Basınç

Basınç ⓘ
Ortak semboller	p, P
SI birimi	pascal [Pa]
SI temel birimlerinde	1 N/m2, 1 kg/(m-s2) veya 1 J/m3
Türevleri diğer miktarlar	p = F / A
Boyut	M L-1 T-2

Kapalı bir kap içindeki parçacık çarpışmalarının uyguladığı basınç ⓘ

Basınç (sembol: p veya P), bir nesnenin yüzeyine dik olarak uygulanan ve bu kuvvetin dağıtıldığı birim alan başına düşen kuvvettir. Gösterge basıncı (gage basıncı olarak da yazılır) ortam basıncına göre basınçtır. ⓘ

Basıncı ifade etmek için çeşitli birimler kullanılır. Bunlardan bazıları bir kuvvet biriminin bir alan birimine bölünmesiyle elde edilir; örneğin SI basınç birimi paskal (Pa) metre kare başına bir newton'dur (N/m²); benzer şekilde inç kare başına pound kuvveti (psi) İngiliz ve ABD geleneksel sistemlerinde geleneksel basınç birimidir. Basınç, standart atmosferik basınç cinsinden de ifade edilebilir; atmosfer (atm) bu basınca eşittir ve torr bunun 1⁄760'ı olarak tanımlanır. Santimetre su, milimetre cıva ve inç cıva gibi manometrik birimler, basınçları bir manometredeki belirli bir sıvının sütun yüksekliği cinsinden ifade etmek için kullanılır. ⓘ

Basınç Gradyan Kuvveti ⓘ

$P=F/S$

• P : Basınç
• F : Kuvvet
• S : Alan ⓘ

Tanım

Basınç, birim alan başına bir nesnenin yüzeyine dik olarak uygulanan kuvvet miktarıdır. Bunun sembolü "p" veya P'dir. IUPAC'ın basınç için önerisi küçük p harfidir. Ancak, büyük harf P yaygın olarak kullanılmaktadır. P ve p'nin kullanımı, kişinin çalıştığı alana, güç ve momentum gibi nicelikler için diğer sembollerin yakınlarda bulunmasına ve yazım stiline bağlıdır. ⓘ

Formül

Matematiksel olarak:

$p={\frac {F}{A}},$

burada:

$p$ basınçtır,

$F$ normal kuvvetin büyüklüğüdür,

$A$ temas halindeki yüzeyin alanıdır. ⓘ

Basınç skaler bir büyüklüktür. Vektör alan elemanını (yüzeye normal bir vektör) üzerine etki eden normal kuvvet ile ilişkilendirir. Basınç, iki normal vektörü ilişkilendiren skaler orantı sabitidir:

$d\mathbf {F} _{n}=-p\,d\mathbf {A} =-p\,\mathbf {n} \,dA.$ ⓘ

Eksi işareti, normal vektör dışa doğru bakarken kuvvetin yüzey elemanına doğru kabul edilmesi kuralından gelir. Denklemin anlamı, akışkanla temas halindeki herhangi bir S yüzeyi için, akışkanın bu yüzeye uyguladığı toplam kuvvetin, yukarıdaki denklemin sağ tarafının S üzerindeki yüzey integrali olmasıdır. ⓘ

"Basınç şu veya bu yöne doğrudur" demek (oldukça olağan olmasına rağmen) yanlıştır. Bir skaler olarak basıncın yönü yoktur. Miktarla önceki ilişki tarafından verilen kuvvetin bir yönü vardır, ancak basıncın yoktur. Yüzey elemanının yönünü değiştirirsek, normal kuvvetin yönü buna göre değişir, ancak basınç aynı kalır. ⓘ

Basınç katı sınırlara veya akışkanın keyfi bölümlerine bu sınırlara veya bölümlere her noktada normal olarak dağıtılır. Termodinamikte temel bir parametredir ve hacmin eşleniğidir. ⓘ

Birimler

Cıva sütunu ⓘ

Basınç için SI birimi paskal (Pa) olup, metre kare başına bir newtona (N/m² veya kg-m-1-s-2) eşittir. Birime bu isim 1971 yılında eklenmiştir; bundan önce SI'da basınç basitçe metre kare başına newton olarak ifade edilirdi. ⓘ

