Pression

pression du Fluidedit

La pression du fluide est le plus souvent la contrainte de compression à un moment donné dans un fluide. (Le terme fluide se réfère à la fois aux liquides et aux gaz – pour plus d’informations sur la pression du liquide, voir la section ci-dessous.,)

La pression du fluide se produit dans l’une des deux situations suivantes:

La Pression dans des conditions ouvertes peut généralement courants), parce que les mouvements ne créent que des changements négligeables dans la pression. De telles conditions sont conformes aux principes de la statique des fluides., La pression en un point donné d’un fluide non mobile (statique) est appelée pression hydrostatique.

Les corps fermés de fluide sont soit « statiques », lorsque le fluide ne se déplace pas, soit « dynamiques », lorsque le fluide peut se déplacer comme dans un tuyau ou en comprimant un entrefer dans un récipient fermé. La pression dans des conditions fermées est conforme aux principes de la dynamique des fluides.

Les concepts de pression des fluides sont principalement attribués aux découvertes de Blaise Pascal et Daniel Bernoulli., L’équation de Bernoulli peut être utilisée dans presque toutes les situations pour déterminer la pression à n’importe quel point d’un fluide. L’équation fait quelques hypothèses sur le fluide, telles que le fluide étant idéal et incompressible. Un fluide idéal est un fluide dans lequel il n’y a pas de frottement, il est inviscide (viscosité nulle)., L’équation pour tous les points d’un système rempli une constante de la densité du fluide est

p γ + v 2 2 g + z = c o n s t , {\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+{\frac {v^{2}}{2g}}+z=\mathrm {const} ,}

où:

p = pression du fluide, γ {\displaystyle {\gamma }} = pg = densité · accélération de la pesanteur = poids spécifique du fluide, v = vitesse du fluide, g = accélération de la pesanteur, z = altitude, p γ {\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}} = pression de la tête, v 2 2 g {\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}} = vitesse de la tête.,

Applicationsmodifier

• freins hydrauliques
• puits artésien
• pression artérielle
• Tête hydraulique
• turgidité des cellules végétales
• coupe pythagoricienne

pressions D’Explosion ou de déflagrationmodifier

Les pressions D’Explosion ou de déflagration sont le résultat de l’allumage de gaz explosifs, de brumes, de suspensions, dans des espaces confinés et confinés.,

pressions Négativesmodifier

bien que les pressions soient, en général, positives, il existe plusieurs situations dans lesquelles des pressions négatives peuvent être rencontrées:

• En pression relative (jauge). Par exemple, une pression absolue de 80 kPa peut être décrite comme une pression manométrique de -21 kPa (c & apos; est-à-dire 21 kPa en dessous d & apos; une pression atmosphérique de 101 kPa).,
• Les pressions absolues négatives sont effectivement une tension, et les solides en vrac et les liquides en vrac peuvent être soumis à une pression absolue négative en les tirant. Microscopiquement, les molécules dans les solides et les liquides ont des interactions attrayantes qui dominent l’énergie cinétique thermique, de sorte qu’une certaine tension peut être maintenue. Thermodynamiquement, cependant, un matériau en vrac sous pression négative est dans un état métastable, et il est particulièrement fragile dans le cas de liquides où l’état de pression négative est similaire à la surchauffe et est facilement sensible à la cavitation., Dans certaines situations, la cavitation peut être évitée et les pressions négatives maintenues indéfiniment, par exemple, le mercure liquide a été observé pour soutenir jusqu’à -425 atm dans des récipients en verre propres. On pense que les pressions liquides négatives sont impliquées dans l’ascension de la sève chez les plantes de plus de 10 m (la pression atmosphérique tête d’eau).
• l’effet Casimir peut créer une petite force attractive due aux interactions avec l’énergie du vide; cette force est parfois appelée « pression de vide » (à ne pas confondre avec la pression manométrique négative d’un vide).,
• Pour les contraintes non isotropes dans les corps rigides, selon la façon dont l’orientation d’une surface est choisie, la même distribution de forces peut avoir une composante de pression positive le long d’une surface normale, avec une composante de pression négative agissant le long d’une autre surface normale.
  • Les contraintes dans un champ électromagnétique sont généralement non isotropes, la pression normale pour un élément de surface (la contrainte normale) étant négative, et positive pour les éléments de surface perpendiculaires à celle-ci.
• Dans la constante cosmologique.,

