ضغط

ضغط
الضغط الناتج عن اصطدام الجسيمات داخل حاوية مغلقة. يتم تمييز الاصطدامات التي تمارس الضغط باللون الأحمر.
الرموز الشائعة	ص ، ص
وحدة النظام الدولي للوحدات	باسكال (باسكال)
في وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية	كجم ⋅ متر −1 ⋅ ثانية −2
المشتقات من كميات أخرى	ص = ف / أ
البعد	${\displaystyle {\mathsf {M}}{\mathsf {L}}^{-1}{\mathsf {T}}^{-2}}$

الديناميكا الحرارية
محرك كارنو الحراري الكلاسيكي
الفروع كلاسيكي إحصائية كيميائي الديناميكا الحرارية الكمومية التوازن  / عدم التوازن
القوانين صفر أولاً ثانية ثالث
الأنظمة نظام مغلق نظام مفتوح نظام معزول ولاية معادلة الحالة الغاز المثالي الغاز الحقيقي حالة المادة الطور (المادة) التوازن التحكم في مستوى الصوت الآلات الموسيقية العمليات متساوي الضغط متساوي الأضلاع متحاور أدياباتيك إيزنتروبيا إيزنثالبيك شبه ثابت متعدد الخواص التوسعة المجانية قابلية الانعكاس عدم الرجوع قابلية الرجوع إلى الوراء الدورات محركات حرارية مضخات الحرارة الكفاءة الحرارية
خصائص النظام ملحوظة: المتغيرات المترافقة مكتوبة بخط مائل مخططات العقارات خصائص مكثفة وواسعة النطاق وظائف العملية عمل حرارة وظائف الدولة درجة الحرارة  / الإنتروبيا  ( مقدمة ) الضغط / الحجم Chemical potential / Particle number Vapor quality Reduced properties
Material properties Property databases Specific heat capacity  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Compressibility  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Thermal expansion  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Equations Carnot's theorem Clausius theorem Fundamental relation Ideal gas law Maxwell relations Onsager reciprocal relations Bridgman's equations Table of thermodynamic equations
Potentials Free energy Free entropy Internal energy ${\displaystyle U(S,V)}$ Enthalpy ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholtz free energy ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibbs free energy ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
History Culture History General Entropy Gas laws "Perpetual motion" machines Philosophy Entropy and time Entropy and life Brownian ratchet Maxwell's demon Heat death paradox Loschmidt's paradox Synergetics Theories Caloric theory Vis viva ("living force") Mechanical equivalent of heat Motive power Key publications An Inquiry Concerning the Source ... Friction On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Reflections on the Motive Power of Fire Timelines Thermodynamics Heat engines Art Education Maxwell's thermodynamic surface Entropy as energy dispersal
Scientists Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Other Nucleation Self-assembly Self-organization Order and disorder
Category
v t e

الضغط (الرمز: p أو P ) هو القوة المطبقة بشكل عمودي على سطح جسم لكل وحدة مساحة يتم توزيع تلك القوة عليها. ^{[1] : 445} ضغط القياس (يُكتب أيضًا ضغط القياس ) ^[أ] هو الضغط النسبي للضغط المحيط.

تُستخدم وحدات مختلفة للتعبير عن الضغط. بعضها مشتق من وحدة القوة مقسومة على وحدة المساحة؛ وحدة الضغط في النظام الدولي للوحدات، الباسكال (Pa)، على سبيل المثال، هي نيوتن واحد لكل متر مربع (N/m ² )؛ وبالمثل، فإن قوة الرطل لكل بوصة مربعة ( psi ، الرمز lbf/in ² ) هي وحدة الضغط التقليدية في الأنظمة الإمبراطورية والأمريكية العرفية . يمكن أيضًا التعبير عن الضغط من حيث الضغط الجوي القياسي ؛ وحدة الغلاف الجوي (atm) تساوي هذا الضغط، ويُعرف التور بأنه 1 ⁄ 760 من هذا. تُستخدم وحدات الضغط المانومترية مثل سنتيمتر الماء ، ومليمتر الزئبق ، وبوصة الزئبق للتعبير عن الضغوط من حيث ارتفاع عمود سائل معين في مقياس الضغط.

الضغط هو مقدار القوة المطبقة بشكل عمودي على سطح جسم لكل وحدة مساحة. الرمز له هو "p" أو P. [ ^{2] توصية} الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية للضغط هي حرف صغير p . ^{[3] ومع ذلك،} فإن الحرف الكبير P يستخدم على نطاق واسع. يعتمد استخدام P مقابل p على المجال الذي يعمل فيه المرء، وعلى وجود رموز أخرى قريبة للكميات مثل القدرة والزخم ، وعلى أسلوب الكتابة.

Conjugate variables of thermodynamics

Pressure Volume (Stress) (Strain) Temperature Entropy Chemical potential Particle number

رياضيا: ^[4] حيث: $${\displaystyle p={\frac {F}{A}},}$$

• ${\displaystyle p}$هو الضغط
• ${\displaystyle F}$هو مقدار القوة العمودية ،
• ${\displaystyle A}$هي مساحة السطح عند التلامس.

الضغط هو كمية قياسية . فهو يربط عنصر مساحة المتجه (متجه عمودي على السطح) بالقوة العمودية المؤثرة عليه. والضغط هو ثابت التناسب القياسي الذي يربط بين المتجهين العموديين: $${\displaystyle d\mathbf {F} _{n}=-p\,d\mathbf {A} =-p\,\mathbf {n} \,dA.}$$

تأتي علامة الطرح من الاتفاقية التي تنص على اعتبار القوة موجهة نحو عنصر السطح، بينما يشير المتجه العمودي إلى الخارج. والمعادلة لها معنى في أنه بالنسبة لأي سطح S على اتصال بالسائل، فإن القوة الكلية التي يمارسها السائل على هذا السطح هي التكامل السطحي على S للجانب الأيمن من المعادلة أعلاه.

من غير الصحيح (على الرغم من أنه من المعتاد) أن نقول "إن الضغط موجه في اتجاه معين". فالضغط، باعتباره مقياسًا، ليس له اتجاه. القوة المعطاة بالعلاقة السابقة للكمية لها اتجاه، لكن الضغط ليس له اتجاه. إذا غيرنا اتجاه عنصر السطح، يتغير اتجاه القوة العمودية وفقًا لذلك، لكن الضغط يظل كما هو. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يتم توزيع الضغط على حدود صلبة أو عبر أقسام عشوائية من السائل عموديًا على هذه الحدود أو الأقسام عند كل نقطة. إنه معلمة أساسية في الديناميكا الحرارية ، وهو مرتبط بالحجم . ^[5]

وحدة قياس الضغط في النظام الدولي للوحدات هي الباسكال (Pa)، وتساوي نيوتن واحد لكل متر مربع (N/m ² ، أو كجم·م ⁻¹ ·ثانية ⁻² ). تمت إضافة هذا الاسم للوحدة في عام 1971؛ ^[6] قبل ذلك، كان يتم التعبير عن الضغط في النظام الدولي للوحدات بوحدة نيوتن لكل متر مربع.

وحدات أخرى للضغط، مثل رطل لكل بوصة مربعة (lbf/in ² ) وبار ، هي أيضًا شائعة الاستخدام. وحدة ضغط CGS هي الباري (Ba)، وتساوي 1 dyn·cm ⁻² ، أو 0.1 Pa. يتم التعبير عن الضغط أحيانًا بوحدات جرام القوة أو كيلوجرام القوة لكل سنتيمتر مربع ("g/cm ² " أو "kg/cm ² ") وما شابه ذلك دون تحديد وحدات القوة بشكل صحيح. ولكن استخدام أسماء الكيلوجرام أو الجرام أو كيلوجرام القوة أو جرام القوة (أو رموزها) كوحدات للقوة أمر متهالك في النظام الدولي للوحدات. الضغط الجوي الفني (الرمز: at) هو 1 كجم قوة/سم ² (98.0665 كيلو باسكال، أو 14.223 رطل/بوصة مربعة).

يرتبط الضغط بكثافة الطاقة ويمكن التعبير عنه بوحدات مثل الجول لكل متر مكعب (J/m ³ ، وهو ما يعادل باسكال). رياضيًا: $${\displaystyle p={\frac {F\cdot {\text{distance}}}{A\cdot {\text{distance}}}}={\frac {\text{Work}}{\text{Volume}}}={\frac {\text{Energy (J)}}{{\text{Volume }}({\text{m}}^{3})}}.}$$

يفضل بعض خبراء الأرصاد الجوية استخدام الهيكتوباسكال (hPa) لقياس ضغط الهواء الجوي، وهو ما يعادل وحدة المليبار (mbar) القديمة. وتُعطى ضغوط مماثلة بالكيلوباسكال (kPa) في معظم المجالات الأخرى، باستثناء الطيران حيث تُستخدم البادئة الهيكتو- بشكل شائع. ولا تزال وحدة البوصة الزئبقية مستخدمة في الولايات المتحدة. وعادة ما يقيس علماء المحيطات الضغط تحت الماء بالديسيبار (dbar) لأن الضغط في المحيط يزداد بمقدار ديسيبار واحد تقريبًا لكل متر عمق.

إن الغلاف الجوي القياسي (atm) هو ثابت ثابت. وهو يساوي تقريبًا الضغط الجوي النموذجي عند مستوى سطح البحر المتوسط ​​على الأرض ويُعرَّف بأنه101 325  باسكال .

نظرًا لأن الضغط يقاس عادةً بقدرته على إزاحة عمود من السائل في مقياس الضغط ، فغالبًا ما يتم التعبير عن الضغوط على أنها عمق سائل معين (على سبيل المثال، سنتيمترات من الماء أو ملليمترات من الزئبق أو بوصات من الزئبق ). الخيارات الأكثر شيوعًا هي الزئبق (Hg) والماء؛ الماء غير سام ومتاح بسهولة، بينما تسمح الكثافة العالية للزئبق باستخدام عمود أقصر (وبالتالي مقياس ضغط أصغر) لقياس ضغط معين. يتم إعطاء الضغط الذي يمارسه عمود من السائل بارتفاع h وكثافة ρ بواسطة معادلة الضغط الهيدروستاتيكي p = ρgh ، حيث g هو تسارع الجاذبية . يمكن أن تختلف كثافة السائل والجاذبية المحلية من قراءة إلى أخرى اعتمادًا على العوامل المحلية، وبالتالي فإن ارتفاع عمود السائل لا يحدد الضغط بدقة.

