Προβολή πηγαίου κώδικα για τη σελίδα Πίεση

{{Κλασική μηχανική}}
{{άλλεςχρήσεις}}
'''Πίεση''' (''σύμβολο'' '''p''' ή '''P, [[Αγγλική γλώσσα|αγγλικά]]: ''P'''''<nowiki/>''ressure'') είναι η [[δύναμη]] που εφαρμόζεται κάθετα σε μια επιφάνεια ενός αντικειμένου ανά μονάδα [[Εμβαδόν|εμβαδού]] της επιφάνειας αυτής. Η [[Μανόμετρο|μανομετρική πίεση]] είναι η σχετική πίεση που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο σε σύγκριση με την κανονική πίεση (1 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]]).

Διάφορες [[Μονάδα μέτρησης|μονάδες μέτρησης]] (δείτε παρακάτω για περισσότερες λεπτομέρειες) χρησιμοποιήθηκαν για να εκφράσουν την πίεση. Κάποιες από αυτές παράγονται από τις αντίστοιχες μονάδες μέτρησης δύναμης και επιφάνειας.  Η μονάδα μέτρησης πίεσης για το [[Διεθνές σύστημα μονάδων|Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI)]] είναι το [[Πασκάλ (μονάδα μέτρησης)|πασκάλ]] (Pa), που αντιστοιχεί σε δύναμη 1 [[Νιούτον (μονάδα μέτρησης)|νιούτον]] (Nt) που εφαρμόζεται ανά [[τετραγωνικό μέτρο]] (m²). Άλλη παραδοσιακή μονάδα μέτρησης πίεσης αποτελεί το [[Psi (μονάδα μέτρησης πίεσης)|psi]], που αντιστοιχεί σε δύναμη 1 [[Λίβρα (μονάδα δύναμης)|λίβρας]] (lb<sub>f</sub>) που εφαρμόζεται ανά [[Ίντσα|τετραγωνική ίντσα]] (in<sup>2</sup>). Η πίεση εκφράζεται επίσης σε σύγκριση με την κανονική ατμοσφαιρική πίεση (atm). Χρησιμοποιήθηκαν επίσης και άλλες μονάδες μανομετρικής (συνήθως) πίεσης, όπως τα [[Εκατοστόμετρο|εκατοστόμετρα]] [[Νερό|νερού]], τα [[Χιλιοστόμετρο|χιλιοστόμετρα]] στήλης [[Υδράργυρος|υδραργύρου]] (mmHg ή Torr) και ίντσες στήλης υδραργύρου, που εκφράζουν την πίεση σε σύγκριση με αυτήν που ασκούν αντίστοιχες στήλες των αναφερόμενων ρευστών (υπό κανονική [[βαρύτητα]]).

[[Αρχείο:Pressure exerted by collisions.svg|border|right]]

==Ορισμός==
Στη φυσική με τον όρο '''πίεση''' (σύμβολο <math>p</math> ή <math>P</math>) αποκαλούμε το χαρακτηριστικό, ενός συστήματος, φυσικό μέγεθος το οποίο ισοδυναμεί με την πυκνότητα ενέργειας<ref>{{Cite journal|url = http://link.springer.com|title = On interrelation between the internal pressure and the cohesion energy density|last = V.N. Kartsev
        K.E. Pankin
        D.V. Batov|first = |date = 2006-03-01|journal = Journal of Structural Chemistry|accessdate = 2015-06-07|doi = 10.1007/s10947-006-0297-5}}</ref> την οποία διαθέτει αυτό το σύστημα. Οπωσδήποτε, η πίεση δεν προϋποθέτει επιφάνεια για να είναι καλά ορισμένη, αλλά η διαδικασία μέτρησής της ανάγεται στη μέτρηση μιας δύναμης η οποία ασκείται κάθετα σε συγκεκριμένη επιφάνεια. Ως εκ τούτου, συχνά ορίζουμε ως πίεση σε επιφάνεια <math>A</math> το πηλίκο της δύναμης <math>\mathbf{F}</math> που ασκείται κάθετα στην επιφάνεια, προς το εμβαδό αυτής της επιφάνειας:

<center><math>p = \frac{\mathbf{F}\cdot\hat{\mathbf{n}}}{A}</math></center>

όπου <math>\hat{\mathbf{n}}</math> είναι το μοναδιαίο διάνυσμα, κάθετο στην επιφάνεια <math>A</math>. Έτσι, αν η δύναμη ασκείται υπό γωνία, το αποτέλεσμα του διανυσματικού γινομένου επιβάλει να υπολογίζεται μόνο η κάθετη στην επιφάνεια συνιστώσα της δύναμης <math>F\cos{\theta}</math>.