pression de Stagnationmodifier

La Pression de Stagnation est la pression exercée par un fluide lorsqu’il est forcé d’arrêter de bouger. Par conséquent, bien qu’un fluide se déplaçant à une vitesse plus élevée ait une pression statique plus faible, il peut avoir une pression de stagnation plus élevée lorsqu’il est forcé à l’arrêt. La pression statique et de la stagnation de la pression sont liées par:

p 0 = 1 2 ρ v 2 + p {\displaystyle p_{0}={\frac {1}{2}}\rho v^{2}+p}

où

p 0 {\displaystyle p_{0}} est la stagnation de la pression v {\displaystyle v} est la vitesse d’écoulement de p {\displaystyle p} est la pression statique.,

la pression d’un fluide en mouvement peut être mesurée à l’aide d’un tube de Pitot, ou d’une de ses variations telle qu’une sonde de Kiel ou une sonde Cobra, reliée à un manomètre. Selon l’endroit où les trous d’entrée sont situés sur la sonde, il peut mesurer des pressions statiques ou des pressions de stagnation.

pression de Surface et tension de surfacedit

Il existe un analogue bidimensionnel de la pression-la force latérale par unité de longueur appliquée sur une ligne perpendiculaire à la force.,

la pression de Surface est notée π:

π = F l {\displaystyle \pi ={\frac {F}{L}}}

et partage de nombreuses propriétés similaires avec la pression tridimensionnelle. Les propriétés des produits chimiques de surface peuvent être étudiées en mesurant les isothermes de pression/Surface, comme l’analogue bidimensionnel de la loi de Boyle, nA = k, à température constante.

la tension superficielle est un autre exemple de pression superficielle, mais avec un signe inversé, car « tension » est l’opposé de « pression ».,

pression d’un gaz idéalmodifier

Dans un gaz idéal, les molécules n’ont pas de volume et n’interagissent pas. Selon la loi des gaz parfaits, la pression varie linéairement avec la température et la quantité, et à l’inverse de volume:

p = n R T V , {\displaystyle p={\frac {nRT}{V}},}

où:

p est la pression absolue du gaz, n est la quantité de substance, T est la température absolue, V est le volume, R est la constante des gaz parfaits.

Les gaz réels présentent une dépendance plus complexe aux variables d’état.,

pression de Vapeurmodifier

la pression de vapeur est la pression d’une vapeur en équilibre thermodynamique avec ses phases condensées dans un système fermé. Tous les liquides et solides ont tendance à s’évaporer sous une forme gazeuse, et tous les gaz ont tendance à se condenser à leur forme liquide ou solide.

La pression atmosphérique, le point d’ébullition d’un liquide (aussi connu comme le point d’ébullition normal) est la température à laquelle la pression de vapeur est égale à la pression atmosphérique ambiante., Avec toute augmentation progressive de cette température, la pression de vapeur devient suffisante pour surmonter la pression atmosphérique et soulever le liquide pour former des bulles de vapeur à l’intérieur de la majeure partie de la substance. La formation de bulles plus profondément dans le liquide nécessite une pression plus élevée, et donc une température plus élevée, car la pression du fluide augmente au-dessus de la pression atmosphérique à mesure que la profondeur augmente.

la pression de vapeur qu’un seul composant dans un mélange contribue à la pression totale dans le système est appelée pression de vapeur partielle.,

pression Liquidemodifier

Lorsqu’une personne nage sous l’eau, la pression de l’eau est ressentie agissant sur les tympans de la personne. Plus cette personne nage profondément, plus la pression est grande. La pression ressentie est due au poids de l’eau au-dessus de la personne. Lorsque quelqu’un nage plus profondément, il y a plus d’eau au-dessus de la personne et donc une plus grande pression. La pression exercée par un liquide dépend de sa profondeur.