عندما يتم ذكر ملليمترات الزئبق (أو بوصات الزئبق) اليوم، فإن هذه الوحدات لا تستند إلى عمود فيزيائي من الزئبق؛ بل تم إعطاؤها تعريفات دقيقة يمكن التعبير عنها من حيث وحدات النظام الدولي للوحدات. ^[7] مليمتر واحد من الزئبق يساوي تقريبًا تور واحد . لا تزال الوحدات القائمة على الماء تعتمد على كثافة الماء، وهي كمية مقاسة وليست محددة. لا تزال وحدات الضغط هذه موجودة في العديد من المجالات. يتم قياس ضغط الدم بالمليمترات (أو السنتيمترات) من الزئبق في معظم أنحاء العالم، ولا تزال ضغوط الرئة بالسنتيمتر من الماء شائعة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يستخدم الغواصون تحت الماء وحدات قياس الضغط بالمتر من مياه البحر (msw أو MSW) والقدم من مياه البحر (fsw أو FSW)، وهي وحدات قياس الضغط المستخدمة لقياس التعرض للضغط في غرف الغوص وأجهزة الكمبيوتر الشخصية لتخفيف الضغط . يتم تعريف msw على أنه 0.1 بار (= 10000 باسكال)، وهو ليس مثل المتر الخطي للعمق. 33.066 fsw = 1 ضغط جوي ^{[ بحاجة لمصدر ]} (1 ضغط جوي = 101325 باسكال / 33.066 = 3064.326 باسكال). يختلف تحويل الضغط من msw إلى fsw عن تحويل الطول: 10 msw = 32.6336 fsw، بينما 10 م = 32.8083 قدمًا ^{[ بحاجة لمصدر ]}

غالبًا ما يتم إعطاء ضغط القياس بوحدات مع إضافة "g"، على سبيل المثال "kPag" أو "barg" أو "psig"، وفي بعض الأحيان يتم إضافة لاحقة "a" لوحدات قياس الضغط المطلق لتجنب الارتباك، على سبيل المثال "kPaa" أو "psia". ومع ذلك، يوصي المعهد الوطني الأمريكي _{للمعايير} والتكنولوجيا بتطبيق أي تعديلات على الكمية التي يتم قياسها بدلاً من وحدة القياس لتجنب الارتباك. ^[8] على سبيل المثال، " pg = 100 psi" بدلاً من " p = 100 psig" .

يتم التعبير عن الضغط التفاضلي بوحدات يضاف إليها "d"، وهذا النوع من القياس مفيد عند النظر في أداء الختم أو ما إذا كان الصمام سيفتح أو يغلق.

تتضمن وحدات الضغط الشائعة حاليًا أو سابقًا ما يلي:

• الغلاف الجوي (atm)
• وحدات القياس:
  • السنتيمتر والبوصة والمليمتر (تور) والميكرومتر (م تور، ميكرون) من الزئبق،
  • ارتفاع عمود الماء المكافئ، بما في ذلك المليمتر (مم H)
    ₂O )، سنتيمتر (سم H
    ₂O )، متر، بوصة ، وقدم من الماء؛
• الوحدات الإمبراطورية والعرفية:
  • كيب ، طن قوة قصير ، طن قوة طويل ، قوة رطل ، قوة أونصة ، وباوندال لكل بوصة مربعة،
  • قوة الطن القصيرة وقوة الطن الطويلة لكل بوصة مربعة،
  • fsw (أقدام مياه البحر) المستخدمة في الغوص تحت الماء، وخاصة فيما يتعلق بالتعرض لضغط الغوص وإزالة الضغط ؛
• وحدات القياس المترية غير التابعة للنظام الدولي للوحدات:
  • بار ، ديسيبار، مليبار ،
    • متر من مياه البحر (msw) يستخدم في الغوص تحت الماء، وخاصة فيما يتعلق بالتعرض لضغط الغوص وإزالة الضغط ،
  • كيلوغرام قوة، أو كيلوبوند، لكل سنتيمتر مربع ( الغلاف الجوي التقني )،
  • قوة الجرام وقوة الطن (قوة الطن المتري) لكل سنتيمتر مربع،
  • باري ( داين لكل سنتيمتر مربع)،
  • قوة الكيلوجرام وقوة الطن لكل متر مربع،
  • ستين لكل متر مربع ( قطعة ).

كمثال على الضغوط المتغيرة، يمكن الضغط بإصبع على الحائط دون ترك أي انطباع دائم؛ ومع ذلك، فإن نفس الإصبع الذي يضغط على دبوس الإبهام يمكن أن يتلف الحائط بسهولة. على الرغم من أن القوة المطبقة على السطح هي نفسها، فإن الدبوس يطبق ضغطًا أكبر لأن النقطة تركز تلك القوة في مساحة أصغر. ينتقل الضغط إلى حدود صلبة أو عبر أقسام عشوائية من السائل عموديًا على هذه الحدود أو الأقسام عند كل نقطة. على عكس الإجهاد ، يتم تعريف الضغط على أنه كمية قياسية . يسمى التدرج السلبي للضغط كثافة القوة . ^[9]

مثال آخر هو السكين. إذا تم استخدام الحافة المسطحة، يتم توزيع القوة على مساحة سطح أكبر مما يؤدي إلى ضغط أقل، ولن يتم القطع. في حين أن استخدام الحافة الحادة، التي لها مساحة سطح أقل، يؤدي إلى ضغط أكبر، وبالتالي فإن السكين تقطع بسلاسة. هذا هو أحد الأمثلة على التطبيق العملي للضغط ^[10]

بالنسبة للغازات، يتم قياس الضغط أحيانًا ليس كضغط مطلق ، ولكن بالنسبة للضغط الجوي ؛ تسمى هذه القياسات ضغط المقياس . ومن الأمثلة على ذلك ضغط الهواء في إطار سيارة ، والذي قد يقال إنه "220  كيلو باسكال (32 رطل/بوصة مربعة)"، ولكنه في الواقع أعلى من الضغط الجوي بمقدار 220 كيلو باسكال (32 رطل/بوصة مربعة). ونظرًا لأن الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر يبلغ حوالي 100 كيلو باسكال (14.7 رطل/بوصة مربعة)، فإن الضغط المطلق في الإطار يبلغ حوالي 320 كيلو باسكال (46 رطل/بوصة مربعة). وفي العمل الفني، يُكتب هذا "ضغط مقياس 220 كيلو باسكال (32 رطل/بوصة مربعة)".

عندما تكون المساحة محدودة، مثل مقاييس الضغط ولوحات الأسماء وعلامات الرسم البياني وعناوين الجداول، يُسمح باستخدام مُعدِّل بين قوسين، مثل "كيلو باسكال (مقياس)" أو "كيلو باسكال (مطلق)". ^[11] في العمل الفني غير التابع للنظام الدولي للوحدات، يُكتب ضغط المقياس البالغ 32 رطل/بوصة مربعة (220 كيلو باسكال) أحيانًا على أنه "32 رطل/بوصة مربعة"، والضغط المطلق على أنه "32 رطل/بوصة مربعة"، على الرغم من تفضيل الطرق الأخرى الموضحة أعلاه والتي تتجنب إرفاق الأحرف بوحدة الضغط. ^[8]

الضغط القياسي هو المقياس المناسب للضغط أينما كان المرء مهتمًا بالإجهاد على أوعية التخزين ومكونات السباكة لأنظمة السوائل. ومع ذلك، كلما كان من الضروري حساب خصائص معادلة الحالة، مثل الكثافات أو التغيرات في الكثافات، فيجب التعبير عن الضغوط من حيث قيمها المطلقة. على سبيل المثال، إذا كان الضغط الجوي 100 كيلو باسكال (15 رطل/بوصة مربعة)، فإن الغاز (مثل الهيليوم) عند 200 كيلو باسكال (29 رطل/بوصة مربعة) (قياس) (300 كيلو باسكال أو 44 رطل/بوصة مربعة [مطلق]) يكون أكثر كثافة بنسبة 50% من نفس الغاز عند 100 كيلو باسكال (15 رطل/بوصة مربعة) (قياس) (200 كيلو باسكال أو 29 رطل/بوصة مربعة [مطلق]). بالتركيز على قيم القياس، قد يستنتج المرء خطأً أن العينة الأولى كانت ذات كثافة ضعف كثافة العينة الثانية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في الغاز الساكن ، لا يبدو أن الغاز ككل يتحرك. ومع ذلك، تكون جزيئات الغاز الفردية في حركة عشوائية ثابتة . نظرًا لوجود عدد كبير للغاية من الجزيئات ولأن حركة الجزيئات الفردية عشوائية في كل اتجاه، فلا يتم اكتشاف أي حركة. عندما يكون الغاز محصورًا جزئيًا على الأقل (أي غير حر في التمدد بسرعة)، سيظهر الغاز ضغطًا هيدروستاتيكيًا. يمكن تحقيق هذا الحبس إما باستخدام حاوية مادية من نوع ما، أو في بئر جاذبية مثل كوكب، والمعروف أيضًا باسم الضغط الجوي .

في حالة الغلاف الجوي للكواكب ، فإن قوة تدرج الضغط للغاز الذي يدفع للخارج من ضغط أعلى وارتفاعات أقل إلى ضغط أقل وارتفاعات أعلى يتم موازنةها بقوة الجاذبية ، مما يمنع الغاز من الانتشار إلى الفضاء الخارجي ويحافظ على التوازن الهيدروستاتيكي .

في الحاوية المادية، ينشأ ضغط الغاز من اصطدام الجزيئات بجدران الحاوية. يمكن أن تكون جدران الحاوية في أي مكان داخل الغاز، وتكون القوة لكل وحدة مساحة (الضغط) هي نفسها. إذا تم تقليص "الحاوية" إلى نقطة صغيرة جدًا (تصبح أقل صحة مع اقتراب المقياس الذري)، فسيظل للضغط قيمة واحدة عند تلك النقطة. لذلك، فإن الضغط هو كمية قياسية، وليس كمية متجهة. له مقدار ولكن لا يوجد اتجاه مرتبط به. تعمل قوة الضغط في جميع الاتجاهات عند نقطة داخل الغاز. على سطح الغاز، تعمل قوة الضغط بشكل عمودي (بزاوية قائمة) على السطح. ^[12]

الكمية ذات الصلة الوثيقة هي موتر الإجهاد σ ، والذي يربط قوة المتجه بمساحة المتجه عبر العلاقة الخطية . ${\displaystyle \mathbf {F} }$ ${\displaystyle \mathbf {A} }$${\displaystyle \mathbf {F} =\sigma \mathbf {A} }$

يمكن التعبير عن هذا الموتر على أنه مجموع موتر الإجهاد اللزج مطروحًا منه الضغط الهيدروستاتيكي. يُطلق على الموتر السالب للإجهاد أحيانًا موتر الضغط، ولكن فيما يلي، سيشير مصطلح "الضغط" فقط إلى الضغط القياسي. ^[13]

وفقًا لنظرية النسبية العامة ، يزيد الضغط من قوة المجال الجاذبي (انظر موتر الإجهاد والطاقة ) وبالتالي يزيد من سبب الجاذبية المتمثل في الكتلة والطاقة . هذا التأثير غير محسوس عند الضغوط اليومية ولكنه مهم في النجوم النيوترونية ، على الرغم من أنه لم يتم اختباره تجريبياً. ^[14]

غالبًا ما يكون ضغط السائل هو الإجهاد الانضغاطي عند نقطة ما داخل السائل . (يشير مصطلح السائل إلى كل من السوائل والغازات - لمزيد من المعلومات حول ضغط السائل على وجه التحديد، راجع القسم أدناه.)

