

الضغط في الموائع الساكنة

الضغط في السوائل سببه : وزن السائل ويكون في كل الاتجاهات أي عمودي على الجسم المغمور فيه و على جدران الوعاء .

العوامل المؤثرة على ضغط السائل :

  1. كثافة السائل ( التناسب طردي ) كلما زادت كثافة السائل زاد الضغط .
  2. عمق النقطة ( التناسب طردي ) كلما زاد عمق السائل زاد الضغط .

العلاقة الرياضية لحساب ضغط السائل : ض = جـ ( تسارع الجاذبية الأرضية )× ف ( عمق النقطة ) × ث ( كثافة السائل )

ملاحظات

  • ضغط السائل لا يتعلق بشكل الوعاء .
  • كلما زاد عمق السائل، يزداد الضغط .
  • ضغط الهواء فوق سطح السائل يسمى الضغط الجوي .

الهوامش

  1. يجب الانتباه إلى أنه عند استخدام اللغة الإنجليزية للتعبير عن الضغط يجب استخدام الحرف p (الحرف الصغير) وليس الحرف P (الحرف الكبير) الذي يستخدم للتعبير عن القدرة.
  2. بالإنجليزية Gauge Pressure وفي بعض الدول gage pressure.

المصادر

  1. الديناميكية الحرارية، د. وليد المومني وم.إياد الداهوك م.محمود العمري، مكتبة المجتمع العربي، الطبعة الأولى 2008م.

مقالات ذات صلة

موسوعات ذات صلة :