Ciśnienie hydrostatyczne - Polski Serwis Naukowy

Ciśnienie hydrostatyczne – ciśnienie wynikające z ciężaru cieczy znajdującej się w polu grawitacyjnym. Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego. Ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od wielkości i kształtu zbiornika, a zależy wyłącznie od głębokości. Ciśnienie to określa wzór:

Prawo Pascala - jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości wektora siły, z jaką słup powietrza naciska na powierzchnię ziemi do powierzchni na jaką dany słup naciska (por. ciśnienie). Co za tym idzie, w górach ciśnienie jest niższe, gdyż słup ten jest mniejszy, a na nizinach ciśnienie jest wyższe.

$p_{h} = \rho gh \,$

gdzie $\rho \,$ – gęstość cieczy – w układzie SI: w kg/m³, $g \,$ – przyspieszenie ziemskie (grawitacyjne) – w układzie SI: w m/s², $h\,$ – wysokość słupa cieczy odpowiadająca np. głębokości zanurzenia – w układzie SI: w metrach (m).

Całkowite ciśnienie panujące w cieczy jest sumą ciśnienia hydrostatycznego i ciśnienia zewnętrznego. W przypadku zbiorników otwartych ciśnienie zewnętrzne jest ciśnieniem atmosferycznym.

Barometr hydrostatyczny – przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego przy wykorzystaniu zjawiska próżni Torricellego. Określany jest także mianem barometru rtęciowego. Ma postać zamkniętej z jednej strony szklanej rurki o długości około 900 mm i średnicy około 10 mm wypełnionej cieczą roboczą, którą z racji dużej gęstości jest rtęć. W zamkniętej przestrzeni rurki ponad rtęcią jest próżnia. Ciśnienie atmosferyczne działające na rtęć poprzez otwarty koniec rurki powoduje jej przemieszczanie w górę lub w dół - zmianę wysokości słupa rtęci. Przykład: gdy ciśnienie atmosferyczne wzrasta powoduje podnoszenie się poziomu rtęci, co jest odczytywane jako zmiana dodatnia ciśnienia na skali w mm słupa rtęci (mm Hg) lub hektopaskalach (hPa).

Ciśnienie to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:

Grawitacja w przypadku obu rodzajów ciśnień – hydrostatycznego i aerostatycznego – wywołuje zmianę ciśnienia w zależności od głębokości – im niżej tym większe ciśnienie. Jest ono skutkiem nacisku (ciężaru) ze strony słupa płynu położonego nad danym punktem – im wyższy słup, tym większy nacisk. Np. na Ziemi ciśnienie w wodzie (ciśnienie hydrostatyczne) zwiększa się co 10 m o jedną atmosferę techniczną. Ciśnienie powietrza na poziomie morza jest równe atmosferze fizycznej, jest ona w przybliżeniu równa atmosferze technicznej. Wynika stąd, że ciężar słupa powietrza nad powierzchnią ziemi jest w przybliżeniu równy ciężarowi słupa wody o wysokości 10 m (10 ton wody na metr kwadratowy).

Metr to jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został określony 26 marca 1791 roku we Francji, ze względu na potrzebę korzystania z dziesiętnego systemu miar[potrzebne źródło]. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.

Pole grawitacyjne to pole wytwarzane przez obiekty posiadające masę. Określa wielkość i kierunek siły grawitacyjnej działającej na znajdujące się w nim inne obiekty posiadające masę. Podstawową teorią opisującą pole grawitacyjne i jego związek z cechami przestrzeni jest ogólna teoria względności (OTW), stworzona przez Alberta Einsteina.Prawo grawitacji sformułował angielski uczony Izaak Newton. Pole opisuje się poprzez podanie natężenia pola grawitacyjnego γ, czyli siły F działającej na masę jednostkową m, lub potencjału grawitacyjnego. Obrazem pola grawitacyjnego są linie pola lub powierzchnie ekwipotencjalne. Kierunek i zwrot linii pola jest zgodny z kierunkiem i zwrotem sił działających na masę punktową.

Jeżeli uwzględni się zarówno ciśnienie zewnętrzne, jak i ciśnienie hydrostatyczne, wówczas całkowite ciśnienie w płynie wyraża wzór: $p = p_0 + p_{h} = p_0 + \rho gh \,$

gdzie:

$p_0 \,$ – zewnętrzne ciśnienie wywierane na ciecz na poziomie h = 0, np. na powierzchni swobodnej. Dla zbiorników otwartych jest to ciśnienie atmosferyczne na powierzchni cieczy (w warunkach normalnych 1013 hPa).

Zobacz też

barometr hydrostatyczny

doświadczenie Torricellego

paradoks hydrostatyczny

parcie hydrostatyczne

prawo Pascala

Blaise Pascal

równanie Bernoulliego

silnik hydrostatyczny

Linki zewnętrzne

Ciśnienie