فرمول فشار پیمانه ای چطور بدست می آید

فشار پیمانه‌ای (Gauge Pressure)

فشار پیمانه‌ای، فشاری است که نسبت به فشار اتمسفر اندازه‌گیری می‌شود. به عبارت دیگر، فشار پیمانه‌ای تفاوت بین فشار مطلق یک سیستم و فشار اتمسفر است. ابزارهایی مانند مانومترها و گیج‌های فشار، فشار پیمانه‌ای را اندازه‌گیری می‌کنند.

تعاریف:

فشار مطلق (Absolute Pressure): فشار واقعی یک سیستم که نسبت به خلاء کامل (فشار صفر) اندازه‌گیری می‌شود.
فشار اتمسفر (Atmospheric Pressure): فشاری که توسط وزن هوا در جو زمین ایجاد می‌شود. این فشار در سطح دریا تقریباً برابر با 101.325 کیلوپاسکال (kPa) یا 1 اتمسفر (atm) است.
فشار پیمانه‌ای (Gauge Pressure): تفاوت بین فشار مطلق و فشار اتمسفر.

فرمول فشار پیمانه‌ای:

فرمول اساسی فشار پیمانه‌ای به صورت زیر است:

$ P_{gauge} = P_{absolute} – P_{atmospheric} $

که در آن:

$ P_{gauge} $: فشار پیمانه‌ای
$ P_{absolute} $: فشار مطلق
$ P_{atmospheric} $: فشار اتمسفر

چگونگی بدست آوردن این فرمول:

این فرمول از تعریف فشار پیمانه‌ای به عنوان تفاوت بین فشار مطلق و فشار اتمسفر بدست می‌آید. به عبارت ساده:

فشار مطلق، مقدار کل فشار موجود در یک سیستم است.
فشار اتمسفر، فشاری است که در محیط اطراف ما وجود دارد و به عنوان یک نقطه مرجع استفاده می‌شود.
فشار پیمانه‌ای نشان می‌دهد که فشار سیستم مورد نظر، چقدر بیشتر یا کمتر از فشار اتمسفر است.

مثال:

فرض کنید فشار مطلق داخل یک مخزن گاز برابر با 300 kPa باشد و فشار اتمسفر برابر با 100 kPa باشد. در این صورت، فشار پیمانه‌ای برابر است با:

$ P_{gauge} = 300 \, \text{kPa} – 100 \, \text{kPa} = 200 \, \text{kPa} $

این بدان معناست که فشار داخل مخزن 200 kPa بیشتر از فشار اتمسفر است.

نکات مهم:

اگر فشار مطلق کمتر از فشار اتمسفر باشد، فشار پیمانه‌ای منفی خواهد بود. در این حالت، به آن «فشار خلاء» (Vacuum Pressure) نیز می‌گویند.
فشار اتمسفر بسته به ارتفاع و شرایط آب و هوایی تغییر می‌کند. بنابراین، در محاسبات دقیق، باید فشار اتمسفر محلی را در نظر گرفت.
بسیاری از دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار (مانومترها و گیج‌ها) به‌طور مستقیم فشار پیمانه‌ای را نشان می‌دهند. برای به‌دست آوردن فشار مطلق، باید فشار اتمسفر محلی را به آن اضافه کرد.

کاربردها: