Δευτέρα, 24 Αυγούστου 2015

Απόλυτη και σχετική πίεση

Στην καθημερινότητα μας ακούμε για την πίεση που έχουν τα λάστιχα του αυτοκινήτου ή την πίεση που δέχεται ένας δύτης από το νερό. Τι είναι όμως η πίεση; Για να είμαστε ακριβής η πίεση εισάγεται στην μηχανική των ρευστών μέσω των καταστατικών εξισώσεων που ισχύουν για κάποιο ρευστό.



Με άλλα λόγια η πίεση είναι ένα μαθηματικό βαθμωτό πεδίο που έχει τεράστια φυσική σημασία. Συγκεκριμένα, η πίεση σε κάποιο σημείο ενός τέλειου ή ενός ακίνητου ρευστού αποτελεί το μέτρο της ορθής τάσης που δέχεται μία στοιχειώδη επιφάνεια τοποθετημένη μέσα στο ρευστό αυτό. Δηλαδή ισχύει η σχέση
Να σημειωθεί πως η πίεση δεν εξαρτάται από την διεύθυνση της στοιχειώδης επιφάνειας πάνω στην οποία ενεργεί.

Ας δούμε όμως μία σύγχυση που δημιουργείται. Πολλές φορές στην βιβλιογραφία αναφέρεται πως η πίεση της ατμόσφαιρας είναι μηδενική ενώ είναι γνωστό εξ' ορισμού πως η πίεση της γήινης ατμόσφαιρας είναι ίση με 1 atm. Κάτι τέτοιο δεν είναι αντιφατικό;

Δεν είναι αντιφατικό αν σκεφτούμε ένα παράδειγμα από την καθημερινότητα μας. Υποθέστε πως φουσκώνετε ένα λάστιχο με πίεση 3 atm πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση. Τότε λέμε πως:
  1. Το λάστιχο έχει απόλυτη πίεση 4 atm αν θεωρήσουμε ως επίπεδο μέτρησης της πίεσης το κενό
  2. Το λάστιχο έχει σχετική πίεση 3 atm αν θεωρήσουμε ως επίπεδο μέτρησης της πίεσης την γήινη ατμόσφαιρα
Δηλαδή αυτό που αλλάζει είναι η αναφορά μας. Στην περίπτωση της απόλυτης πίεσης θεωρούμε ως αναφορά μας το κενό, ενώ στην περίπτωση της σχετικής πίεσης θεωρούμε ως αναφορά μας την ατμοσφαιρική πίεση. Οπότε πάντα ισχύει

(απόλυτη πίεση)=(σχετική πίεση)+1 atm

Με την παραπάνω σχέση μπορούμε να μετατρέπουμε την απόλυτη πίεση σε σχετική ή και το αντίστροφο.

Επομένως, όσον αφορά την φαινομενική αντίφαση που θέσαμε, λέμε πως η σχετική πίεση της ατμόσφαιρας είναι 0 atm και η απόλυτη πίεση της είναι 1 atm. Η παραπάνω ανάλυση φαίνεται στο σχήμα που ακολουθεί.


Από το παραπάνω σχήμα μπορούμε να συμπεράνουμε πως η απόλυτη πίεση είναι εξ' ορισμού μεγαλύτερη του μηδενός ενώ η σχετική πίεση είναι πάντα μεγαλύτερη της -1 atm.

Τέλος, πρέπει να αναφέρουμε τι είναι υπερπίεση και τι είναι υποπίεση. Στην περίπτωση που η απόλυτη πίεση ενός ρευστού είναι μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική έχουμε υπερπίεση ενώ στην περίπτωση που είναι μικρότερη της ατμοσφαιρικής έχουμε υποπίεση. Ως εκ τούτου αν η σχετική πίεση είναι μεγαλύτερη του μηδενός έχουμε υπερπίεση αλλά αν είναι μικρότερη του μηδενός έχουμε υποπίεση.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου