A nyomás az egységnyi területre jutó normális erőt jelzi egy adott ponton, amely egy adott síkban hat. Mivel a folyadékban nyugalmi állapotban nincsenek nyírófeszültségek – a folyadékban a nyomás iránytól független.
A nyugalmi állapotban lévő folyadékok – folyadékok vagy gázok – esetében a függőleges irányú nyomásgradiens csak a folyadék fajsúlyától függ.
Hogyan változik a nyomás a folyadékban a magassággal, a következőképpen fejezhető ki:
Δp = – γ Δh (1)
hol
Δp = nyomásváltozás (Pa, psi)
Δh = magasságváltozás (m, in)
γ = a folyadék fajsúlya (N/m3, lb/ft3)
A nyomásgradiens függőleges irányban negatív – a nyomás felfelé csökken.
Specifikus súly
A folyadék fajsúlya a következőképpen fejezhető ki:
γ = ρ g (2)
hol
ρ = a folyadék sűrűsége (kg/m3, slugs/ft3)
g = a gravitáció gyorsulása (9.81 m/s2, 32,174 ft/s2)
A folyadékok esetében a fajsúly – γ – általában állandó. Gázok esetében a fajsúly – γ – a magassággal (és a sűrítéssel) változik.
A statikus folyadék által kifejtett nyomás csak
- a folyadék mélységétől
- a folyadék sűrűségétől
- a gravitációs gyorsulástól
Statikus nyomás egy folyadékban
Összenyomhatatlan folyadék – mint folyadék – esetében a két magasság közötti nyomáskülönbség a következőképpen fejezhető ki:
Δp = p2 – p1
= – γ (h2 – h1) (3)
hol
p2 = nyomás a 2. szinten (Pa, psi)
p1 = nyomás az 1. szinten (Pa, psi)
h2 = 2. szint (m, ft)
h1 = 1. szint (m, ft)
(3) átalakítható:
Δp = p1 – p2
= γ (h2 – h1) (4)
vagy
p1 – p2 = γ Δh (5)
hol
Δh = h2 – h1 = magasságkülönbség – a h2 helyről h1-re való lejtés (m, ft)
vagy
p1 = γ Δh + p2 (6)
Példa – Nyomás egy folyadékban
Az abszolút nyomás 10 m-es vízmélységben a következőképpen számítható:
p1 = γ Δh + p2
= (1000 kg/m3) (9,81 m/s2) (10 m) + (101.3 kPa)
= (98100 kg/ms2 vagy Pa) + (101300 Pa)
= 199400 Pa
= 199,4 kPa
hol
ρ = 1000 kg/m3
g = 9.81 m/s2
p2 = nyomás a felszínen = légköri nyomás = 101,3 kPa
A mérőnyomás kiszámítható, ha p2 = 0
p1 = γ Δh + p2
= (1000 kg/m3) (9.81 m/s2) (10 m)
= 98100 Pa
= 98,1 kPa
Nyomás vs. Fej
(6) átalakítható:
Δh = (p2 – p1) / γ (7)
Δh fejezi ki a fejet – a fajsúlyú folyadékoszlop – γ magasságkülönbségét, amely Δp = p2 – p1 nyomáskülönbséghez szükséges.
Példa – Nyomás vs. fej
Egy 5 psi (lbf/in2) nyomáskülönbség a vízben lévő fejnek felel meg
(5 lbf/in2) (12 in/ft) (12 in/ft) / (62.4 lb/ft3)
= 11,6 ft vízfej
vagy vízfej higanyban
(5 lbf/in2) (12 in/ft) (12 in/ft) (12 in/ft) / (847 lb/ft3)
= 0,85 ft higany
A víz fajsúlya 62.4 (lb/ft3) és a higany fajsúlya 847 (lb/ft3).
- Sebesség – dinamikus nyomás a magasság függvényében
