לחץ

ערך זה עוסק בלחץ בפיזיקה. אם התכוונתם ללחץ נפשי, ראו דחק.

		יש לשכתב ערך זה. הסיבה לכך היא: לא ברורה החשיבות המיוחדת של לחץ בכל הקשור לזורמים; הערך לא קוהרנטי; אין התייחסות ללחץ כסקלר (שלא לדבר על טנסור במקרה של אי הומוגניות), ואיך וקטור (הכוח) נותן סקלר/טנסור (לחץ) יש גם שגיאה בטבלת היחידות ראו ערך באנגלית או שנסו להמיר ותגלו את השגיאה ישירות.
		אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.	עריכה

כוח F שמופעל בניצב למשטח ששטחו A יוצר לחץ P השווה ל-F/A.

לחץ בפיזיקה הוא כוח ליחידת שטח המופעל במאונך למשטח מסוים. הלחץ נמדד ביחידות פסקל במערכת היחידות הבינלאומית, כאשר פסקל אחד הוא ניוטון חלקי מטר רבוע. במשוואות נהוג לסמן לחץ באות האנגלית $\ P$.

לחץ יכול להיות מוגדר גם בתוך חומר, כאשר אין משטח ממשי שעליו פועל כוח. בנוזלים ובגזים, לחץ הוא הכוח שיוצרת התנגשות של מספר רב של מולקולות החומר על דפנות הכלי שבו הוא מוכל. הלחץ במקרה זה מוגדר ככוח החיצוני שפועל על פאה של קובייה קטנה בתוך החומר, חלקי שטח הפאה. ברומטר הוא מכשיר המודד לחץ בגזים ונוזלים.

מדידת לחץ אטמוספירי מאפשרת חיזוי מזג אוויר ומציאת גובה מעל פני הים. חישובי לחץ משמשים בכל תחומי ההנדסה (למשל בהנדסת בניין, הנדסת מכונות והנדסת רכב), ובמדע בתחומים רבים.

הקשר בין לחץ וכוח

כוח אחיד $\ F$ הפועל במאונך למשטח בעל שטח $\ A$ יוצר לחץ השווה לכוח חלקי השטח:

$\ P=\frac{F}{A}$

ככל שהכוח גדול יותר או שהשטח עליו פועל קטן יותר, הלחץ גדל. ניתן לחשוב על הדוגמה הבאה: אם ננסה לשכב על מסמר נרגיש כאב חד, והמסמר אף עלול לפצוע. אם נשכב על מיטת מסמרים עם מספר רב של מסמרים, שטח המגע בין המסמרים לגופנו יגדל, הכוח הכולל המופעל (המשקל שלנו) לא ישתנה, ולכן הלחץ על העור יקטן.

יחידות

במערכת היחידות הבינלאומית נמדד הלחץ בפסקל שמוגדר כלחץ שמפעיל כוח של ניוטון אחד על משטח בעל שטח של מטר רבוע אחד.

יחידות נפוצות אחרות:

• PSI - Pound per Square Inch - כוח של ליברה אחת לשטח של אינץ' רבוע.
• inHg - אינץ' כספית - הלחץ שיצור עמוד כספית בגובה אינץ' אחד בתחתיתו.
• mmHg - מילימטר כספית (או טור) - הלחץ שיצור עמוד כספית בגובה מילימטר אחד בתחתיתו.
• אטמוספירה - אטמוספירה אחת היא בקירוב הלחץ הממוצע שמפעילה אטמוספירת כדור הארץ בגובה פני הים, והיא שווה ל-101,325 פסקל לערך או 760 מ"מ כספית.

טבלת המרות בין יחידות נפוצות

	פסקל	בר	N/mm2	kg/m2 *	kg/cm2 *	אטמוספירה	מילימטר כספית
1 פסקל	1	10-5	10-6	0.102	0.102×10-4	0.987×10-5	0.0075
1 בר	100,000	1	0.1	10,200	1.02	0.987	750
1 N/mm2	106	10	1	1.02×105	10.2	9.87	7,500
1 kg/m2	9.81	9.81×10-5	9.81×10-6	1	10-4	0.968×10-4	0.0736
1 kg/cm2	98,100	0.981	0.0981	10,000	1	0.968	736
1 אטמוספירה	101,325	1.013	0.1013	10,330	1.033	1	760
מילימטר כספית (torr)	133	0.00133	1.33×10-4	13.6	0.00132	0.00132	1

* kg בטבלה הוא ק"ג כוח, כלומר המשקל של מסה של ק"ג אחד על פני כדור הארץ.