==Η πίεση στα στερεά==
Η πίεση είναι μια εκδήλωση αλληλεπίδρασης μεταξύ συστημάτων που βρίσκονται σε επαφή. Έτσι, όταν δύο στερεά εφάπτονται ομοιόμορφα σε επιφάνεια <math>A</math> τότε η πίεση σ' αυτή την επιφάνεια υπολογίζεται ως το πηλίκο της δύναμης με την οποία αλληλεπιδρούν τα σώματα προς το εμβαδό της επιφάνειας αυτής.

Για τη μελέτη της πίεσης στα στερεά χρησιμοποιείται κυρίως ο τανυστής στρέψης, μια ιδέα που ξεκίνησε από τα ιξωδικά ρευστά.

==Η πίεση στα ρευστά==
Τα ρευστά (αέρια και υγρά) δεν έχουν καθορισμένο σχήμα και έτσι προσαρμόζονται στο σχήμα των στερεών επιφανειών με τις οποίες εφάπτονται. Έτσι, η δύναμη λόγω πίεσης που ασκεί ένα ρευστό σε επιφάνεια είναι πάντα κάθετη στην επιφάνεια.

Όταν ένα ρευστό βρίσκεται μέσα σε πεδίο βαρύτητας, τότε η βαρυτική δύναμη του υπερκείμενου ρευστού είναι ο ουσιαστικός μηχανισμός ο οποίος καθορίζει την τιμή της πίεσης σε κάθε σημείο του ρευστού. Έτσι, ορίζουμε τη '''στατική''' ή '''υδροστατική''' πίεση η οποία αντιστοιχεί στο βάρος στήλης συγκεκριμένου ύψους και συγκεκριμένης διατομής <math>A</math> στήλης, η οποία περιέχει το ρευστό που μας ενδιαφέρει. Έτσι προκύπτει ο νόμος της υδροστατικής πίεσης για τα ασυμπίεστα υγρά ως:

<math>p = \frac{F}{A} = \frac{mg}{A} = \frac{mgh}{Ah} = \frac{m}{V}gh = \rho\,g\,h</math>

όπου <math>\rho</math> είναι η (σταθερή) πυκνότητα του υγρού, <math>g</math> είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας και <math>h</math> είναι το ύψος από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού.

Η υδροστατική πίεση μετριέται από την ελεύθερη επιφάνεια, στην οποία η πραγματική πίεση δεν είναι μηδέν αλλά <math>1(atm)</math>.

==Ατμοσφαιρική πίεση==
Για την πίεση της ατμόσφαιρας χρησιμοποιούμε την ίδια διαδικασία αλλά εδώ η πυκνότητα δεν είναι σταθερή, υπακούει σε μια καταστατική εξίσωση: <math>p=\rho{R}T</math>, οπότε θα είναι:

<math>\rho{R}T = \int \rho(h)g\,dh \,\Rightarrow\, \int\frac{d\rho}{\rho(h)} = \int_h^\infty\frac{GM}{RTh^2}\,dh \,\Rightarrow </math>
<math>-\ln(\rho{h}) = -\frac{2GM}{RTh} + c \,\Rightarrow\, \rho(h) = \rho(0)e^{2GM/hRT} \,\Rightarrow\, \rho(h) = \rho(0)e^{-\frac{RT}{2GM}h}</math>

αποτέλεσμα το οποίο εκφράζει την εκθετική πτώση της ατμοσφαιρικής πίεσης με το ύψος, υπολογιζόμενης ως υδροστατικής πίεσης συμπιεστού ρευστού. Χρησιμοποιώντας την εκθετική μείωση της πυκνότητας του αέρα με το ύψος στην ατμόσφαιρα, μπορούμε να υπολογίσουμε την υδροστατική πίεση της ατμόσφαιρας με τρόπο ανάλογο με αυτό των υγρών.

==Δυναμική πίεση==
Όταν ένα ρευστό κινείται και μεταβάλλεται η κινητική του ενέργεια ή/και η ορμή του τότε η μεταβολή αυτή εμφανίζεται ως πίεση, την οποία αποκαλούμε '''δυναμική πίεση'''. Για πρακτικούς λόγους μπορούμε να χρησιμοποιούμε κατά περίπτωση και λιγότερο δόκιμους όρους όπως η «πίεση ακτινοβολίας», αλλά όλες ανάγονται στους δύο παραπάνω αρχικούς ορισμούς, αν και τα όργανα μέτρησης λειτουργούν αντιμετωπίζοντας την πίεση ως δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας.

==Μονάδες και μέτρηση της πίεσης==
Μονάδα της πίεσης στο S.I. είναι το πασκάλ <math>pa = Newton/m^2</math>, μονάδα η οποία έχει τις ίδιες διαστάσεις με <math>Joule/m^3</math>. Η τελευταία προέρχεται από τον εναλλακτικό ορισμό της πίεσης ως πυκνότητας ενέργειας, αλλά δεν χρησιμοποιείται ως μονάδα επειδή δεν είναι πρακτικά εφικτή η μέτρηση της πίεσης με έναν τέτοιο τρόπο. Πρακτική μονάδα πίεσης είναι το bar, που ισοδυναμεί με 100.000 Pa.

Γενικά η πίεση μετριέται με ειδικά όργανα τα [[μανόμετρο|μανόμετρα]] και ειδικά για την ατμοσφαιρική πίεση, τα  [[βαρόμετρο|βαρόμετρα]].<br />
Μονάδες πίεσης είναι το [[Πασκάλ (μονάδα)|Πασκάλ]] ('''Pa'''), η [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|Ατμόσφαιρα]] ('''Atm'''), το [[Χιλιοστό στήλης υδραργύρου]] ('''mmHg'''), το Torr, το Μπαρ (Bar) και οι υποδιαιρέσεις αυτού: το [[Μιλιμπάρ]] ('''mb''') και το [[Μικρομπάρ]] ('''μb''').

Η μονάδα ατμόσφαιρας (atm) σήμερα ορίζεται ως 101.325 (Pa) ακριβώς<ref>{{cite book |title=US Navy Diving Manual, 6th revision |pages=2–32 |year=2006 |publisher=US Naval Sea Systems Command |location=United States |url=http://www.supsalv.org/00c3_publications.asp?destPage=00c3&pageID=3.9 |author=US Navy }}</ref>.

*'''Απόλυτη πίεση''' χαρακτηρίζεται εκείνη που αρχή μέτρησης έχει το τέλειο ή απόλυτο κενό.
*'''Πραγματική πίεση''' χαρακτηρίζεται εκείνη που ως αρχή μέτρησης λαμβάνεται η [[Ατμοσφαιρική πίεση|βαρομετρική πίεση]].

<table class="wikitable">
<caption>Συνήθεις μονάδες πίεσης</caption>
<tr>
<th rowspan="2">
<div class="plainlinks hlist navbar mini">
<ul>
<li class="nv-view"></li>
</ul>
</div>
</th>
<th width="16%">Pascal</th>
<th width="16%">Bar</th>
<th width="16%">Τεχνική Ατμόσφαιρα</th>
<th width="16%">Απόλυτη Ατμόσφαιρα</th>
<th width="16%">Torr</th>
<th width="16%">Pounds ανά τετραγωνική ίντσα</th>
</tr>
<tr>
<th>(Pa)</th>
<th>(bar)</th>
<th>(at)</th>
<th>(atm)</th>
<th>(Torr)</th>
<th>(psi)</th>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 Pa</th>
<td>1</td>
<td>10<sup>−5</sup></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6995101970000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.0197</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">5</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6994986919999999999♠</span><span style="white-space:nowrap">9.8692</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">6</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6997750060000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">7.5006</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">3</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6996145037700000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.450<span style="margin-left:.25em">377</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">4</span></sup></span></td>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 bar</th>
<td>10<sup>5</sup></td>
<td>≡ 100 kPa

≡ 10<sup>6</sup>&#160;dyn/cm<sup>2</sup>

</td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7000101970000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.0197</span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6999986920000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">0.986<span style="margin-left:.25em">92</span></span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7002750069999900000♠</span><span style="white-space:nowrap">750.06</span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7001145037700000000♠</span><span style="white-space:nowrap">14.503<span style="margin-left:.25em">77</span></span></span></td>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 at</th>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7004980665000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">0.980<span style="margin-left:.25em">665</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup><span style="white-space:nowrap">5</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6999980665000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">0.980<span style="margin-left:.25em">665</span></span></span></td>
<td>≡ 1 kp/cm<sup>2</sup></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6999967841100000000♠</span><span style="white-space:nowrap">0.967<span style="margin-left:.25em">8411</span></span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7002735559200000000♠</span><span style="white-space:nowrap">735.5592</span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7001142233400000000♠</span><span style="white-space:nowrap">14.223<span style="margin-left:.25em">34</span></span></span></td>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 atm</th>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7005101325000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.013<span style="margin-left:.25em">25</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup><span style="white-space:nowrap">5</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7000101325000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.013<span style="margin-left:.25em">25</span></span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7000103319999999999♠</span><span style="white-space:nowrap">1.0332</span></span></td>
<td>1</td>
<td>≡ <span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7002760000000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">760</span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7001146959500000000♠</span><span style="white-space:nowrap">14.695<span style="margin-left:.25em">95</span></span></span></td>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 Torr</th>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7002133322399999999♠</span><span style="white-space:nowrap">133.3224</span></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6997133322400000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.333<span style="margin-left:.25em">224</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">3</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6997135955100000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.359<span style="margin-left:.25em">551</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">3</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6997131578900000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.315<span style="margin-left:.25em">789</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">3</span></sup></span></td>
<td>≡ <sup>1</sup>/<sub>760</sub> atm

≈ 1&#160;mm<sub>Hg</sub>

</td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6998193367800000000♠</span><span style="white-space:nowrap">1.933<span style="margin-left:.25em">678</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">2</span></sup></span></td>
</tr>
<tr style="text-align:center;">
<th>1 psi</th>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7003689480000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">6.8948</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup><span style="white-space:nowrap">3</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6998689480000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">6.8948</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">2</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6998703069000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">7.030<span style="margin-left:.25em">69</span></span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">2</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">6998680460000000000♠</span><span style="white-space:nowrap">6.8046</span><span style="margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>−<span style="white-space:nowrap">2</span></sup></span></td>
<td><span class="nowrap"><span style="display:none" class="sortkey">7001517149300000000♠</span><span style="white-space:nowrap">51.714<span style="margin-left:.25em">93</span></span></span></td>
<td>≡ 1<span title="pound-force">lb<sub>F</sub></span> /in<sup>2</sup></td>
</tr>
</table>

==Δείτε επίσης==
* [[Κενό]]
* [[Δύναμη]]
* [[Εμβαδό]]
* [[Όγκος]]
* [[Πίεση του αίματος]]

== Βιβλιογραφία ==
* {{cite book|last=Batchelor|first= G.K.|title=An Introduction to Fluid Dynamics|publisher=[[Cambridge University Press]]|year= 1967|isbn=0521663962|url = http://www.cambridge.org/}}

== Αναφορές, παρατηρήσεις και σημειώσεις ==
<references />

{{Φυσικά συστήματα}}
{{Authority control}}
{{Portal bar|Φυσική}}

{{φυσική-επέκταση}}


[[Κατηγορία:Φυσικά μεγέθη|Πιεση]]
[[Κατηγορία:Πίεση| ]]
[[Κατηγορία:Θερμοδυναμικές ιδιότητες]]