压力定义

压力是物理学中的一个基本概念，与我们的日常生活息息相关。它指的是施加在单位面积上的力，并且支配着液压系统、轮胎性能以及流体和气体行为等常见设备。理解压力对于气象学、工程学和物理学等各个领域都至关重要。因此，研究这一概念对于深入理解其含义至关重要。

压力

压力是指每单位面积上测得的力，表示施加到表面上的每单位面积的力。帕斯卡（Pa）、磅/平方英寸（psi）和大气压（atm）等各种单位都用于表示压力。

压力基于这样一个概念：当力施加在表面上时，它会产生一个垂直于整个表面的力。压力是通过将力除以表面积来计算的，因为力分布在整个表面上。因此，随着表面积的增加，压力减小，随着表面积的减小，压力增加。

有各种仪器可用于测量压力，包括压力表、压力计和气压计。这些仪器可以确定作用在特定区域上的力，并将其转换为压力读数。

在科学和工程领域，压力具有重要意义，并有许多重要应用。其中一个例子是它在“流体力学”中的作用，这对于控制流体流动至关重要。研究“大气压变化”对于预测天气模式也很重要。此外，压力是许多工业过程和设备（包括压缩机、锅炉、管道等）运行和设计中的关键因素。

因此，压力是一种基本的物理量，对于理解许多自然和技术系统至关重要。

压力的类型

压力的类型有几种，包括：

1. 大气压力
2. 静水压力
3. 绝对压力
4. 表压
5. 压差
6. 渗透压
7. 蒸气压
8. 真空压力

大气压力

大气压力是地球表面任何一点上方的空气重量产生的力。地球周围的空气会产生这种压力，其计算基于空气分子总重量。较高海拔处的空气分子压力较小，因为它们受到的向下推的分子较少。相反，较低海拔处的分子受到堆积分子更大的压力，并且密度更大。通常所说的大气压，用符号“atm”表示，是一个压力单位，定义为 101325 Pa（1.01325 bar）。

例如

当吸管插入水中，并且从另一端抽走空气时，它会降低吸管内的压力。然而，大气压力作用在水面上，导致水从吸管中被挤出。

另一个例子

一个橡胶吸盘吸附在平面上，拉动时能抵抗移除。这是因为吸盘和表面之间的大部分空气都逃逸了，导致内部空气很少。外部的大气压力将吸盘固定在原位，使其保持粘附状态。要分离吸盘，必须施加大于大气压的力。

静水压力

静水压力是静止流体对与之接触的物体或表面施加的压力。这种压力是由物体或表面上方的液体重量引起的，随着流体深度的增加和密度的增加而增加。物体浸没得越深，静水压力就越高。这种现象在流体力学、工程学和地质学等许多领域都很重要。

例如

水塔是一个装满水的水箱，通过水泵供水。这种设置产生的静水压力可以将水输送到附近的房屋，而无需额外的水泵。水箱通常很大，可以容纳数百万升的水，因此水位下降得很慢。它有助于保持恒定的水压，直到水箱需要再次注满（当水位达到特定阈值时）。

绝对压力

绝对压力是相对于真空参考点测量的总压力，它是空气压力与由液体或气体引起的任何压力之和。绝对压力（Pa）通常使用 psi（磅/平方英寸）或帕斯卡来测量。绝对压力的计算如下。

绝对压力 = 表压 + 大气压力

绝对压力通常以磅/平方英寸（psi）或帕斯卡（Pa）为单位测量。

例如

想象一个在海平面上充满空气的充气气球。气球内部的压力不仅是内部空气的压力，还有周围大气层的压力。如果我们用压力表测量气球内部的压力，我们会得到一个表压读数。这个表压只考虑了气球内部空气的压力，而不是周围大气层的压力。

我们需要将大气压力加到表压上，才能知道气球内部的绝对压力。例如，如果表压是 20 kPa，大气压力是 101.325 kPa，那么气球内部的绝对压力将是 121.325 kPa。

表压

表压是考虑了大气压力的压力测量值。它是通过从绝对压力中减去当地大气压力来计算的。表压可以是正值或负值，取决于它大于还是小于大气压力。可以使用以下公式计算表压：

表压 = 绝对压力 - 大气压力

例如，汽车轮胎充气到 30 PSI（磅/平方英寸）。轮胎压力表读数为 30 PSI，高于大气压力。大气压力通常约为 14.7 PSI，因此轮胎的表压为 30 - 14.7 = 15.3 PSI。

表压在许多行业中使用，例如 HVAC、气动和液压系统，用于测量和控制压力。理解表压的概念很重要，因为它会影响这些系统的性能和安全性。

压差

在流体系统中两个位置之间的压力差异称为压差。这种压力差在许多工程和科学应用中是一个重要的概念，用于测量流量、液位和其他变量。它以压力单位量化，例如磅/平方英寸（psi）或帕斯卡（Pa）。“压差”的计算如下。

压差 = 压力 1 - 压力 2

为了理解压差，请考虑一个用于测量液体流量的流量计的例子。流量计连接到流体系统的两个点：上游点，液体从此处进入流量计；下游点，液体从此处流出。

当液体流过流量计时，由于其内部设计，会遇到阻力。这种阻力导致上游点和下游点之间的压降，从而产生压力差。

流量计测量此压力差，并使用它来计算液体的流量。随着压力差的增加，流量也随之增加。

另一个例子

如果上游点的压力为 50 psi，下游点的压力为 45 psi，则压差为 5 psi。此压力差用于计算液体的流量，可用于监控和控制系统中液体的流动。

渗透压

渗透压，或渗透，是阻止溶剂分子穿过半透膜所需的最低量。溶液中溶质粒子的浓度是该性质（称为依数性）的决定因素。用于确定渗透压的公式是：π = iCRT

例如

植物直立的姿势是通过使用渗透压来维持的。植物内的细胞含有各种盐，当有足够的水时会吸收水分并膨胀。这种膨胀会导致细胞壁压力增加，从而使植物挺立。相反，缺水会导致细胞高渗，使植物萎蔫并失去挺立性。渗透压的测量也可用于测定物质的分子量。

蒸气压

物质转化为气态的趋势称为蒸气压。通常，蒸气压表示液体蒸气产生的压力，该蒸气在封闭系统中与凝聚相处于热力学平衡状态。随着温度升高，液体的蒸气压会增加。有多种方法可以确定液体的蒸气压。最直接的方法是在密封容器或烧瓶中使用压力计。

例如

茶壶是蒸气压现象的最佳例证。当茶壶内的水达到沸点时，水蒸气会增加，对茶壶盖施加压力，导致其向上移动。

真空压力

真空压力存在于气体或空气压力低于周围大气压力的空间中。它通常以帕斯卡（Pa）或英寸汞柱（inHg）等压力单位测量。它通常用于真空泵、空调系统和科学实验。在真空中，压力非常低，气体分子很少或没有。这会创建一个低压环境，可用于各种目的，包括从容器中抽空、对设备进行消毒和保存食物。

压力可用于真空拾放应用，这在汽车、食品和饮料、制造、制药、化工和航海等各个行业都有应用。