فرادرستفاوت فشار مطلق و نسبی — به زبان ساده
در این نوشته راجع به تفاوت بین «فشار نسبی» (gauge pressure) و «فشار مطلق» (absolute pressure) صحبت خواهد شد. «فشار» (pressure) اینگونه تعریف میشود: نیروی وارد شده بر واحد سطح توسط یک سیال. فشار فقط در حالت گاز یا مایع مفهوم دارد. در حالت جامد به نیروی وارد بر واحد سطح، «استرس» (stress) میگویند. واحد فشار یا پاسکال برابر با یک نیوتن بر یک مترمربع است. همچنین امکان دارد فشار برحسب ستون آب اندازهگیری گردد. هر ۱۰ متر ستون آب فشاری برابر با یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع دارد.
همه اینها، واحدهای کوچکی از فشار هستند. فشار اتمسفر یا مقادیر بسیار زیاد فشار برحسب «بار» (bar) بیان میشود. هر بار معادل ۱۰۰۰۰۰ پاسکال است. همچنین یک اتمسفر معادل فشار ۱.۰۱۹ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تعریف میگردد. مقدار استاندارد فشار اتمسفر معادل یک بار است. در جدول زیر یکاها یا واحدهای معادل فشار را مشاهده میکنید.
| پاسکال
(Pa) | بار
(bar) | اتمسفر فنی
(at) | اتمسفر
(atm) | تور
(Torr) | پوند−نیرو بر اینچ مربع(psi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Pa | ≡ 1 N/m2 | 10−5 | 1.0197×10−5 | 9.8692×10−6 | 7.5006×10−3 | 145.04×10−6 |
| 1 bar | 100,000 | ≡ 106 dyn/cm2 | 1.0197 | 0.98692 | 750.06 | 14.504 |
| 1 at | 98,066.5 | 0.980665 | ≡ 1 kgf/cm2 | 0.96784 | 735.56 | 14.223 |
| 1 atm | 101,325 | 1.01325 | 1.0332 | ≡ 1 atm | 760 | 14.696 |
| 1 torr | 133.322 | 1.3332×10−3 | 1.3595×10−3 | 1.3158×10−3 | ≡ 1 Torr; ≈ 1 mmHg | 19.337×10−3 |
| 1 psi | 6,894.76 | 68.948×10−3 | 70.307×10−3 | 68.046×10−3 | 51.715 | ≡ 1 lbf/in2 |
بر این اساس فشارهای اندازهگیری به دو گروه تقسیم میشوند. گروه اول فشار نسبی و گروه دوم فشار مطلق است. در ادامه تفاوت بین این دو بهصورت دقیق بیان خواهد شد.
تفاوت بین فشار مطلق و فشار نسبی
فشار مطلق: فشار واقعی در هر نقطه را فشار مطلق میگویند که نسبت به «خلأ مطلق» (absolute vacuum) سنجیده میشود. این مفهوم به ما یادآوری میکند که برای اندازهگیری هر مقداری نیاز به یک پایه و مرجع داریم که بر اساس آن اندازهگیری را انجام دهیم. در مورد فشار مطلق این مرجع همان خلأ مطلق است.
به منظوری یادگیری بهتر این مفهوم فرض کنید که میخواهیم فاصله از تهران را اندازهگیری کنیم. فاصله برحسب متر اندازهگیری میشود ولی آیا میتوان این کار را انجام داد؟ مسلما پاسخ خیر است؛ به این دلیل که فاصله تهران باید از جایی دیگر مثلا اصفهان اندازهگیری شود. اکنون میتوان فاصله تهران از اصفهان را برحسب متر یا کیلومتر اندازهگیری کرد.
یا در مثالی دیگر، به نظر شما سرعت حرکت ابری در آسمان چقدر است؟ در جواب این سوال باید بپرسیم، سرعت ابر نسبت به چه مرجعی مدنظر است. برای نمونه سرعت ابر در مقایسه با سرعت ابرهای مجاور برابر با صفر، اما در مقایسه با سرعت زمین ۱۰ متر بر ثانیه است.
به شکل مشابه فشار را نیز نمیتوان بدون هیچ مرجع خاصی اندازهگیری نمود. حال زمانی که از خلأ یا شرایط بی فشاری بهعنوان مرجع استفاده کنیم، فشار به دست آمده فشار مطلق خواهد بود.
فشار نسیی: وقتیکه از فشار اتمسفر بهعنوان مرجع برای اندازهگیری فشار هر سیستمی استفاده کنیم، فشار محاسبه شده را فشار نسبی مینامند. اکثر دستگاههایی که در شرایط اتمسفر کار میکنند، در حال اندازهگیری فشار نسبی هستند. با اضافه کردن فشار اتمسفر به فشار نسبی، فشار مطلق به دست میآید. به عبارتی دیگر:
فشار اتمسفر + فشار نسبی = فشار مطلق
اکثر فشارهای نسبی در شرایط عادی فشار صفر را نشان میدهند که در حقیقت همان فشار اتمسفری است. در این اندازهگیرها فشار اتمسفر را در حقیقت مرجع و همان فشار صفر بهحساب میآورند. فشار کمتر از فشار اتمسفر را فشار خلأ مینامند و با اندازهگیرهایی که توانایی نشان دادن اختلاف بین فشار اتمسفری و مطلق را دارند، اندازهگیری میشوند.
فشار خلأ = فشار مطلق - فشار اتمسفر
درک فشار مطلق و نسبی و تفاوت آنها، پایهای برای فهم بسیاری از مفاهیم مهندسی شیمی و مکانیک است. اگر به این مطالب علاقه دارید، پیشنهاد میکنیم به لینکهای زیر سر بزنید.
- مجموعه آموزشهای مهندسی مکانیک
- مجموعه آموزشهای مهندسی شیمی
- آشنایی با برج خنک کننده و انواع آن -- از صفر تا صد
- اعداد اکتان و ستان چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟ --- به زبان ساده
^^
در چه شرایطی فشار نسبی صفر را نشان می دهد؟
عالی و مختصر و مفید
توضیحات عالی بود.سپاس بیکران