壓力(物理術語):產生機理,特點,計算公式,主要單位,A. 壓力,B. 壓強,流體

物理學上的壓力，是指發生在兩個物體的接觸表面的作用力，或者是氣體對於固體和液體表面的垂直作用力，或者是液體對於固體表面的垂直作用力。習慣上，在力學和多數工程學科中，“壓力”一詞與物理學中的壓強同義。

基本介紹

中文名：壓力
外文名：pressure
表達式：F=PS
套用學科：物理

產生機理,特點,計算公式,主要單位,A. 壓力,B. 壓強,流體的壓力,靜止流體與理想流體,粘性流體,與溫度體積的關係,壓力與重力,有關解釋,

產生機理

固體表面的壓力通常是彈性形變的結果，一般屬於接觸力。液體和氣體表面的壓力通常是重力和分子運動的結果。

壓力的作用方向通常垂直於物體的接觸面。如果觀測到壓力的作用方向與接觸面並不垂直，通常是由於壓力和摩擦力共同作用的結果。

特點

1.作用方向與作用面積垂直並與作用面積的外法線方向相反；

2.壓力一定時，受力面積越小，壓力作用效果越顯著；

3.受力面積一定時，壓力越大，壓力作用效果越顯著。

計算公式

壓強=壓力/受壓面積（P=F/S）；

壓力=壓強*受力面積（F=PS）。

主要單位

A. 壓力

國際單位：“牛頓”，簡稱“牛”，符號“N”；

B. 壓強

國際單位：“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號“Pa ”；

換算　1帕（Pa）=1N/㎡；

1兆帕（MPa）=145磅/平方英寸（psi）=10.2千克力/平方厘米（kgf/c㎡）=10巴（bar）=9.8大氣壓（at m）

1磅/英寸2（psi）=0.006895兆帕（MPa）=0.0703千克/平方厘米（kg/c㎡）=0.0689巴（bar）=0.068大氣壓（atm）；

1巴（bar）=0.1兆帕（MPa）=14.503磅/平方英寸（psi）=1.0197千克/平方厘米（kg/c㎡）=0.987大氣壓（atm）；

1大氣壓（at m）=0.101325兆帕（MPa）=14.696磅/平方英寸（psi）=1.0333千克/平方厘米（kg/c㎡）=1.0133巴（bar）；

1毫米汞柱（mmHg）=133.33帕（Pa）；

在工程中幾種常見壓力單位換算關係如下：

1MPa=10⁶Pa≈145psi≈10.2kgf/cm²

1kgf/cm²=98.067kPa≈98kPa

1psi（1bf/in²）=6.8948kPa≈6.9kPa

1mmH₂O=9.8067Pa≈9.8Pa

流體的壓力

流體在任意一點的受力狀態都可以用應力張量來表示。應力張量總共有9個分量，表示為：

其中σ_x,σ_y,σ_z分別是流體的其餘部分對流體內的體積元在x，y，z方向的正應力；

是6個剪應力。

靜止流體與理想流體

如果流體處於靜止狀態，或雖處於運動狀態但流體是理想的（即可以忽略其粘性），則6個剪應力分量都等於零，只有σ_x,σ_y,σ_z不等於零。σ_x,σ_y,σ_z都是以受力面的外法線為其正向，而壓力的正向恰好與之相反，可以證明：σ_x=σ_y=σ_z=－p，即靜止流體或理想流體的壓力等於任一方向正應力的負值。

粘性流體

對於運動的粘性流體，6個剪應力分量不會同時等於零，這時在斯托克斯假設（見粘性）成立的條件下，壓力定義為:

即壓力的大小等於所考察點三個正應力的平均值。可以證明它也是考察點所有方向上法應力的平均值。

通常把作用在1平方厘米上的單位作用力（1克力）作為壓力的單位。但是，在實際套用時它失之過小，工業上採用的壓力單位是千克力/厘米。在海平面上的大氣壓力為p_A=1 033克力/厘米²，與工業上採用的壓力單位比較接近。國際單位制（SI）中的壓力單位是帕（斯卡），1帕=1牛頓/米²。

與溫度體積的關係

流體的壓力與溫度、體積等有密切的關係。例如理想氣體服從以下的狀態方程：

pv=RT，

式中p為壓力；υ為單位質量氣體的體積；T為熱力學溫度；R為氣體常數，等於287.14米/（秒²·開）。

壓力與重力

（1）壓力是由於相互接觸的兩個物體互相擠壓發生形變而產生的，按照力的性質劃分，壓力屬於彈力；重力是由於地面附近的物體受到地球的吸引作用而產生的。

（2）壓力的方向沒有固定的指向，但始終和受力物體的接觸面相垂直。（因為接觸面可能是水平的，也可能是豎直或傾斜的）重力有固定的指向，總是豎直向下。

（3）壓力可以由重力產生也可以與重力無關。當物體放在水平面上且無其他外力作用時，壓力與重力大小相等。當物體放在斜面上時，壓力小於重力。當物體被壓在豎直面上時，壓力與重力完全無關。當物體被舉起且壓在天花板上時，重力削弱壓力的作用。

（4）壓力的作用點在物體受力面上，重力的作用點在物體重心，規則的均勻的幾何體的重心在物體的幾何中心。

力可以使物體產生形變。例如，用木棒從各個角擠壓麵團，可看到，當木棒離開後，麵團上留下一個個的凹坑，這種使麵團發生凹陷形變的力為壓力。

不少學科常常把壓強叫做壓力，同時把壓力叫做總壓力。這時的壓力不表示力，而是表示垂直作用於物體單位面積上的力。在工程上壓力和壓強叫法有時不嚴格區分（實際上工程師內部也會爭執，因為這兩個明顯是不同概念，在工程上各有不同的用途。很多工件和產品的標牌上也不區分，常常將壓強標做壓力，這實際上是由於部分工程人員長期的習慣導致的，有些早期工程人員沒有受過很好的系統教育，工作中又沒有人指出所以一直混淆），但是在具體計算時絕對不是一個物理量，這種叫法是錯誤的或至少是不規範的，它們一個是標量一個是矢量，絕不等同。只是在看工程類的書籍或檔案的時候要知道有這么一種叫法，具體怎么區分就看它所使用的單位是什麼。

有關解釋

1.大氣壓：地球表面上的空氣柱因重力而產生的壓力。它和所處的海拔高度、緯度及氣象狀況有關。

2.差壓（壓差）：兩個壓力之間的相對差值。

3.絕對壓力：介質（液體、氣體或蒸汽）所處空間的所有壓力。

絕對壓力是相對零壓力而言的壓力。

4.表壓力（相對壓力）：如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個正值，那么這個正值就是表壓力，即表壓力=絕對壓力-大氣壓>0。

5.負壓（真空表壓力）：和“表壓力“相對應，如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個負值，那么這個負值就是負壓力，即負壓力=絕對壓力-大氣壓<0。

6.靜態壓力：一般理解為“不隨時間變化的壓力，或者是隨時間變化較緩慢的壓力，即在流體中不受流速影響而測得的表壓力值”。

7.動態壓力：和“靜態壓力”相對應，“隨時間快速變化的壓力，即動壓是指單位體積的流體所具有的動能大小。”通常用1/2ρν²計算。式中ρ—流體密度；v—流體運動速度。”

8.氣體壓力：通常提到的氣體壓力或者大氣壓力，實際上是取其每單位面積上的壓力的數值，關於這個概念在物理學和熱力學上的套用，請看壓強。

壓力(物理術語)