İnç kare başına pound (lbf/in²) ve bar gibi diğer basınç birimleri de yaygın olarak kullanılmaktadır. CGS basınç birimi, 1 dyn-cm-2 veya 0,1 Pa'ya eşit olan barye'dir (Ba). Basınç bazen kuvvet birimlerini düzgün bir şekilde tanımlamadan santimetre kare başına gram-kuvvet veya kilogram-kuvvet (g/cm² veya kg/cm²) ve benzerleriyle ifade edilir. Ancak kilogram, gram, kilogram-kuvvet veya gram-kuvvet adlarının (veya bunların sembollerinin) kuvvet birimi olarak kullanılması SI'da açıkça yasaklanmıştır. Teknik atmosfer (sembol: at) 1 kgf/cm²'dir (98,0665 kPa veya 14,223 psi). ⓘ

Basınç altındaki bir sistem çevresi üzerinde iş yapma potansiyeline sahip olduğundan, basınç birim hacim başına depolanan potansiyel enerjinin bir ölçüsüdür. Bu nedenle enerji yoğunluğu ile ilişkilidir ve metreküp başına joule (J/m³, Pa'ya eşittir) gibi birimlerle ifade edilebilir. Matematiksel olarak:

$p={\frac {F\cdot {\text{distance}}}{A\cdot {\text{distance}}}}={\frac {\text{Work}}{\text{Volume}}}={\frac {\text{Energy (J)}}{{\text{Volume }}({\text{m}}^{3})}}.$ ⓘ

Bazı meteorologlar atmosferik hava basıncı için daha eski bir birim olan milibar (mbar) ile eşdeğer olan hektopaskal (hPa) değerini tercih etmektedir. Benzer basınçlar, hecto- önekinin yaygın olarak kullanıldığı havacılık hariç, diğer birçok alanda kilopaskal (kPa) cinsinden verilir. Amerika Birleşik Devletleri'nde hala inç cıva kullanılmaktadır. Oşinograflar genellikle su altı basıncını desibel (dbar) cinsinden ölçerler çünkü okyanustaki basınç her metre derinlikte yaklaşık bir desibel artar. ⓘ

Standart atmosfer (atm) yerleşik bir sabittir. Yaklaşık olarak Dünya ortalama deniz seviyesindeki tipik hava basıncına eşittir ve 101325 Pa olarak tanımlanır. ⓘ

Basınç genellikle bir manometredeki sıvı sütununun yerini değiştirme kabiliyeti ile ölçüldüğünden, basınçlar genellikle belirli bir sıvının derinliği olarak ifade edilir (örneğin, santimetre su, milimetre cıva veya inç cıva). En yaygın seçenekler cıva (Hg) ve sudur; su toksik değildir ve kolayca temin edilebilir, cıvanın yüksek yoğunluğu ise belirli bir basıncı ölçmek için daha kısa bir sütun (ve dolayısıyla daha küçük bir manometre) kullanılmasını sağlar. Yüksekliği h ve yoğunluğu ρ olan bir sıvı sütununun uyguladığı basınç, p = ρgh hidrostatik basınç denklemi ile verilir; burada g yerçekimi ivmesidir. Sıvı yoğunluğu ve yerel yerçekimi yerel faktörlere bağlı olarak bir okumadan diğerine değişebilir, bu nedenle bir sıvı sütununun yüksekliği basıncı kesin olarak tanımlamaz. Günümüzde milimetre cıva (ya da inç cıva) birimleri kullanıldığında, bu birimler fiziksel bir cıva sütununa dayanmaz; bunun yerine SI birimleri cinsinden ifade edilebilecek kesin tanımlar verilmiştir. Bir milimetre cıva yaklaşık olarak bir torr'a eşittir. Su bazlı birimler hala tanımlanmaktan ziyade ölçülen bir miktar olan suyun yoğunluğuna bağlıdır. Bu manometrik birimlere hala birçok alanda rastlanmaktadır. Dünyanın pek çok yerinde kan basıncı milimetre cıva cinsinden ölçülmektedir ve akciğer basınçlarının santimetre su cinsinden ölçülmesi hala yaygındır. ⓘ

Sualtı dalgıçları metre deniz suyu (msw veya MSW) ve ayak deniz suyu (fsw veya FSW) basınç birimlerini kullanırlar ve bunlar dalış odalarında ve kişisel dekompresyon bilgisayarlarında maruz kalınan basıncı ölçmek için kullanılan basınç göstergeleri için standart birimlerdir. Bir msw 0,1 bar (= 100000 Pa = 10000 Pa) olarak tanımlanır, doğrusal bir metre derinlik ile aynı değildir. 33.066 fsw = 1 atm (1 atm = 101325 Pa / 33.066 = 3064.326 Pa). Msw'den fsw'ye basınç dönüşümünün uzunluk dönüşümünden farklı olduğunu unutmayın: 10 msw = 32,6336 fsw, 10 m = 32,8083 ft. ⓘ