يحدث ضغط السائل في إحدى الحالتين:

• حالة مفتوحة، تسمى "تدفق القناة المفتوحة"، مثل المحيط، أو حمام السباحة، أو الغلاف الجوي.
• حالة مغلقة، تسمى "القناة المغلقة"، على سبيل المثال خط المياه أو خط الغاز.

يمكن عادةً تقريب الضغط في الظروف المفتوحة على أنه الضغط في الظروف "الساكنة" أو غير المتحركة (حتى في المحيط حيث توجد أمواج وتيارات)، لأن الحركات لا تخلق سوى تغييرات ضئيلة في الضغط. تتوافق مثل هذه الظروف مع مبادئ سكون السوائل . يُطلق على الضغط عند أي نقطة معينة من سائل غير متحرك (ساكن) الضغط الهيدروستاتيكي .

تكون الأجسام المغلقة من السوائل إما "ثابتة" عندما لا يتحرك السائل، أو "ديناميكية" عندما يمكن للسائل أن يتحرك كما في الأنبوب أو عن طريق ضغط فجوة هوائية في حاوية مغلقة. يتوافق الضغط في الظروف المغلقة مع مبادئ ديناميكا السوائل .

تُعزى مفاهيم ضغط السوائل بشكل أساسي إلى اكتشافات بليز باسكال ودانييل برنولي . يمكن استخدام معادلة برنولي في أي موقف تقريبًا لتحديد الضغط عند أي نقطة في السائل. تفترض المعادلة بعض الافتراضات حول السائل، مثل كون السائل مثاليًا ^[15] وغير قابل للانضغاط. ^[15] السائل المثالي هو سائل لا يوجد فيه احتكاك، وهو غير لزج ^[15] ( لزوجة صفرية ). ^[15] معادلة جميع نقاط النظام المملوء بسائل ثابت الكثافة هي ^[16] $${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+{\frac {v^{2}}{2g}}+z=\mathrm {const} ,}$$

أين:

• ص ، ضغط السائل،
• ${\displaystyle {\gamma }}$= ρg ، الكثافة × تسارع الجاذبية هي الوزن النوعي (الحجمي) للسائل، ^[15]
• v ، سرعة السائل،
• ج , تسارع الجاذبية ,
• ز ، الارتفاع،
• ${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}}$, رأس الضغط،
• ${\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}}$, رأس السرعة.

• الفرامل الهيدروليكية
• بئر ارتوازي
• ضغط الدم
• رأس هيدروليكي
• تورم الخلايا النباتية
• كأس فيثاغورس
• غسيل الضغط

الضغوط الانفجارية أو الاشتعالية هي نتيجة اشتعال الغازات المتفجرة ، والضباب، ومعلقات الغبار/الهواء، في الأماكن المغلقة والمغلقة.

في حين أن الضغوط ، بشكل عام، إيجابية، إلا أن هناك العديد من المواقف التي قد نواجه فيها ضغوطًا سلبية:

• عند التعامل مع الضغوط النسبية (القياسية). على سبيل المثال، يمكن وصف الضغط المطلق البالغ 80 كيلو باسكال بأنه ضغط قياس −21 كيلو باسكال (أي 21 كيلو باسكال أقل من الضغط الجوي البالغ 101 كيلو باسكال). على سبيل المثال، يعتبر تخفيف الضغط البطني إجراءً ولادة يتم خلاله تطبيق ضغط قياس سلبي بشكل متقطع على بطن المرأة الحامل.
• الضغوط المطلقة السلبية ممكنة. فهي توتر فعلي ، ويمكن وضع كل من المواد الصلبة والسوائل السائبة تحت ضغط مطلق سلبي عن طريق سحبها. ^[17] من الناحية المجهرية، تتمتع الجزيئات الموجودة في المواد الصلبة والسائلة بتفاعلات جاذبة تغلب على الطاقة الحركية الحرارية، لذلك يمكن الحفاظ على بعض التوتر. ومع ذلك، من الناحية الديناميكية الحرارية، تكون المادة السائبة تحت الضغط السلبي في حالة غير مستقرة ، وهي هشة بشكل خاص في حالة السوائل حيث تكون حالة الضغط السلبي مماثلة لفرط التسخين وتكون عرضة للتجويف بسهولة . ^[18] في مواقف معينة، يمكن تجنب التجويف والحفاظ على الضغوط السلبية إلى أجل غير مسمى، ^[18] على سبيل المثال، لوحظ أن الزئبق السائل يتحمل ما يصل إلى-425 ضغط جوي في حاويات زجاجية نظيفة. ^[19] يُعتقد أن الضغوط السالبة للسوائل تشارك في صعود النسغ في النباتات التي يزيد ارتفاعها عن 10 أمتار ( رأس الضغط الجوي للماء). ^[20]
• يمكن أن يخلق تأثير كازيمير قوة جذب صغيرة بسبب التفاعلات مع طاقة الفراغ ؛ تسمى هذه القوة أحيانًا "ضغط الفراغ" (لا ينبغي الخلط بينه وبين ضغط المقياس السلبي للفراغ).
• بالنسبة للإجهادات غير المتساوية الخواص في الأجسام الصلبة، واعتمادًا على كيفية اختيار اتجاه السطح، قد يكون لتوزيع القوى نفسه مكون من إجهاد موجب على طول عمودي على سطح واحد ، مع مكون من إجهاد سلبي يعمل على طول عمودي على سطح آخر. ثم يتم تعريف الضغط على أنه متوسط ​​الإجهادات الرئيسية الثلاثة.
  • إن الضغوط في المجال الكهرومغناطيسي تكون غير متساوية الخواص بشكل عام، حيث يكون الضغط العمودي على أحد عناصر السطح ( الضغط العمودي ) سلبيًا، وإيجابيًا لعناصر السطح العمودية عليه.
• في علم الكونيات ، تخلق الطاقة المظلمة كمية صغيرة جدًا من الضغط السلبي ولكنها ذات أهمية كونية، مما يؤدي إلى تسريع توسع الكون .

ضغط الركود هو الضغط الذي يمارسه السائل عندما يُجبر على التوقف عن الحركة. وبالتالي، على الرغم من أن السائل الذي يتحرك بسرعة أعلى سيكون له ضغط ثابت أقل ، إلا أنه قد يكون له ضغط ركود أعلى عندما يُجبر على التوقف. يرتبط الضغط الثابت وضغط الركود بما يلي: حيث $${\displaystyle p_{0}={\frac {1}{2}}\rho v^{2}+p}$$

• ${\displaystyle p_{0}}$هو ضغط الركود
• ${\displaystyle \rho }$هي الكثافة
• ${\displaystyle v}$هي سرعة التدفق،
• ${\displaystyle p}$هو الضغط الثابت.

يمكن قياس ضغط السائل المتحرك باستخدام أنبوب بيتو ، أو أحد أشكاله مثل مسبار كيل أو مسبار كوبرا ، متصل بمقياس ضغط . واعتمادًا على مكان وجود فتحات المدخل على المسبار، يمكنه قياس الضغوط الساكنة أو ضغوط الركود.

هناك نظير ثنائي الأبعاد للضغط - القوة الجانبية لكل وحدة طول مطبقة على خط عمودي على القوة.

يُشار إلى الضغط السطحي بالرمز π: ويشترك في العديد من الخصائص المشابهة للضغط ثلاثي الأبعاد. يمكن التحقق من خصائص المواد الكيميائية السطحية عن طريق قياس منحنيات الضغط/المساحة، باعتبارها النظير ثنائي الأبعاد لقانون بويل ، πA = k ، عند درجة حرارة ثابتة. $${\displaystyle \pi ={\frac {F}{l}}}$$

التوتر السطحي هو مثال آخر على الضغط السطحي، ولكن بإشارة معكوسة، لأن "التوتر" هو عكس "الضغط".

في الغاز المثالي ، لا تمتلك الجزيئات حجمًا ولا تتفاعل مع بعضها البعض. وفقًا لقانون الغاز المثالي ، يتغير الضغط خطيًا مع درجة الحرارة والكمية، ويتغير عكسيًا مع الحجم: حيث: $${\displaystyle p={\frac {nRT}{V}},}$$

• p هو الضغط المطلق للغاز،
• n هي كمية المادة ،
• T هي درجة الحرارة المطلقة،
• V هو الحجم،
• R هو ثابت الغاز المثالي .

تظهر الغازات الحقيقية اعتمادًا أكثر تعقيدًا على متغيرات الحالة. ^[21]

ضغط البخار هو ضغط البخار في حالة التوازن الديناميكي الحراري مع أطواره المكثفة في نظام مغلق. تميل جميع السوائل والمواد الصلبة إلى التبخر إلى شكل غازي، وتميل جميع الغازات إلى التكثيف مرة أخرى إلى شكلها السائل أو الصلب.

نقطة غليان السائل عند الضغط الجوي (المعروفة أيضًا باسم نقطة الغليان العادية ) هي درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط البخار مع الضغط الجوي المحيط. مع أي زيادة تدريجية في تلك الدرجة، يصبح ضغط البخار كافيًا للتغلب على الضغط الجوي ورفع السائل لتكوين فقاعات بخار داخل كتلة المادة. يتطلب تكوين الفقاعات في عمق السائل ضغطًا أعلى، وبالتالي درجة حرارة أعلى، لأن ضغط السائل يزداد فوق الضغط الجوي مع زيادة العمق.

يُطلق على ضغط البخار الذي يساهم به مكون واحد في خليط في الضغط الكلي في النظام اسم ضغط البخار الجزئي .

Part of a series on
Continuum mechanics
${\displaystyle J=-D{\frac {d\varphi }{dx}}}$ Fick's laws of diffusion
Laws Conservations Mass Momentum Energy Inequalities Clausius–Duhem (entropy)
Solid mechanics Deformation Elasticity linear Plasticity Hooke's law Stress Strain Finite strain Infinitesimal strain Compatibility Bending Contact mechanics frictional Material failure theory Fracture mechanics
Fluid mechanics Fluids Statics · Dynamics Archimedes' principle · Bernoulli's principle Navier–Stokes equations Poiseuille equation · Pascal's law Viscosity (Newtonian · non-Newtonian) Buoyancy · Mixing · Pressure Liquids Adhesion Capillary action Chromatography Cohesion (chemistry) Surface tension Gases Atmosphere Boyle's law Charles's law Combined gas law Fick's law Gay-Lussac's law Graham's law Plasma
Rheology Viscoelasticity Rheometry Rheometer Smart fluids Electrorheological Magnetorheological Ferrofluids
Scientists Bernoulli Boyle Cauchy Charles Euler Fick Gay-Lussac Graham Hooke Newton Navier Noll Pascal Stokes Truesdell
v t e

عندما يسبح الشخص تحت الماء، يشعر بضغط الماء يؤثر على طبلة أذن الشخص. وكلما سبح الشخص إلى عمق أكبر، زاد الضغط. ويعود الضغط الذي يشعر به الشخص إلى وزن الماء فوق الشخص. وكلما سبح الشخص إلى عمق أكبر، زاد الماء فوقه وبالتالي زاد الضغط. ويعتمد الضغط الذي يمارسه السائل على عمقه.