la pression du liquide dépend également de la densité du liquide., Si quelqu’un était immergé dans un liquide plus dense que l’eau, la pression serait en conséquence plus grande. Ainsi, on peut dire que la profondeur, la densité et la pression du liquide sont directement proportionnées. La pression due à un liquide dans des colonnes liquides de densité constante ou à une profondeur à l’intérieur d’une substance est représentée par la formule suivante:

p = ρ g H , {\displaystyle p=\rho gh,}

où:

p est la pression du liquide, g est la gravité à la surface du matériau recouvrant, ρ est la densité du liquide, h est la hauteur de la colonne de liquide ou la profondeur à l’intérieur d’une substance.,

Une autre façon de dire la même formule est la suivante:

p = densité de poids × profondeur . {\displaystyle p = {\text {densité de poids}} \times {\text {profondeur}}.}

la pression exercée par un liquide sur les côtés et le fond d’un récipient dépend de la densité et de la profondeur du liquide. Si la pression atmosphérique est négligée, la pression du liquide contre le fond est deux fois plus grande à deux fois la profondeur; à trois fois la profondeur, la pression du liquide est triple; etc. Ou, si le liquide est deux ou trois fois plus dense, la pression du liquide est en conséquence deux ou trois fois plus grande pour une profondeur donnée., Les liquides sont pratiquement incompressibles-c’est-à-dire que leur volume peut difficilement être modifié par la pression (le volume d’eau ne diminue que de 50 millionièmes de son volume d’origine pour chaque augmentation atmosphérique de la pression). Ainsi, à l’exception de petits changements produits par la température, la densité d’un liquide est pratiquement la même à toutes les profondeurs.

pression atmosphérique le pressage à la surface d’un liquide doit être pris en compte lors de la recherche de la pression totale agissant sur un liquide. La pression totale d’un liquide est donc pgh plus la pression de l’atmosphère., Lorsque cette distinction est importante, le terme pression totale est utilisé. Sinon, les discussions sur la pression du liquide se réfèrent à la pression sans tenir compte de la pression atmosphérique normalement présente.

La pression ne dépend pas de la quantité de liquide présent. Le Volume n’est pas le facteur important – la profondeur l’est. La pression moyenne de l’eau agissant contre un barrage dépend de la profondeur moyenne de l’eau et non du volume d’eau retenu. Par exemple, un lac large mais peu profond d’une profondeur de 3 m (10 pi) n’exerce que la moitié de la pression moyenne d’un petit étang de 6 m (20 pi) de profondeur., (La force totale appliquée au barrage plus long sera plus grande, en raison de la plus grande surface totale sur laquelle la pression doit agir. Mais pour une section donnée de 5 pieds (1,5 m) de large de chaque barrage, l’eau profonde de 10 pieds (3,0 m) appliquera un quart de la force de l’eau profonde de 20 pieds (6,1 m)). Une personne ressentira la même pression que sa tête soit trempée un mètre sous la surface de l’eau dans un petit bassin ou à la même profondeur au milieu d’un grand lac., Si quatre vases contiennent des quantités d’eau différentes mais sont tous remplis à des profondeurs égales, alors un poisson avec sa tête trempée à quelques centimètres sous la surface sera agi par une pression d’eau qui est la même dans l’un des vases. Si le poisson nage quelques centimètres plus profondément, la pression sur le poisson augmentera avec la profondeur et sera la même quel que soit le vase dans lequel le poisson se trouve. Si le poisson nage vers le fond, la pression sera plus grande, mais cela ne fait aucune différence dans quel vase il se trouve., Tous les vases sont remplis à des profondeurs égales, de sorte que la pression de l’eau est la même au fond de chaque vase, indépendamment de sa forme ou de son volume. Si la pression de l’eau au fond d’un vase était supérieure à la pression de l’eau au fond d’un vase voisin, la plus grande pression forcerait l’eau sur le côté, puis remonterait le vase plus étroit à un niveau plus élevé jusqu’à ce que les pressions au fond soient égalisées. La pression dépend de la profondeur, pas du volume, il y a donc une raison pour laquelle l’eau cherche son propre niveau.,

