La pressió és la magnitud física que mesura la força exercida en una unitat de superfície aplicada en direcció perpendicular a aquesta. Es pot calcular dividint la força aplicada entre l'àrea sobre la qual aquesta força s'aplica.
La fórmula matemàtica per calcular la pressió és:
Pressió = Força / Àrea
Aquesta magnitud física pot tenir diferents efectes depenent del context en què s'apliqui. Per exemple, a la dinàmica ia la mecànica dels fluids en particular, la pressió es relaciona amb propietats com la densitat i l'alçada del fluid. Molts fenòmens físics com la flotació i el funcionament dels fluids en canonades i sistemes hidràulics depenen de la pressió.
A l'àmbit de l'energia nuclear, la pressió en un reactor nuclear és important per garantir una transferència de calor eficient, controlar la reactivitat, mantenir la integritat del sistema de contenció, garantir la seguretat i contribuir a l'eficiència energètica.
Tipus de pressió
Hi ha els següents tipus:
-
Pressió hidrostàtica: la que exerceixen els líquids que no es poden comprimir sobre els objectes que hi estan en contacte.
-
Pressió absoluta: és la suma de la força per unitat de superfície d'un sistema determinat i la de l'aire que l'envolta.
-
Pressió manomètrica (també anomenada pressió relativa) és la diferència entre l'absoluta (real) i l'atmosfèrica.
-
Pressió atmosfèrica: és la força per unitat de superfície que exerceix l'aire sobre la superfície terrestre. A nivell del mar, 1 atm equival a 101.325 Pa.
-
Arterial o sanguínia: quan ens referim a la força que exerceix la sang a la superfície interna de les artèries.
-
Osmòtica: és la força exercida per unitat de superfície duna solució contra una membrana semipermeable tancada.
Unitats de pressió
La unitat de pressió al sistema internacional d'unitats és el pascal (Pa), en honor a Blaise Pascal. Un pascal és la pressió que exerceix una força total d'un newton que actua uniformement sobre un metre quadrat (Pa = N/m2).
El Pascal (Pa) és una unitat petita, i de vegades convé utilitzar altres unitats de mesura:
-
Mil·límetre de mercuri (mmHg): és una unitat que encara s'utilitza per mesurar la pressió en medicina, meteorologia, aviació i equival a 133.322 387 415 Pa.
-
bar. L'ús d'aquesta unitat està acceptat dins del SI, encara que no està recomanat. Sovint es fa servir perquè té un valor molt proper a 1 atm. 1 bar = 100.000 Pa
-
Hectopascals (HPa): aquesta unitat s'utilitza en meteorologia i equival a 100 Pa.
-
Atmosfera (atm): L'atmosfera és una unitat que indica la pressió que produeix l'atmosfera terrestre de mitjana a la superfície de la terra.
-
Quilopondis per centímetre quadrat (kp /cm2): aquesta unitat s'utilitza en enginyeria. El quilopondi equival al pes d'una massa d'un quilogram (9,8 N).
-
Balança de força per polzada quadrada (lbf/in²): és una unitat que pertany al sistema anglosaxó. Per referir-s'hi, també s'utilitzen les sigles psi (pounds-force per square inch).
Com es mesura la pressió a la física?
En física, la pressió es mesura utilitzant una varietat d'instruments i tècniques depenent del sistema o del fenomen que s'estigui estudiant. A continuació se'n mostren alguns exemples:
-
Manòmetres: es fan servir per mesurar la pressió en gasos i líquids. Aquests instruments mesuren la pressió en funció de la deformació dun element sensible a la pressió o mitjançant el mesurament de lalçada duna columna de líquid en equilibri amb la pressió.
-
Baròmetres: Els baròmetres són instruments específicament dissenyats per mesurar la pressió atmosfèrica.
-
Sensors de pressió: En aplicacions més avançades, es fan servir sensors de pressió electrònics que converteixen la pressió en un senyal elèctric.
-
Tubs a U: Un extrem del tub es connecta al sistema on es vol mesurar la pressió, i l'altre extrem es manté obert o es connecta a un punt de referència conegut. La diferència d'alçada dels fluids als dos costats del tub en U proporciona una mesura de la diferència de pressió.
La pressió en líquids, sòlids i gasos
La pressió en líquids, sòlids i gasos es comporta de manera diferent a causa de les propietats intrínseques de cada estat de la matèria com podràs veure a continuació:
Pressió en líquids
Als líquids, la pressió es transmet de manera isotròpica, és a dir, a totes les direccions per igual d'acord amb el principi de Pascal.
La pressió en un líquid depèn de la profunditat a què es troba i de la densitat del líquid. A més profunditat, la pressió augmenta a causa del pes del líquid que es troba per sobre. Això és degut a la pressió hidrostàtica, que és el resultat de la força exercida pel pes del líquid sobre una àrea determinada.
La pressió hidrostàtica es calcula utilitzant la fórmula P = ρgh, on P és la pressió, ρ és la densitat del líquid, g és l'acceleració deguda a la gravetat i h és l'alçada o la profunditat del líquid.
Pressió en sòlids
Als sòlids, la pressió es manifesta com una força aplicada en una superfície determinada. La pressió en un sòlid és el resultat de la distribució de la força sobre làrea de contacte.
A mesura que augmenta la força aplicada, la pressió també augmenta. La pressió als sòlids es pot calcular dividint la força aplicada entre l'àrea sobre la qual s'aplica aquesta força.
Pressió en gasos
Als gasos, la pressió es deu a les col·lisions de les molècules del gas contra les parets del recipient que el conté. Com més quantitat de molècules o més energia cinètica de les molècules, hi haurà més col·lisions i, per tant, més pressió.
La pressió d'un gas es pot calcular utilitzant la llei dels gasos ideals, que estableix que la pressió és directament proporcional a la temperatura absoluta i al nombre de molècules presents i inversament proporcional al volum.
Aquesta llei s'expressa matemàticament com a P = nRT/V, on P és la pressió, n és el nombre de mols de gas, R és la constant dels gasos ideals, T és la temperatura absoluta i V és el volum del gas.
La pressió a les persones
En el context de la salut, la pressió es refereix comunament a la pressió arterial, que és la força exercida per la sang contra les parets de les artèries mentre el cor batega i es relaxa. La pressió arterial s'expressa amb dos valors: la pressió sistòlica i la pressió diastòlica.
-
Pressió sistòlica: És el primer valor registrat en mesurar la pressió arterial i representa la pressió a les artèries quan el cor es contrau i bomba sang cap al cos.
-
Pressió diastòlica: És el segon valor registrat i representa la pressió a les artèries quan el cor es relaxa entre batecs.
La pressió arterial es mesura en mil·límetres de mercuri (mmHg) i s'expressa com una fracció, per exemple, 120/80 mmHg. El primer número (la pressió sistòlica) és més gran perquè es mesura durant la contracció del cor, mentre que el segon número (la pressió diastòlica) és menor perquè es mesura durant la relaxació del cor.
