يحسب الضغط بقسمة القوة على المساحة، الضغط (رمزه ض بالعربية، p بالإنجليزية) القوة النوعية المؤثرة عمودياً على مساحة سطح. وهناك عدة أنواع من الضغط، من أشهرها الضغط الجوي، ضغط السوائل الساكنة وضغط السوائل المتحركة. حسب النظام الدولي للوحدات، يُعبر عن الضغط بوحدة الباسكال أو نيوتن\م2.
من أهم وأكثر أنواع الضغط شيوعاً هو الضغط الجوي، وهو وزن عمود الهواء الواقع على مساحة قدرها 1 سنتيمتر مربع في الخلاء. وهو يعادل وزن عمود من الزئبق على نفس المساحة ارتفاعه 760 مليمتر والتي يمكن قياسه من خلال جهاز المانموميتر. وتُعتبر وحدة الملم زئبق إحدى الوحد المانوميترية لقياس الضغط.
تعريف
الضغط هو تأثير يحدث عند تطبيق قوة على سطح، ويرمز للضغط بالرمز p أو ض.
الصيغة
رياضياً:
- {\displaystyle p={\frac {F}{A}}\ {\mbox{or}}\ p={\frac {dF}{dA}}}
الضغط = القوة العمودية على المساحة (ض = ق / م)
حيث p: الضغط.
F: القوة العمودية.
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 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 :
{\displaystyle P_{gauge}=P_{abs}-P_{atm}\,}
للضغط أقل من الضغط الجوي:
{\displaystyle P_{vac}=P_{atm}-P_{abs}\,}
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 الركود
ضغط الركود هو الضغط الذي يقوم به المائع عندما يتم إجباره للتوقف عن الحركة. على الرغم من أن المائع المتحرك بسرعة عالية يملك ضغط سكوني منخفض، إلا أنه قد يملك ضغط ركود عالٍ عندما يتم إجباره على التوقف. يمكن اتمثيل العلاقة بين الضغط السكوني وضغط الركود على نحو الآتي:
{\displaystyle p_{0}={\frac {1}{2}}pv^{2}+p}
حيث أن:
{\displaystyle p_{0}}: هو ضغط الركود
: هو ضغط الركود{\displaystyle p}: هو الضغط السكوني
: هو الضغط السكوني{\displaystyle v}: هو سرعة الجريان
: هو سرعة الجريانضغط 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.
{\displaystyle p={\frac {nRT}{V}}}
حيث:
- p : ضغط الغاز.
- n : كمية المادة بالمول.
- T : درجة الحرارة بالكلفن.
- V : الحجم.
- R : الثابت العام للغازات.
ضغط البخار
ضغط البخار هو ضغط بخار واقع تحت توازن ثيرموديناميكي في نظام مغلق. إن جميع السوائل والغازات لها القابلية للتبخر إلى الحالة الغازية، وكل الغازات لها القابلية للتكاثف مرة أخرى للحالة السائلة أو الصلبة.
نقطة الغليان هي درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط البخار مساوٍ للضغط الجوي المخيط. عن طريق الزيادة التدريجية في تلك الحرارة، يُصبح ضغط البخار كافٍ للتغلب على الضغط الجوي المحيط ورفع السائل لتكوين فقاعات بخار داخل حجم المادة.
الضغط الحركي
الضغط الحركي (بالإنجليزية: Kinematic Pressure) هو حاصل قسمة الضغط على كثافة الكتلة الثابتة وبالرموز:
{\displaystyle P=p/\rho _{0}}
حيث أن:
{\displaystyle P}: هو الضغط الحركي
: هو الضغط الحركي{\displaystyle p}: هو الضغط
{\displaystyle \rho _{0}}: هو كثافة الكتلة الثابتة
: هو كثافة الكتلة الثابتةوحدة الضغط الحركي حسب النظام الدولي للوحدات هو م2\ث2.
الضغط في الموائع الساكنة
الضغط في السوائل سببه : وزن السائل ويكون في كل الاتجاهات أي عمودي على الجسم المغمور فيه و على جدران الوعاء. على سبيل المثال، عندما يسبح شخص ما في الماء فإنه سيشعر بضغط الماء فوقه.
العوامل المؤثرة على ضغط السائل :
- كثافة السائل ( التناسب طردي ) كلما زادت كثافة السائل زاد الضغط .
- 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 )
-
السؤال: يحسب الضغط بقسمة القوة على المساحة
-
الإجابة: العبارة صحيحة