en réaffirmant cette équation d’énergie, l’énergie par unité de volume dans un liquide idéal et incompressible est constante dans tout son récipient. À la surface, l’énergie potentielle gravitationnelle est grande mais l’énergie de pression liquide est faible. Au fond du vaisseau, toute l’énergie potentielle gravitationnelle est convertie en énergie de pression. La somme de l’énergie de pression et de l’énergie potentielle gravitationnelle par unité de volume est constante dans tout le volume du fluide et les deux composantes d’énergie changent linéairement avec la profondeur., Mathématiquement, il est décrit par L’équation de Bernoulli, où la tête de vitesse est nulle et les comparaisons par unité de volume dans le récipient sont

p γ + z = c O n s T. {\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+z=\mathrm {const} .}

les Termes ont la même signification que dans la section pression du fluide.

Direction de la pression du liquidedit

un fait déterminé expérimentalement à propos de la pression du liquide est qu’elle s’exerce également dans toutes les directions. Si quelqu’un est immergé dans l’eau, peu importe la façon dont cette personne incline sa tête, la personne ressentira la même quantité de pression d’eau sur ses oreilles., Parce qu’un liquide peut s’écouler, cette pression n’est pas seulement descendante. On voit la pression agir latéralement lorsque l’eau jaillit latéralement d’une fuite sur le côté d’une boîte verticale. La pression agit également vers le haut, comme cela est démontré lorsque quelqu’un essaie de pousser un ballon de plage sous la surface de l’eau. Le fond d’un bateau est poussé vers le haut par la pression de l’eau (flottabilité).

Lorsqu’un liquide appuie contre une surface, il y a une force nette qui est perpendiculaire à la surface. Bien que la pression n’ait pas de direction spécifique, la force le fait., Un bloc triangulaire submergé a de l’eau forcée contre chaque point de plusieurs directions, mais les composantes de la force qui ne sont pas perpendiculaires à la surface s’annulent, ne laissant qu’un point perpendiculaire net. C’est pourquoi l’eau jaillissant d’un trou dans un seau sort initialement du seau dans une direction perpendiculaire à la surface du seau dans lequel se trouve le trou. Puis il courbe à la baisse en raison de la gravité., S’il y a trois trous dans un seau (haut, bas et milieu), les vecteurs de force perpendiculaires à la surface intérieure du récipient augmenteront avec l’augmentation de la profondeur – c’est-à-dire qu’une plus grande pression au fond fait en sorte que le trou du fond tirera l’eau le plus loin. La force exercée par un fluide sur une surface lisse est toujours perpendiculaire à la surface. La vitesse du liquide hors du trou est de 2 g H {\displaystyle \ scriptstyle {\sqrt {2GH}}}, où h est la profondeur sous la surface libre., C’est la même vitesse que l’eau (ou toute autre chose) aurait si elle tombait librement à la même distance verticale h.

pression cinématique edit

P = p / ρ 0 {\displaystyle P=P/\rho _{0}}

est la pression cinématique, où p {\displaystyle p} est la pression et ρ 0 {\displaystyle \rho _{0}} densité massique constante. L’unité SI de P est m2 / s2. La pression cinématique est utilisée de la même manière que la viscosité cinématique ν {\displaystyle \nu } afin de calculer L’équation de Navier–Stokes sans montrer explicitement la densité ρ 0 {\displaystyle \rho _{0}} .,

équation de Navier–Stokes avec les grandeurs cinématiques u u t t + ( u)) U = − P P + ν 2 2 U. {\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}}+(u\nabla )u=-\nabla P+\nu \nabla ^{2}u.}