يعتمد ضغط السائل أيضًا على كثافة السائل. فإذا غُمر شخص ما في سائل أكثر كثافة من الماء، فسيكون الضغط أكبر وفقًا لذلك. وبالتالي، يمكننا القول إن العمق والكثافة وضغط السائل متناسبان بشكل مباشر. يتم تمثيل الضغط الناتج عن سائل في أعمدة سائلة ذات كثافة ثابتة أو على عمق داخل مادة بالصيغة التالية: حيث: $${\displaystyle p=\rho gh,}$$

• p هو ضغط السائل،
• g هي الجاذبية على سطح المادة المتراكبة،
• ρ هي كثافة السائل،
• h هو ارتفاع عمود السائل أو عمقه داخل المادة.

هناك طريقة أخرى لقول نفس الصيغة وهي التالية: $${\displaystyle p={\text{weight density}}\times {\text{depth}}.}$$

اشتقاق هذه المعادلة

يشتق هذا من تعريفات الضغط وكثافة الوزن. لنفترض وجود مساحة في قاع وعاء به سائل. ينتج وزن عمود السائل الموجود مباشرة فوق هذه المساحة ضغطًا. من التعريف $${\displaystyle {\text{weight density}}={\frac {\text{weight}}{\text{volume}}}}$$ يمكننا التعبير عن وزن السائل هذا على النحو التالي: حجم العمود هو ببساطة المساحة مضروبة في العمق. إذن لدينا $${\displaystyle {\text{weight}}={\text{weight density}}\times {\text{volume}},}$$$${\displaystyle {\text{pressure}}={\frac {\text{force}}{\text{area}}}={\frac {\text{weight}}{\text{area}}}={\frac {{\text{weight density}}\times {\text{volume}}}{\text{area}}},}$$ $${\displaystyle {\text{pressure}}={\frac {{\text{weight density}}\times {\text{(area}}\times {\text{depth)}}}{\text{area}}}.}$$ مع إلغاء "المساحة" في البسط و"المساحة" في المقام لبعضهما البعض، يتبقى لدينا $${\displaystyle {\text{pressure}}={\text{weight density}}\times {\text{depth}}.}$$ إذا كتبنا بالرموز، فهذه هي معادلتنا الأصلية: $${\displaystyle p=\rho gh.}$$

إن الضغط الذي يمارسه السائل على جوانب وقاع الإناء يعتمد على كثافة السائل وعمقه. فإذا أهملنا الضغط الجوي، فإن ضغط السائل على القاع يكون ضعفي العمق؛ وإذا كان العمق ثلاثة أضعاف، فإن ضغط السائل يكون ثلاثة أضعاف؛ وهكذا. أو إذا كانت كثافة السائل ضعفين أو ثلاثة أضعاف، فإن ضغط السائل يكون ضعفين أو ثلاثة أضعاف على التوالي لأي عمق معين. والسوائل غير قابلة للانضغاط عملياً ـ أي أن حجمها لا يمكن أن يتغير بفعل الضغط (فحجم الماء ينخفض ​​بمقدار خمسين مليون جزء فقط من حجمه الأصلي مع كل زيادة في الضغط الجوي). وعلى هذا، فباستثناء التغيرات الطفيفة التي تنتج عن درجة الحرارة، فإن كثافة سائل معين تكون هي نفسها عملياً عند كل الأعماق.

يجب أن يؤخذ الضغط الجوي الضاغط على سطح السائل في الاعتبار عند محاولة اكتشاف الضغط الكلي المؤثر على السائل. وبالتالي، فإن الضغط الكلي للسائل يساوي ρgh بالإضافة إلى ضغط الغلاف الجوي. وعندما يكون هذا التمييز مهمًا، يتم استخدام مصطلح الضغط الكلي . وإلا، فإن مناقشات ضغط السائل تشير إلى الضغط دون مراعاة الضغط الجوي الموجود دائمًا بشكل طبيعي.

لا يعتمد الضغط على كمية السائل الموجود. الحجم ليس العامل المهم - العمق هو العامل المهم. يعتمد متوسط ​​ضغط الماء المؤثر على السد على متوسط ​​عمق الماء وليس على حجم الماء المحبوس. على سبيل المثال، تمارس بحيرة واسعة ولكنها ضحلة بعمق 3 أمتار (10 أقدام) نصف متوسط ​​الضغط الذي تمارسه بركة صغيرة عمقها 6 أمتار (20 قدمًا). ( ستكون القوة الكلية المطبقة على السد الأطول أكبر، بسبب المساحة السطحية الكلية الأكبر للضغط الذي سيؤثر عليه. ولكن بالنسبة لقسم معين بعرض 5 أقدام (1.5 متر) من كل سد، فإن المياه بعمق 10 أقدام (3.0 أمتار) ستطبق ربع قوة المياه بعمق 20 قدمًا (6.1 متر). سيشعر الشخص بنفس الضغط سواء تم غمر رأسه على عمق متر واحد تحت سطح الماء في بركة صغيرة أو إلى نفس العمق في منتصف بحيرة كبيرة.

