KECERUNAN TEKANAN: APAKAH ITU DAN BAGAIMANA IA DIKIRA - FIZIKAL - 2025

The kecerunan tekanan terdiri daripada variasi atau perbezaan tekanan dalam arahan yang diberikan, yang boleh berlaku di dalam atau di sempadan bendalir. Pada gilirannya, tekanan adalah daya per unit kawasan yang dikeluarkan oleh cecair (cecair atau gas) di dinding atau sempadan yang mengandunginya.

Sebagai contoh, di kolam yang penuh dengan air terdapat kecerunan tekanan positif ke arah menegak ke bawah, kerana tekanan meningkat dengan kedalaman. Setiap meter (atau sentimeter, kaki, inci) kedalaman, tekanan bertambah secara linear.

Dalam pengekstrakan minyak, kecerunan tekanan adalah kuantiti yang sangat penting. Sumber: pixabay.com

Walau bagaimanapun, pada semua titik yang berada pada tahap yang sama, tekanannya sama. Oleh itu, di kolam renang kecerunan tekanan adalah nol (sifar) dalam arah mendatar.

Dalam industri minyak, kecerunan tekanan sangat penting. Sekiranya tekanan di bahagian bawah lubang lebih tinggi daripada di permukaan, maka minyak akan keluar dengan mudah. Jika tidak, perbezaan tekanan harus dibuat secara buatan, sama ada dengan mengepam atau menyuntikkan wap.

Cecair dan sifatnya yang menarik

Cecair adalah bahan yang struktur molekulnya memungkinkan untuk mengalir. Ikatan yang menahan molekul bendalir tidak sekuat dalam hal pepejal. Ini membolehkan mereka menentang daya tarikan yang kurang dan daya tarikan.

Keadaan ini dapat dilihat dengan memperhatikan bahawa pepejal mempertahankan bentuk tetap, sementara cairan, seperti yang telah disebutkan, mengadopsi pada tingkat yang lebih besar atau lebih rendah dari wadah yang mengandunginya.

Gas dan cecair dianggap cecair kerana berkelakuan sedemikian. Gas mengembang sepenuhnya untuk mengisi isipadu bekas.

Cecair dari bahagiannya, tidak mencapai jumlah yang banyak, kerana ia mempunyai isipadu tertentu. Perbezaannya adalah bahawa cecair boleh dianggap tidak dapat dimampatkan, sementara gas tidak boleh.

Di bawah tekanan, gas memampatkan dan menyesuaikan diri dengan mudah, memenuhi semua isipadu yang ada. Apabila tekanan meningkat, isipadu menurun. Dalam kes cecair, ketumpatannya - yang diberikan oleh hasil antara jisim dan isipadu - tetap berterusan dalam pelbagai tekanan dan suhu.

Batasan terakhir ini penting kerana pada hakikatnya, hampir semua bahan boleh bertindak seperti cecair dalam keadaan suhu dan tekanan yang melampau.

Di pedalaman bumi di mana keadaan dapat dianggap ekstrim, batuan yang akan padat di permukaan, mencair menjadi magma dan dapat mengalir ke permukaan, dalam bentuk lava.

Pengiraan tekanan

Untuk mengetahui tekanan yang diberikan oleh tiang air atau cecair lain, di lantai bekas, cecair tersebut akan dianggap mempunyai ciri-ciri berikut:

• Ketumpatannya tetap
• Tidak boleh dimampatkan
• Ia berada dalam keadaan keseimbangan statik (rehat)

Tiang bendalir dalam keadaan ini memberikan daya di bahagian bawah bekas yang mengandunginya. Daya ini bersamaan dengan berat W:

Ketumpatan biasanya diukur dalam kilogram / meter padu (kg / m ³ ) atau paun per galon (ppg)

Tekanan hidrostatik P ditakrifkan sebagai hasil antara daya yang diberikan secara tegak lurus pada permukaan dan luasnya A:

Tekanan = Kekuatan / Kawasan

Dengan menggantikan isipadu lajur bendalir V = luas pangkalan x tinggi lajur = Az, persamaan tekanan menjadi:

Tekanan adalah kuantiti skalar, yang unitnya dalam sistem pengukuran antarabangsa adalah Newton / meter ² atau Pascals (Pa). Unit sistem British digunakan secara meluas, terutama dalam industri minyak: pound per inci persegi (psi).

Persamaan di atas menunjukkan bahawa cecair yang lebih padat akan memberikan tekanan yang lebih besar. Dan bahawa tekanannya semakin besar semakin kecil permukaan di mana ia diberikan.

Dengan menggantikan isipadu lajur bendalir V = luas pangkalan x tinggi lajur = Az, persamaan tekanan dipermudahkan:

Persamaan di atas menunjukkan bahawa cecair yang lebih padat akan memberikan tekanan yang lebih besar. Dan bahawa tekanannya semakin besar semakin kecil permukaan di mana ia diberikan.

Bagaimana mengira kecerunan tekanan?

Persamaan P = ρgz menunjukkan bahawa tekanan P lajur bendalir meningkat secara linear dengan kedalaman z. Oleh itu, variasi ΔP dalam tekanan akan berkaitan dengan variasi kedalaman Δz dengan cara berikut:

Faktor penukaran ketumpatan

Unit sistem Inggeris banyak digunakan dalam industri minyak. Dalam sistem ini, unit kecerunan tekanan adalah psi / ft atau psi / ft. Unit lain yang selesa ialah bar / meter. Pound per galon atau ppg banyak digunakan untuk ketumpatan.

Nilai ketumpatan dan graviti spesifik bagi sebarang cecair telah ditentukan secara eksperimen untuk pelbagai keadaan suhu dan tekanan. Mereka boleh didapati dalam jadual nilai

Untuk mencari nilai berangka kecerunan tekanan antara sistem unit yang berlainan, seseorang mesti menggunakan faktor penukaran yang membawa dari ketumpatan terus ke kecerunan.

Faktor penukaran 0.052 digunakan dalam industri minyak untuk pergi dari ketumpatan dalam ppg ke kecerunan tekanan dalam psi / ft. Dengan cara ini, kecerunan tekanan dikira seperti ini:

Rujukan

1. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 2. Mexico. Penyunting Pembelajaran Cengage. 367-372.
2. Manual Sekolah Perigi. Bab 01 Prinsip tekanan.