Тиск: фізична величина, питома силова характеристика

Тиск — фізична величина, яка чисельно дорівнює силі, що діє на одиницю площі поверхні тіла та діє за напрямом зовнішньої нормалі до цієї поверхні.

Тиск позначається малою латинською літерою p. За означенням

${\displaystyle p={\frac {F_{n}}{S}}}$,

де S — площа поверхні, на яку діє сила, а ${\displaystyle F_{n}}$ — складова цієї сили, нормальна (перпендикулярна) до поверхні.

Тиск — скалярна величина, отже не залежить від напрямку. Загальнішим поняттям, ніж поняття тиску є поняття напруження. У анізотропних середовищах деформація залежить від напрямку прикладеної сили, тому для опису дії сили в таких середовищах використовується інша величина: тензор механічних напружень. Тому поняття тиску найкраще характеризує пружні властивості газів і рідин.

У системі SI тиск вимірюється у паскалях. 1 Па = 1 Н/м². Іншими популярними одиницями вимірювання тиску є торр або міліметр ртутного стовпа й атмосфера або бар. Позасистемна одиниця тиску — п′єза.

Тиск — одна з найважливіших термодинамічних величин. Це інтенсивна термодинамічна змінна, тобто значення тиску не залежить від розмірів термодинамічної системи. У стані термодинамічної рівноваги за законом Паскаля тиск однаковий у всіх точках системи. Рівняння стану пов'язує тиск з іншими термодинамічними змінними — об'ємом, температурою та масою речовини.

Робота dA, яку виконує термодинамічна система при зміні об'єму на величину dV дорівнює:

${\displaystyle dA=pdV\,}$ .

Тиск може бути визначений, як перша похідна від термодинамічних потенціалів:

${\displaystyle p=-\left({\frac {\partial E}{\partial V}}\right)_{S}=-\left({\frac {\partial F}{\partial V}}\right)_{T}}$ ,

де E — внутрішня енергія, F — вільна енергія, S — ентропія, T — температура.

Тиск в рідині в полі тяжіння залежить від глибини згідно із формулою

${\displaystyle p=\rho gh\,,}$ 

де ${\displaystyle \rho }$  — густина рідини, ${\displaystyle g}$  — прискорення вільного падіння, ${\displaystyle h}$  — глибина, на якій вимірюється тиск.

Абсолютний тиск, (p_абс)  — це тиск, для вимірювання якого за початок відліку беруть тиск, що дорівнює нулю (теоретично — від абсолютного вакууму). За початок відліку абсолютного тиску у земних умовах приймають тиск усередині посудини, з якої повністю видалене повітря. Тільки абсолютний тиск є параметром стану термодинамічної системи і тільки абсолютний тиск в Па використовують у всіх формулах в термодинаміці. Визначається абсолютний тиск як сума барометричного та манометричного тисків, або як різниця — барометричного та вакуумметричного тисків.

Надлишковий тиск (p) — різниця між абсолютним і тиском навколишнього середовища, найчастіше — барометричним (атмосферним) тиском. Вимірюють манометрами. Розрідження — тиск в системі, менший за атмосферний. Вимірюють вакуумметрами.

Атмосферний (барометричний) тиск (p_б) — тиск, створюваний масою повітряного стовпа земної атмосфери. Його значення залежить від висоти місцевості над рівнем моря, географічної широти та метеорологічних умов. Вимірюють барометрами.

Вимірювання тиску газів і рідин виконується за допомогою манометрів, дифманометрів, вакуумметрів, атмосферного тиску — барометрами, артеріального тиску — тонометрами.

Перепад тиску (рос. перепад давления; англ. pressure drop; нім. Druckgefälle n, Druckabfall m) — різниця тисків у двох різних перерізах потоку.

Приклади:

• Перепад тиску між контуром живлення і зоною відбору (рос. перепад давления между контуром питания и зоной отбора; англ. pressure drop between the external boundary of a reservoir and the production zone, нім. Druckgefälle n (Druckabfall m) zwischen der Speicherkontur und der Entnahmezone) — різниця між пластовим тиском на контурі живлення нафтового покладу і тиском на вибої видобувних свердловин.

• Перепад тиску початковий (рос. перепад давления начальный; англ. initial pressure differential; нім. Anfangsdruckgefälle n) — апроксимаційна величина перепаду тиску, за якої дебіт свердловини при припливі в'язко-пластичної рідини або при фільтрації з початковим градієнтом тиску, дорівнює нулю. Початковий перепад тиску може сягати 1–2 МПа.

• Тензор механічних напружень
• Динамічний тиск
• Манометр
• Геостатичний тиск