מדידת לחץ

לחץ נמדד באמצעות מכשיר הנקרא ברומטר,ישנם כמה סוגי ברומטר, ברומטר פשוט בנוי מצינור בצורת האות U כאשר בקצהו האחד מצוי לחץ ידוע, בתחתיתו זורם כלשהו, וקצהו השני משמש למדידת לחץ. ניתן לחשב את הלחץ על ידי מדידת הפרש הגבהים בין שני קצוות הזורם והנוסחה למציאת לחץ סטטי בקירוב של שדה כבידה אחיד:

$P=\rho gh\,$

כאשר: $\ \rho$ היא צפיפות הנוזל, g הוא תאוצת הכובד, ו-h הוא גובה עמוד הנוזל.

לחץ בנוזלים ובגזים

נוזלים וגזים (המכונים יחד זורמים) מורכבים ממספר רב של מולקולות אשר נעות באופן אקראי לכל הכוונים. בכל זמן נתון מספר רב של מולקולות מתנגשות זו בזו או במשטח, והכוח אשר הן מפעילות בהתנגשות זו יוצר לחץ אחיד בקירוב טוב. בגזים במיוחד הלחץ תלוי בתכונות הגז: ככל שיש יותר חלקיקים (יותר גז במיכל) הלחץ עולה, וככול שמהירות החלקיקים של הגז גדלה (המהירות קשורה לטמפרטורה), הלחץ יעלה גם כן.

לחץ סטגנציה (עצירה) הוא הלחץ שיוצר זרם הנתון במהירות מסוימת ונעצר. בכלי טיס משתמשים בצינור פיטו על מנת למדוד את הלחץ מסביב למטוס, ואת לחץ הסטגנציה ובאמצעותם לחשב את מהירות הטיסה ביחס לאוויר.

יישומים

• עומד הידראולי

לחץ בתרמודינמיקה

בתרמודינמיקה מקובל לדבר על הלחץ הממוצע שמפעילה המערכת על פאותיה. לרוב, המערכת תהיה גז הנתון במכל. לחץ זה נתון על ידי

$\ P = - \left( \frac{ \partial U}{ \partial V} \right) _{S}$

כאשר

• P זה הלחץ הממוצע שמפעילה מערכת על פאותיה. בתהליך הפיך הוא שווה ללחץ החיצוני המופעל על המערכת.
• U זוהי האנרגיה הפנימית של המערכת.
• V הוא נפח המערכת
• S היא האנטרופיה שנשארת קבועה בגזירה חלקית זו.

אם התהליכים הפיכים, במערכת בעלת מספר חלקיקים קבוע, כמות העבודה האינפיניטסימלית שנעשתה עליה שווה ל

$\ dW = - P dV$

לחץ אטמוספירי

ערך מורחב – לחץ אטמוספירי

לחץ אטמוספירי הוא הכוח שמפעיל משקל האוויר ליחידת שטח עליו פועל הכח. לחץ זה תלוי ברום הנקודה ובתנאים המטאורולוגיים. לחץ האוויר מופעל כאשר מולקולות האוויר מתנגשות בשטח עליו מופעל הלחץ. ככל שהמולקולות צפופות יותר הלחץ גדל, וכמובן ככל שמהירותן (שתלויה בטמפרטורה) גדלה.

בתנאים סטנדרטיים, שנקבעו לגובה פני הים, מוגדר לחץ האוויר כאטמוספירה אחת.

תת-לחץ

תת לחץ או לחץ שלילי מתאר מצב בו הלחץ הנמדד מוצג כערך שלילי. תת-לחץ בדרך כלל נובע כתוצאה מכך שהלחץ הנמדד נמוך מלחץ ייחוס כלשהו ומוצג יחסית אליו. תת-לחץ בצמיג למשל הוא לחץ הנמוך מהלחץ הרצוי לצמיג. תת-לחץ של 80 קילו פסקל יכול להופיע במד לחץ סטנדרטי כלחץ שלילי של 21 קילו פסקל ביחס ללחץ אטמוספירי (101 קילו פסקל).

ראו גם

• חוק פסקל
• תרמודינמיקה
• לחץ אטמוספירי
• לחץ דם
• לחץ חלקי
• מנומטר