إذا احتوت أربع مزهريات متصلة على كميات مختلفة من الماء ولكنها مملوءة جميعها بأعماق متساوية، فإن السمكة التي تغوص رأسها بضعة سنتيمترات تحت السطح ستتأثر بضغط الماء الذي هو نفسه في أي من المزهريات. إذا سبحت السمكة لبضعة سنتيمترات أعمق، فإن الضغط على السمكة سيزداد مع العمق ويكون هو نفسه بغض النظر عن المزهرية التي توجد بها السمكة. إذا سبحت السمكة إلى القاع، فسيكون الضغط أكبر، ولكن لا يهم أي مزهرية توجد بها. جميع المزهريات مملوءة بأعماق متساوية، وبالتالي فإن ضغط الماء هو نفسه في قاع كل مزهرية، بغض النظر عن شكلها أو حجمها. إذا كان ضغط الماء في قاع المزهرية أكبر من ضغط الماء في قاع المزهرية المجاورة، فإن الضغط الأكبر سيجبر الماء على التحرك جانبيًا ثم لأعلى المزهرية الضيقة إلى مستوى أعلى حتى يتم معادلة الضغوط في القاع. يعتمد الضغط على العمق وليس على الحجم، لذلك هناك سبب يجعل الماء يبحث عن مستواه الخاص.

وبإعادة صياغة ذلك كمعادلة طاقة، تكون الطاقة لكل وحدة حجم في سائل مثالي غير قابل للانضغاط ثابتة في جميع أنحاء وعائه. وعلى السطح، تكون طاقة الوضع الجاذبية كبيرة ولكن طاقة ضغط السائل منخفضة. وفي قاع الوعاء، يتم تحويل كل طاقة الوضع الجاذبية إلى طاقة ضغط. ويكون مجموع طاقة الضغط وطاقة الوضع الجاذبية لكل وحدة حجم ثابتًا في جميع أنحاء حجم السائل ويتغير مكونا الطاقة خطيًا مع العمق. ^[22] ورياضيًا، يتم وصفها بمعادلة برنولي ، حيث يكون رأس السرعة صفرًا والمقارنات لكل وحدة حجم في الوعاء هي $${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+z=\mathrm {const} .}$$

المصطلحات لها نفس المعنى كما في قسم ضغط السائل.

حقيقة تم تحديدها تجريبياً حول ضغط السائل هي أنه يمارس بالتساوي في جميع الاتجاهات. ^[23] إذا غمر شخص ما في الماء، بغض النظر عن الطريقة التي يميل بها هذا الشخص رأسه، فسيشعر بنفس مقدار ضغط الماء على أذنيه. نظرًا لأن السائل يمكن أن يتدفق، فإن هذا الضغط ليس فقط إلى الأسفل. يُرى الضغط يعمل بشكل جانبي عندما يندفع الماء جانبيًا من تسرب في جانب علبة مستقيمة. يعمل الضغط أيضًا لأعلى، كما هو موضح عندما يحاول شخص ما دفع كرة شاطئ تحت سطح الماء. يتم دفع قاع القارب لأعلى بواسطة ضغط الماء ( الطفو ).

عندما يضغط سائل على سطح ما، توجد قوة صافية عمودية على السطح. وعلى الرغم من أن الضغط ليس له اتجاه محدد، إلا أن القوة لها اتجاه محدد. ففي كتلة مثلثة مغمورة، يتم دفع الماء ضد كل نقطة من عدة اتجاهات، ولكن مكونات القوة التي ليست عمودية على السطح تلغي بعضها البعض، تاركة فقط نقطة عمودية صافية. ^[23] وهذا هو السبب في أن سرعة جزيئات السائل تتغير فقط في مكون طبيعي بعد اصطدامها بجدار الحاوية. وعلى نحو مماثل، إذا كان موقع الاصطدام حفرة، فإن الماء المتدفق من الحفرة في الدلو يخرج في البداية من الدلو في اتجاه بزاوية قائمة على سطح الدلو الذي توجد فيه الحفرة. ثم ينحني إلى الأسفل بسبب الجاذبية. إذا كان هناك ثلاث فتحات في الدلو (الأعلى والأسفل والوسط)، فإن متجهات القوة العمودية على سطح الحاوية الداخلية ستزداد مع زيادة العمق - أي أن الضغط الأكبر في القاع يجعل الحفرة السفلية تطلق الماء إلى أبعد مدى. القوة التي يمارسها السائل على سطح أملس تكون دائمًا بزاوية قائمة على السطح. سرعة السائل خارج الحفرة هي ، حيث h هو العمق أسفل السطح الحر. ^[23] وكما تنبأ قانون توريشيلي، فهذه هي نفس سرعة الماء (أو أي شيء آخر) إذا سقط بحرية على نفس المسافة الرأسية h . ${\displaystyle \scriptstyle {\sqrt {2gh}}}$

$${\displaystyle P={\frac {p}{\rho _{0}}}}$$ هو الضغط الحركي، حيث هو الضغط وكثافة الكتلة الثابتة. وحدة قياس P في النظام الدولي للوحدات هي م ² /ثانية ² . يتم استخدام الضغط الحركي بنفس الطريقة المستخدمة مع اللزوجة الحركية من أجل حساب معادلة نافير-ستوكس دون إظهار الكثافة صراحةً . ${\displaystyle p}$${\displaystyle \rho _{0}}$ ${\displaystyle \nu }$${\displaystyle \rho _{0}}$

$${\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}}+(u\nabla )u=-\nabla P+\nu \nabla ^{2}u.}$$

• مقدمة في ثبات وديناميكيات الموائع على مشروع PHYSNET
• الضغط هو كمية قياسية
• wikiUnits.org - تحويل وحدات الضغط