De trykkgradient består av variasjonene eller forskjellene på Press i en gitt retning, som kan forekomme innenfor eller ved grensen til en væske. I sin tur er trykket kraften per arealeenhet som en væske (væske eller gass) utøver på veggene eller grensen som inneholder den..
For eksempel er det et basseng fylt med vann trykkgradient positivt i loddrett retning nedover, fordi trykket øker med dybden. Hver meter (eller centimeter, fot, tomme) dybde vokser trykket lineært.
Imidlertid er trykket på alle punkter på samme nivå det samme. Derfor, i et svømmebasseng trykkgradient er null (null) i horisontal retning.
I oljeindustrien er trykkgradienten veldig viktig. Hvis trykket i bunnen av hullet er høyere enn på overflaten, vil oljen lett komme ut. Ellers må trykkforskjellen opprettes kunstig, enten ved å pumpe eller injisere damp..
Artikkelindeks
En væske er ethvert materiale hvis molekylære struktur lar det strømme. Bindingene som holder væskemolekylene sammen er ikke like sterke som i tilfelle faste stoffer. Dette gjør at de kan tilby mindre motstand mot trekkraft og derfor flyter de.
Denne omstendighet forstås ved å observere at faste stoffer opprettholder en fast form, mens væsker, som allerede nevnt, i større eller mindre grad antar den for beholderen som inneholder dem..
Gasser og væsker regnes som væsker fordi de oppfører seg på denne måten. En gass utvides helt for å fylle volumet på beholderen.
Væsker, derimot, når ikke så mye, siden de har et visst volum. Forskjellen er at væsker kan vurderes ukomprimerbar, mens gasser ikke gjør det.
Under trykk komprimerer og tilpasser en gass seg lett og opptar alt tilgjengelig volum. Når trykket øker, reduseres volumet. I tilfelle av en væske, er dens tetthet -gitt av kvotienten mellom massen og volumet, forblir det konstant over et bredt trykk- og temperaturområde.
Denne siste dimensjonen er viktig siden i virkeligheten nesten ethvert stoff kan oppføre seg som en væske under visse forhold med ekstrem temperatur og trykk..
I det indre av jorden hvor forholdene kan betraktes som ekstreme, smelter bergartene som vil være faste på overflaten i magma og kan strømme til overflaten, i form av lava.
For å finne trykket som utøves av en kolonne med vann eller annen væske, på gulvet i beholderen, vil væsken anses å ha følgende egenskaper:
En væskesøyle under disse forholdene utøver a makt på bunnen av beholderen som inneholder den. Denne kraften tilsvarer vekten W:
W = mg
Nå er væskens tetthet, som som forklart ovenfor er kvotienten mellom massen m og volumet V, Det er:
ρ = m / V.
Tetthet måles normalt i kg / kubikkmeter (kg / m)3) eller pund per gallon (ppg)
Ved å erstatte uttrykket for tetthet i vektligningen blir det:
W = ρVg
Hydrostatisk trykk P Det er definert som kvotienten mellom kraften som utøves vinkelrett på en overflate og dens område A:
Trykk = Kraft / område
Ved å erstatte volumet av væskesøylen V = arealet av basen x høyden på kolonnen = A.z blir trykkligningen:
Trykk er en skalar mengde, hvis enheter i det internasjonale målesystemet er Newton / meterto eller Pascals (Pa). Britiske systemenheter er mye brukt, spesielt i oljeindustrien: pounds per square inch (psi).
Ovennevnte ligning viser at tettere væsker vil utøve større trykk. Og at trykket er større jo mindre overflaten det utøves på.
Ved å erstatte volumet av væskesøylen V = arealet av basen x høyden på kolonnen = A.z, forenkles trykkligningen:
Ovennevnte ligning viser at tettere væsker vil utøve større trykk. Og at trykket er større jo mindre overflaten det utøves på.
Ligningen P = ρgz indikerer at trykket P av væskesøylen øker lineært med dybden z. Derfor en variasjon AP av trykket, vil være relatert til en variasjon av dybden Δz som følger:
ΔP = ρgΔz
Definere en ny mengde kalt spesifikk vekt av væsken γ, gitt av:
γ = ρg
Den spesifikke tyngdekraften kommer i enheter på Newton / volum eller N / m3. Med dette forblir ligningen for trykkvariasjonen:
ΔP = γ Δz
Som omskrives som:
Dette er trykkgradienten. Nå ser vi at under statiske forhold er trykkgradienten til væsken konstant og er lik den spesifikke vekten.
Enhetene med trykkgradienten er de samme som de med egenvekt, men kan skrives om som Pascal / meter i det internasjonale systemet. Det er nå mulig å visualisere fortolkningen av gradienten som endring i trykk per lengdeenhet, som definert i begynnelsen.
Vannets egenvekt ved en temperatur på 20 ºC er 9,8 kiloPascal / m eller 9800 Pa / m. Det betyr at:
"For hver meter som kommer ned i vannsøylen, øker trykket med 9800 Pa"
Enheter i det engelske systemet er mye brukt i oljeindustrien. I dette systemet er enhetene med trykkgradienten psi / ft eller psi / ft. Andre praktiske enheter er bar / meter. Pund per gallon eller ppg brukes mye for tetthet.
Tetthets- og tyngdekraftsverdiene til en hvilken som helst væske er bestemt eksperimentelt for forskjellige temperatur- og trykkforhold. De er tilgjengelige i verditabeller
For å finne den numeriske verdien av trykkgradienten mellom forskjellige enhetssystemer, er det nødvendig å bruke konverteringsfaktorer som fører fra tettheten, direkte til gradienten.
Konverteringsfaktoren 0,052 brukes i oljeindustrien for å gå fra en tetthet i ppg til en trykkgradient i psi / ft. På denne måten beregnes trykkgradienten slik:
GP = konverteringsfaktor x tetthet = 0,052 x tetthetppg
For eksempel er trykkgradienten for ferskvann 0,433 psi / ft. Verdien 0,052 er avledet ved hjelp av en kube hvis side måler 1 fot. Å fylle denne bøtta krever 7,48 liter litt væske.
Hvis densiteten til denne væsken er 1 ppg, den totale vekten av kuben vil være 7,48 pund-kraft og dens spesifikke vekt vil være 7,48 pund / fot3.
Nå i 1 fotto det er 144 kvadrat inches, så i 1 fot3 det vil være 144 kvadratmeter for hver fot av lengden. Dele 7,48 / 144 = 0,051944, som er omtrent 0,052.
Hvis du for eksempel har en væske med tetthet på 13,3 ppg, vil trykkgradienten være: 13,3 x 0,052 psi / ft = 0,6916 psi / ft.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.