לחץ

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Gnome-colors-edit-find-replace.svg 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.
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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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

יחידות נפוצות אחרות:

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 0.00136 0.00132 1

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

מדידת לחץ[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

לחץ בתרמודינמיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[עריכת קוד מקור | עריכה]