فشار

خلاء

وکیوم  یا خلاء به فضایی گفته می شود که خالی از ماده  باشد. در چنین حالتی مولکول های هوا که عامل ایجاد فشار می باشند نیز وجود ندارند. این تعریف ایده آل وکیوم می باشد. فشار صفر مطلق در این فضا تعریف می شود. در عمل رسیدن به چنین محیطی امکان پذیر نیست زیرا همیشه تعدادی مولکول گاز وجود دارند. اما رسیدن به فشارهای بسیار بسیار پایین دور از واقعیت نیست و امروزه سیستم های وکیومی تولید شده اند که می توانند محیط هایی با قدرت تفکیک مولکول بر واحد حجم، بسیار پایین ایجاد کنند.

در اصطلاح به فشارهای پایین تر از فشار اتمسفر هوا حالت خلاء گفته می شود. کلمه وکیوم از معادل لاتین کلمه خالی می آید. با این وصف فشار مابین فشار اتمسفر و صفر مطلق را می توان حوزه سیستم های وکیوم دانست.

فشار، P

فشار به نیروی عمود بر واحد سطح سیال اطلاق می شود. اصطلاح فشار برای مایعات و گازها استفاده می شود و معادل آن در جامدات تنش عمودی می باشد. از آنجا که فشار به عنوان نیرو بر واحد سطح تعریف می شود، از واحد نیوتن بر متر مربع، (    N/m2) که پاسکال (P) نام دارد، استفاده می شود.

فشار در سیستم های اندازه گیری مختلف، دارای واحدهای متفاوتی است اما رایج ترین آن در سیستم SI، پاسکال، ودر سیستم انگلیسی psi می باشد. واحد پاسکال در واقع همان    N/m² (مترمربع/نیوتن) می باشد وهمچنین psi نیز برابر ib/in² (اینچ مربع/پوند) می باشد. در جدول زیر واحدهای رایج در مبحث فشار آورده شده است :

پوند براینچ مربع (ib/in² و psi) : این واحد بیشتر در آمریکا استفاده می شود. فشار اتمسفر چیزی در حدود ۱۴٫۷ psi می باشد، به این معنی که وزن ستونی از هوا با سطح مقطع ۱ اینچ مربع ، که در اثر وجود اتمسفر جابه جا می شود برابر ۱۴٫۷ پوند است.

اتمسفر(Atm): فشار اتمسفر یا همان محیط

تور (Torr): این واحد براساس بارومتری که توریسلی فیزیکدان ایتالیایی ساخت، استفاده می شود . یک اتمسفر فشار باعث می شود که جیوه در داخل بارومتر مقدار ۷۶۰ میلی متر بالارود . این واحد در اندازه گیری فشارخون کاربرد زیادی دارد:

760torr =1atm 

بار (bar): یک بار تقریبا برابر یک اتمسفر است : 100000pas =   1bar 

پاسکال (pas): این واحد ، واحد به کاررفته در سیستم si می باشد و   یک پاسکال مقدار ۱ نیوتن نیروی اعمال شده به ۱ متر مربع می باشد :

Pascal 101325   = atm 1

برخی از این روبط به قرار زیر است:

1 𝑏𝑎𝑟 = 105 𝑃𝑎 = 0.1 𝑀𝑃𝑎 = 100 𝑘𝑃𝑎

 1 𝑎𝑡𝑚 = 101,325 𝑃𝑎 = 1.01325 𝑏𝑎𝑟

 1 𝑎𝑡𝑚 = 14.696 𝑝𝑠i

برای قرائت فشار گازها با توجه به مرجع صفر اندازه گیری از دو روش مختلف استفاده می شود.

اگر مبنای اندازه گیری فشار اتمسفر (𝑃𝑡𝑎m) باشد فشار قرائت شده را فشار نسبی می نامند. این فشار را فشار گیج نیز می نامند. در این حالت مقدار قرائت شده کاملا وابسته به میزان فشار اتمسفر می باشد. حال چنانچه مبنای اندازه گیری خلاء مطلق باشد، فشار قرائت شده را فشار  مطلق می گویند.