الضغط وانواعه ووحدات قياسه

الضغط Pressure

إذا كان لدينا وعاء زجاجي فيه ماء، وكأس زجاجية شفافة فارغة، وشمعة صغيرة، وولاعة، وصبغة طعام (مادة ملونة). ثم وضعنا قليلا من المادة الملونة داخل وعاء الماء ثم قلبت الكأس فوق الشمعة المشتعلة، وانتظرت قليلا سنلاحظ أن الشمعة بقيت مشتعلة ثوان عدة بعد وضع الكأس المقلوبة فوقها، ثم انطفأت، وتزامن ذلك مع ارتفاع الماء من الوعاء إلى داخل الكأس المقلوبة، لقد استهلك لهب الشمعة كمية الأوكسجين داخل الكأس المقلوبة، فأصبح الضغط داخل الكأس أقل من الضغط الجوي خارجه، أي أن الضغط داخل الكأس أصبح ضغط تفريغ، وقد دفع الضغط الجوي على سطح الماء في الوعاء كمية من الماء إلى داخل الكأس لتعويض الفرق بين ضغط التفريغ والضغط الجوي، وليتعادل الضغط داخل الكأس وخارجها .

تعريف الضغط Definition of pressure

يعرف الضغط بأنه: القوة التي توثر في وحدة المساحة، أي أن كل قوة مسلطة على مساحة معينة تسمى ضغطا، بما أن القوة تقاس بوحدة نيوتن، وتقاس المساحة بالمتر المربع ، لذا؛ فإن وحدة قياس الضغط هي (نيوتن/م ٢) ويطلق عليها اسم الباسكال، والضغط حسابيا يساوي مقدار القوة المؤثرة في سطح ما، مقسومة على مساحة ذلك السطح. ورمزه هو p أو P.

وحدات قياس الضغط

الباسكال، و يكافئ نيوتن/متر مربع
البار (bar).
المليمتر الزئبقي (مم زئبق).
psi رطل لكل بوصة مربعة
ضغط جوي.

أنواع الضغط Types of pressure

يوجد ليدنا ثلاث أنواع من الضغط وهم الضغط الجويAtmospheric Pressure والضغط المقاسgauge pressure والضغط المطلق Absolute pressure وسنتعرف عليهم بشكل سريع فيما يلي

الضغط الجويAtmospheric Pressure

يوثر وزن الهواء على سطح الأرض مما يسبب ضغطا عليها، وهذا الضغط الناشئ عن وزن الهواء يعرف بالضغط الجوي، لذا؛ يعرف الضغط الجوي بأنه: الضغط الناشئ عن وزن عمود الهواء الواقع على مساحة قدرها (1 ) سنتيمتر مربع في المناطق المكشوفة (الخلاء)، وهو يعادل وزن عمود من الزئبق على نفس المساحة ارتفاعه (760) مليمترًا، وقد يسمى الضغط الجوي أحيانا بضغط الباروميتر؛ نسبة إلى جهاز القياس الذي يستعمل لقياس الضغط الجوي، ووحدة قياسه هي المليميتر الزئبقي (مم زئبق)، والكيلو باسكال، إذ يبلغ الضغط الجوي القياسي عند مستوى سطح البحر تقريبا(760) مم من الزئبق، ويعادل ما قيمته (101.3) كيلو باسكال تقريبا، ويعادل (1.013 ) بار تقريبا، إذ ينخفض ضغط الهواء كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر، لذا؛ تجد أن الضغط الجوي في المناطق الجبلية منخفض، ونجده في المناطق المنخفضة مرتفعا.

لاحظ ان
يقاس الضغط عموما نسبة للضغط الجوي وليس للصفر ،هذا مع ملاحظه ان

1 بار = 100000 باسكال = 100 كيلو باسكال

وهذا الرقم يعني 1 ضغط جوي .

الضغط المقاسgauge pressure

وهو ضغط أي مائع (سائل أو غاز) منسوبا إلى الضغط الجوي، و يمكن قياسه بأجهزة قياس الضغط المختلفة مثل المانوميترات، ومقياس بوردن.

الضغط المطلق Absolute pressure

هو الضغط الحقيقي للمائع، أي أنه يساوي الضغط الجوي مضافا إليه ضغط المائع المقيس، أو مطروحا منه ضغط التفريغ.

ضغط التفريغ

يسمي الضغط الأقل من الضغط الجوي ضغط التفريغ (الفاكيوم)، ويقاس بأجهزة تقيس الفرق بين الضغط الجوي والضغط المطلق، فمثلا، الضغط الذي قيمته (70) كيلو باسكال عند مستوى سطح البحر يعد ضغط تفريغ؛ لأنه أقل من الضغط الجوي المعياري الذي قيمته (101)كيلو باسكال، وقد يشار إليه بقيمة سالبة للفرق بين قيمته وقيمة الضغط الجوي، أي تعد هذه القيمة (-31) كيلو باسكال بدلا من (70) كيلو باسكال.

المانوميتر لقياس ضغط الموائع

يستعمل المانوميتر لقياس ضغط الموائع، وهو أنبوب يشبه حرف (U)، يكون بأبسط أنواعه ذا نهايتين مفتو حتين، وغالبا ما يحتوي هذا الأنبوب الزئبق أو سائلا معروفة قيمة كثافته، بحيث يكون ارتفاع الزئبق في طرفي الأنبوب متساويا إذا كان كلا الطرفين مفتوحا للضغط الجوي، أما إذا عُرض أحد الطرفين لضغط مائع معين ذي ضغط أعلى من الضغط الجوي، فإن هذا الضغط سيدفع الزئبق في الطرف الآخر إلى الأعلى ليزيد ارتفاعه، كذلك إذا تعرض أحد الطرفين لضغط أقل من الضغط الجوي المسلط على الطرف الآخر؛ فإن الضغط الجوي سيدفع الزئبق إلى الطرف ذي الضغط الأقل فيرتفع إلى الأعلى، لذا؛ تستعمل هذه الظاهرة لقياس ضغوط الموائع (الغازات
والسوائل) عن طريق وصل أحد طرفي المانوميتر بالوعاء الذي يحتوي المائع المراد قياس ضغطه، فإذا ارتفع الزئبق في الطرف المقابل، فإن ضغط هذا المائع أعلى من الضغط الجوي، وإذا انخفض الزئبق في الطرف الآخر، فإن ضغط المائع أقل من الضغط الجوي، وتحسب قيمة هذا الضغط المقيس عن طريق قياس ارتفاع الزئبق أو انخفاضه في المانوميتر بالسنتمترات أو المليمترات، فتساوي قيمة ضغط المائع بمجموع الضغط الجوي وضغط عمود الزئبق أو المائع معروف الكثافة إذا ارتفع الزئبق في الطرف الآخر للمانومتر، وفقا للمعادلة:
الضغط المطلق للمائع = الضغط الجوي + الضغط الذي يقرئه المانوميتر

أو تساوي قيمة ضغط المائع الفرق بين الضغط الجوي وضغط عمود الزئبق ، وفقا للمعادلة الآتية:
ضغط المائع =الضغط الجوي + ضغط التفريغ الذي يقيسه المانوميتر.

إلكترون باشا