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ガス圧力

ガス圧力の微視的および巨視的な説明を示す模式図。

任意のガスの重要な特性その圧力です。 私達に私達が特性のlikeviscosityおよび圧縮性と持っていないgaspressureの経験があります。 毎日、私たちはテレビの気象学者がtheatmosphereの気圧(例えば29.8インチの水銀)の値を聞く。 そして、私たちのほとんどは風船を爆破したり、自転車のタイヤやバスケットボールを膨らませるためのポンプ。

圧力とは何か、それがどのように機能するのかを理解することは、空気力学の理解にとって非常に重要なことなので、初心者のガイドにガス圧 Aninteractive atmosphere simulatorallows高度とのstudyhowの静的な空気圧の変更に。 Foilsimプログラムは、揚力翼の周りで圧力がどのように変化するかを示し、enginesimプログラムは、タービンエンジンを介して圧力がどのように変化するかを示します。別のシミュレータを使用すると、圧力がどのように変化するかを研究するのに役立ちます高速で発生する地震波。圧力を見るには2つの方法があります: (1)個々の空気分子の小規模のactionofまたは(2)分子のlargenumberの大規模の行為。

圧力の分子定義

ガスの運動理論から、ガスは分子間の距離に対して非常に小さい多数の分子から構成されています。 Agasareの分子は一定した、randommotionおよび頻繁におよびofanyの容器の壁と互いに衝突します。 分子は、質量、運動量、およびエネルギーの物理的性質を持っています。単一の分子の運動量は、その質量と速度の生成物であり、運動エネルギーは質量の半分の倍の二乗である。velocity.As ガス分子は、図の左側に示すように、容器は、分子が壁に衝突し、壁に垂直な力を生じる。壁を打つすべての分子の力の合計を壁の面積で割ったものが圧力であると定義されています。 ガスの圧力は、ガスの移動分子の平均線形モーメントの尺度である。圧力は壁に垂直な(常態)機能します;力の接した(せん断の)部品はガスのtheviscosityと関連しています。

スカラー量

私たちは静的なガスを見てみましょう;移動したり、流れていないように見えるもの。ガス全体が動いているようには見えませんが、私たちが見ることができないガスの個々の分子は一定のrandommotionにあります。 私たちは分子のほぼ無限の数を扱っているので、個々の分子の動きはあらゆる方向にランダムであるため、運動を検出しません。 容器内のガスを密閉すると、容器の壁に衝突する分子からのガスの圧力を検出します。 Wecanはガスの中の私達の容器の壁をどこでも置き、区域(圧力)ごとのtheforceは同じです。「コンテナ」のサイズを無限に小さな点まで縮小することができ、圧力はその点で単一の値を持ちます。 したがって、圧力はアベクタ量ではなくアスカラ量である。 それは大きさを持っていますが、それに関連する方向はありません。 圧力はガスの中のポイントですべての方向で機能する。 ガスの表面では、圧力力は表面に垂直に作用する。

ガス全体が動いている場合、測定された圧力は、運動の方向。 ガスの秩序運動は、運動の方向に運動量の秩序成分を生成する。この流体運動量には,追加の圧力成分と呼ばれる力学的圧力を関連付ける。運動の方向に測定された圧力は合計圧力と呼ばれ、ベルヌーイの方程式によって記述される静的圧力と動的圧力の合計に等しい。

圧力のマクロスケール定義

より大きなスケールに目を向けると、圧力は温度と密度のようなガスのastate variableofです。任意のプロセス中の圧力の変化は熱力学の法則によって支配される。アニメーション化されたガスラボで、他のガス変数に対する圧力の影響を調べることができます。圧力自体はスカラーですが、圧力力は、圧力(力/面積)に表面に垂直な方向を加えたものと定義することができます。圧力力はベクトル量です。

圧力力は、重力または機械的に比べていくつかのユニークな性質を持っていますforces.In 右側の上に示されている図は、赤いガスを持っていますそれは箱に閉じ込められています。 機械的な力が箱の上部に適用されます。 ボックス内の圧力力は、ニュートンの第三の運動法則に基づいて適用される力に反対します。スカラー圧力は、外力を箱の上部の面積で割ったものに等しい。 ガスの内部では、圧力はすべての方向に作用する。 Sothe圧力は箱の底とthesidesで押す。 これは単純な固体力学とは異なります。 Theredガスが固体だったら、sidesof箱に加えられる力がありません;加えられた力はthebottomに単に送信されます。 しかし、ガス中では、分子が自由に移動して互いに衝突するため、垂直方向に加えられる力が水平方向に力を引き起こす。

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