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Pressione del gas

Novembre 24, 2021 by admin

Una proprietà importante di qualsiasi gasè la sua pressione. Abbiamo una certa esperienza con la pressione del gas che non abbiamo con proprietà comeviscosityand compressibilità. Ogni giorno sentiamo il meteorologo TV givevalue della pressione barometrica della atmosfera (29,8 pollici ofmercury, per esempio). E la maggior parte di noi ha fatto saltare in aria un pallone o usatouna pompa per gonfiare una gomma da bicicletta o un pallone da basket.

Poiché capire cos’è la pressione e come funziona è fondamentale per la comprensione dell’aerodinamica, includiamo diverse diapositive sulla pressione del gas nella Guida per principianti. Aninteractive atmosphere simulatorallows you to studyhow static air pressure changes with altitude. TheFoilSim programshows voi come la pressione varia intorno ad un’ala di sollevamento e Theenginesim programshows come la pressione cambia attraverso un motore a turbina.Un altro simulatore ti aiuta a studiare come cambia la pressione attraversoonde di scossa che si verificano ad alta velocità.Ci sono due modi per guardare alla pressione: (1) l’azione su piccola scala delle singole molecole d’aria o (2) l’azione su larga scala di un gran numero di molecole.

Definizione molecolare della pressione

Dalla teoria cinetica dei gas, un gas è composto da un gran numero di molecole che sono molto piccole rispetto alla distanza tra le molecole. Le molecole di agas sono in costante, randommotion e spesso si scontrano tra loro e con le pareti di qualsiasi contenitore. Le molecole possiedono le proprietà fisiche di massa, quantità di moto ed energia.Il momento di una singola molecola è ilprodotto della sua massa e velocità, mentre l’energia cinetica è una metà della massa per il quadrato del velocity.As le molecole di gas si scontrano con le pareti diun contenitore, come mostrato a sinistra della figura, le molecole impartiscono un momento alle pareti, producendo una forza perpendicolare al muro.La somma delle forze di tutte le molecole che colpiscono la parete divisa per l’area del muro è definita come la pressione. La pressione di un gas è quindi una misura del momento lineare medio delle molecole in movimento di un gas.La pressione agisce perpendicolarmente (normale)alla parete; la componente tangenziale (taglio) della forza è correlata alla viscosità del gas.

Quantità scalare

Guardiamo un gas statico; uno che non sembra muoversi o fluire.Mentre il gas nel suo complesso non sembra muoversi,le singole molecole del gas, che non possiamo vedere, sono in costante movimento. Poiché abbiamo a che fare con un numero quasi infinito di molecolee poiché il movimento delle singole molecole è casuale in ogni direzione, non rileviamo alcun movimento. Se chiudiamo il gas all’interno di un contenitore, rileviamo una pressione nel gas dalle molecole che si scontrano con le pareti del nostro contenitore. Possiamo mettere le pareti del nostro contenitore ovunque all’interno del gas e la forza per area (la pressione) è la stessa.Possiamo ridurre le dimensioni del nostro “contenitore” fino a un punto infinitamente piccolo, e la pressione ha un singolo valore in quel punto. Pertanto, la pressione è ascalarquantità, non quantità avector. Ha una grandezza ma nessuna direzione associata ad esso. La pressione agisce in tutte le direzioni in un punto all’interno di un gas. Alla superficie di un gas, la forza di pressione agisce perpendicolarmente alla superficie.

Se il gas nel suo complesso è in movimento,la pressione misurata è diversa nella direzione del movimento. Il movimento ordinato del gasproduce una componente ordinata della quantità di moto nella direzione del movimento.Associamo un componente di pressione aggiuntivo, chiamatopressione dinamica, con questo momento fluido.La pressione misurata nella direzione del movimento è chiamata pressione totale ed è uguale alla somma delle pressioni statiche e dinamiche descritte dall’equazione di Bernoulli.

Definizione della macro scala di pressione

Passando alla scala più ampia, la pressione è una variabile di un gas, come la temperatura e la densità.Il cambiamento di pressione durante qualsiasi processo è coperto dalle leggi ditermodinamica.È possibile esplorare gli effetti della pressione su altre variabili di gassonel laboratorio di gas animato.Sebbene la pressione stessa sia scalare, possiamo definire una forza di pressione uguale alla pressione (forza/area) volte la superficie in una direzione perpendicolare alla superficie.La forza di pressione è una quantità vettoriale.

Le forze di pressione hanno alcune qualità uniche rispetto alla meccanica gravitazionale forces.In la figura mostrata sopra a destra, abbiamo un gas rossoche è confinato in una scatola. Una forza meccanica viene applicata alla parte superiore delscatola. La forza di pressione all’interno della scatola si oppone alla forza applicatasecondo la terza legge del moto di Newton.La pressione scalare è uguale alla forza esterna divisa per l’area della parte superioredella scatola. All’interno del gas, la pressione agisce in tutte le direzioni. Quindila pressione spinge sul fondo della scatola e sui lati. Questo è diverso dalla semplice meccanica solida. Se il gas rosso fosse un solido, non ci sarebbero forze applicate ai lati della scatola; la forza applicata sarebbe semplicemente trasmessa al fondo. Ma in un gas, perché le molecole sono libere di muoversi e si scontrano tra loro, una forza applicata nella direzione verticale provoca forze nella direzione orizzontale.

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