NAGIB TLAKA: KAKŠEN JE IN KAKO SE IZRAČUNA - FIZIČNO - 2026

Tlakom sestavljajo razlik ali razlik v tlaku v dani smeri, ki se lahko pojavijo znotraj ali na meji tekočina. Pritisk je sila na enoto površine, ki jo ima tekočina (tekočina ali plin) na stenah ali meji, ki jo vsebuje.

Na primer, v bazenu, napolnjenem z vodo, je pozitiven gradient tlaka v navpični smeri navzdol, ker se tlak poveča z globino. Vsak meter (ali centimeter, stopalo, palec) globine tlak linearno raste.

Pri črpanju olja je gradient tlaka zelo pomembna količina. Vir: pixabay.com

Toda na vseh točkah, ki se nahajajo na isti ravni, je tlak enak. Zato je v bazenu gradient tlaka v vodoravni smeri ničelni (nič).

V naftni industriji je gradient tlaka zelo pomemben. Če je tlak na dnu luknje višji kot na površini, se bo olje izteklo zlahka. V nasprotnem primeru bi bilo treba tlačno razliko ustvariti umetno, bodisi s črpanjem bodisi z vbrizgavanjem pare.

Tekočine in njihove zanimive lastnosti

Tekočina je vsak material, katerega molekularna struktura mu omogoča, da teče. Vezi, ki držijo molekule tekočine skupaj, niso tako močne kot pri trdnih snoveh. To jim omogoča, da nasprotujejo manjši odpornosti na vleko in zato pretoku.

To okoliščino lahko opazimo, če opazimo, da trdne snovi ohranjajo fiksno obliko, medtem ko tekočine, kot je že omenjeno, v večji ali manjši meri sprejmejo vsebnik, ki jih vsebuje.

Plini in tekočine veljajo za tekočine, ker se tako obnašajo. Plin se v celoti razširi, da napolni prostornino posode.

Tekočine po drugi strani ne dosežejo toliko, saj imajo določen volumen. Razlika je v tem, da se lahko šteje, da se tekočine ne stisnejo, plini pa ne.

Plin se pod pritiskom enostavno stisne in prilagodi, tako da zasede vso razpoložljivo prostornino. Ko se tlak poveča, se njegova prostornina zmanjša. V primeru tekočine ostane njegova gostota - dobljena s količnikom med maso in prostornino - v širokem razponu tlaka in temperature konstantna.

Zadnja omejitev je pomembna, saj se v resnici skoraj vsaka snov lahko obnaša kot tekočina v določenih pogojih ekstremne temperature in tlaka.

V notranjosti zemlje, kjer pogoje lahko štejemo za ekstremne, se kamnine, ki bi bile trdne na površini, stopijo v magmo in se lahko v površino stekajo v površino lave.

Izračun tlaka

Če najdemo pritisk, ki ga ima stolpec vode ali katere koli druge tekočine, na tleh posode, se šteje, da ima tekočina naslednje značilnosti:

• Njegova gostota je konstantna
• Je netesljiv
• Je v stanju statičnega ravnovesja (počitek)

Stolpec tekočine v teh pogojih deluje na dno posode, ki jo vsebuje. Ta sila je enaka njegovi teži W:

Gostota se običajno meri v kilogramih / kubičnih metrih (kg / m ³ ) ali funtih na galono (v ppg)

Hidrostatični tlak P je opredeljen kot količnik med silo, ki deluje pravokotno na površino, in njeno površino A:

Tlak = sila / območje

Z zamenjavo prostornine tekočega stolpca V = površina osnovne x višine stolpca = Az postane enačba tlaka:

Tlak je skalarna količina, katere enote v mednarodnem merilnem sistemu so Newton / meter ² ali Pascals (Pa). Enote britanskega sistema se pogosto uporabljajo, zlasti v naftni industriji: funt na kvadratni palec (psi).

Zgornja enačba kaže, da bodo gostejše tekočine izvajale večji pritisk. In da je tlak večji, tem manjša je površina, na kateri je izvajana.

Z zamenjavo prostornine tekočega stolpca V = območje osnovne x višine stolpca = Az je poenostavitev tlačne enačbe:

Zgornja enačba kaže, da bodo gostejše tekočine izvajale večji pritisk. In da je tlak večji, tem manjša je površina, na kateri je izvajana.

Kako izračunati gradient tlaka?

Enačba P = ρgz kaže, da se tlak P stolpca s tekočino linearno poveča z globino z. Zato bo sprememba tlaka ΔP povezana z nihanjem globine Δz na naslednji način:

Faktor pretvorbe gostote

Enote angleškega sistema se široko uporabljajo v naftni industriji. V tem sistemu so enote gradientov tlaka psi / ft ali psi / ft. Druge priročne enote so bar / meter. Za gostoto se široko uporablja funt na galono ali ppg.

Vrednosti gostote in specifične teže katere koli tekočine so bile eksperimentalno določene za različne pogoje temperature in tlaka. Na voljo so v tabelah vrednosti

Če želite najti številčno vrednost gradienta tlaka med različnimi sistemi enot, morate uporabiti pretvorbene faktorje, ki vodijo iz gostote neposredno v gradient.

Faktor pretvorbe 0,052 se uporablja v naftni industriji, da preide iz gostote v ppg v gradient tlaka v psi / ft. Na ta način se gradient tlaka izračuna takole:

Reference

1. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika za znanost in tehniko. Zvezek 2. Mehika. Uredi urednike za povezovanje učencev. 367-372.
2. Vodnik za šolo za nadzor vodenja. Poglavje 01 Načela pritiska.