Paine
Wikipedia
Paine (tunnus p) ilmaisee pinta-alayksikköön kohdistuvaa kohtisuoraa voimaa. Matemaattisesti tämä ilmaistaan:
jossa:
- p on paine
- F on voima
- A pinta-ala
Täten paineen yksiköksi saadaan (N / m2), jonka johdannaisyksikkö SI-järjestelmässä on pascal (Pa).
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Yksiköt
Paineelle on muun muassa seuraavia muita yksiköitä:
- baari (1 bar = 0,1 MPa), SI-järjestelmän lisäyksikkö
- elohopeamillimetri eli millimetri elohopeapatsasta (1 mmHg = 0,133322 kPa), jota käytetään verenpainemittauksessa
- millimetri vesipatsasta (1 mm H2O = 1 mm vp = 9,80665 Pa)
- normaali-ilmakehän paine (1 atm = 101,325 kPa)
- PSI (Paunaa/neliötuuma)
- kilopondia (usein erheellisesti käytettynä kilogrammaa) neliösentille (kp/cm², kg/cm²), joka vastaa karkeasti yhtä baaria (vanhentunut tekninen mittayksikkö)
[muokkaa] Paineen olemus
Kineettisen kaasuteorian mukaan kaasun paineen synty aiheutuu hiukkasten (atomit, molekyylit yms.) törmäilystä pintaan. Törmätessään ne antavat pintaan liikemääräimpulssin, jonka ansiosta kappale alkaisi liikkua partikkeleista poispäin. Esimerkiksi ilmakehässä oleva esine ei lähde liikkumaan mihinkään suuntaan, koska sen joka puolella on ilmamolekyylejä, jotka kaikki tönivät sitä poispäin ja kumoavat toistensa vaikutuksen.
Jos tässä ilmakehässä olevan kappaleen sisällä ei olisi ilmamolekyylejä niin tiheästi kuin sen ympärillä, ei sisällä olevien molekyylien kappaleen seinämien sisäpintoihin aiheuttama paine pystyisi kumoamaan ulkopuolella olevien ilmamolekyylien aiheuttamaa painetta, jolloin kappale puristuisi kasaan, jos seinämät eivät kestäisi paine-eron aiheuttamaa voimaa.
[muokkaa] Ylipaine ja alipaine
Jokapäiväisessä kielenkäytössä paineella tarkoitetaan toisinaan ylipainetta tai alipainetta, eli erotusta ympäröivän ilmakehän paineeseen. Monet paineen mittausmenetelmät, kuten U-putki, mittaavat juuri tätä erotusta. Mm. autonrenkaiden paine ilmoitetaan ja mitataan edelleen säännöllisesti ylipaineena. Nk. absoluuttista painetta voidaan tarvittaessa merkitä mittayksikön alaviitteellä "abs".
[muokkaa] Ylipaine
Ylipaine tarkoittaa kohteen suurempaa painetta verrattuna ympäristöön. Kohde voi olla eristetty ympäristöstään, jolloin ylipaine säilyy. Esimerkiksi kaasupullossa voidaan säilyttää kaasua ylipaineessa. Tällöin kaasu vie pienemmän tilan kuin normaalipaineessa. Ylipaineventtiili (yleinen nimitys myös varoventtiili) avautuu, kun suljetun tilan paine kohoaa säädetyn rajan yli verrattuna ulkoiseen paineeseen.
Eristämätöntä ylipainetta voi olla kaasuvirtauksissa. Rajaamaton ylipaine pyrkii normalisoitumaan siten, että kohteesta virtaa ympäristöön kaasua kunnes erot tasoittuvat (saturaatio).
Lääketieteessä tunnetaan positiivinen ylipainehengitys vaativana tehohoitomuotona.
[muokkaa] Alipaine
Alipaine tarkoittaa kohteen pienempää painetta verrattuna ympäristöön. Kohde voi olla eristetty ympäristöstään, jolloin alipaine säilyy. Eristämätöntä alipainetta voi olla kaasuvirtauksissa. Rajaamaton alipaine pyrkii normalisoitumaan siten, että ympäristöstä virtaa kaasua kunnes erot tasoittuvat (saturaatio).
Alipaineventtiili on tekninen turvalaite, joka avautuu, kun suljetun tilan paine laskee säädetyn rajan alle verrattuna ulkoiseen paineeseen.
Putkiposti toimii alipaineella.
[muokkaa] Kokonaispaine
Fluidin kokonaispaine saadaan seuraavasti:
missä:
- Pkok kokonaispaine, pascal
- ρ on fluidin tiheys, kg/m3
- v on fluidin nopeus, m·s-1
- Pstaattinen on staattinen paine, pascal
[muokkaa] Dynaaminen paine
Dynaaminen paine (joskus myös patopaine [1]) on fluidin liikkeestä johtuva paine.
missä:
- q = dynaaminen paine, pascal
- ρ = fluidin tiheys, kg/m3
- v = fluidin nopeus, m/s
[muokkaa] Staattinen paine
Staattinen paine on paine, jonka fluidi kohdistaa ollessaan paikallaan.
[muokkaa] Katso myös
[muokkaa] Lähteet
- ↑ Ilmanpaine Tuorlan observatorio. Viitattu 06.12.2007.