Gösterge basıncı genellikle "g" ekli birimlerle verilir, örneğin "kPag", "barg" veya "psig" ve mutlak basınç ölçümleri için birimlere bazen karışıklığı önlemek için "a" son eki verilir, örneğin "kPaa", "psia". Bununla birlikte, ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, karışıklığı önlemek için, herhangi bir değiştiricinin ölçü birimi yerine ölçülen miktara uygulanmasını önermektedir. Örneğin, "p = 100 psig" yerine "pg = 100 psi". ⓘ

Fark basıncı, "d" eklenmiş birimlerle ifade edilir; bu tür bir ölçüm, sızdırmazlık performansı veya bir vananın açılıp kapanmayacağı değerlendirilirken kullanışlıdır. ⓘ

Şu anda veya eskiden popüler olan basınç birimleri aşağıdakileri içerir:

• atmosfer (atm)
• manometrik birimler:
  • santimetre, inç, milimetre (torr) ve mikrometre (mTorr, mikron) cıva,
  • milimetre dahil olmak üzere eşdeğer su sütunu yüksekliği (mm H
    ₂O), santimetre (cm H
    ₂O), metre, inç ve su ayağı;
• emperyal ve geleneksel birimler:
  • kip, kısa ton-kuvvet, uzun ton-kuvvet, pound-kuvvet, ons-kuvvet ve inç kare başına poundal,
  • inç kare başına kısa ton-kuvvet ve uzun ton-kuvvet,
  • fsw (feet sea water) su altı dalışında, özellikle dalış basıncına maruz kalma ve dekompresyon ile bağlantılı olarak kullanılır;
• SI olmayan metrik birimler:
  • bar, desibar, milibar,
    • msw (metre deniz suyu), su altı dalışında, özellikle dalış basıncına maruz kalma ve dekompresyon ile bağlantılı olarak kullanılır,
  • santimetre kare başına kilogram-kuvvet veya kilopond (teknik atmosfer),
  • santimetre kare başına gram-kuvvet ve ton-kuvvet (metrik ton-kuvvet),
  • barye (santimetre kare başına dyne),
  • Metrekare başına kilogram-kuvvet ve ton-kuvvet,
  • Metrekare başına sten (pieze). ⓘ

Örnekler

Duvar kalınlığı 5 mm (0,197 inç) olan bir alüminyum silindir üzerinde 700 bar'lık bir dış basıncın etkileri ⓘ

Farklı basınçlara bir örnek olarak, bir parmak kalıcı bir iz bırakmadan bir duvara bastırılabilir; ancak aynı parmak bir raptiyeyi iterek duvara kolayca zarar verebilir. Yüzeye uygulanan kuvvet aynı olmasına rağmen, raptiye daha fazla basınç uygular çünkü nokta bu kuvveti daha küçük bir alana yoğunlaştırır. Basınç, katı sınırlara veya bu sınırlara veya bölümlere her noktada normal olan akışkanın rastgele bölümlerine iletilir. Gerilmenin aksine, basınç skaler bir büyüklük olarak tanımlanır. Basıncın negatif gradyanına kuvvet yoğunluğu denir. ⓘ

Bir başka örnek de bıçaktır. Düz kenarla kesmeye çalışırsak, kuvvet daha geniş bir yüzey alanına dağılır ve daha az basınçla sonuçlanır ve kesmez. Oysa daha az yüzey alanına sahip olan keskin kenarı kullanmak daha fazla basınçla sonuçlanır ve böylece bıçak düzgün bir şekilde keser. Bu, basıncın pratik uygulamasına bir örnektir ⓘ

Gazlar için basınç bazen mutlak basınç olarak değil, atmosferik basınca göre ölçülür; bu tür ölçümlere gösterge basıncı denir. Bunun bir örneği, bir otomobil lastiğindeki hava basıncının "220 kPa (32 psi)" olduğu söylenebilir, ancak aslında atmosferik basıncın 220 kPa (32 psi) üzerindedir. Deniz seviyesinde atmosferik basınç yaklaşık 100 kPa (14,7 psi) olduğundan, lastikteki mutlak basınç yaklaşık 320 kPa'dır (46 psi). Teknik çalışmalarda bu, "220 kPa (32 psi) gösterge basıncı" olarak yazılır. Basınç göstergeleri, isim plakaları, grafik etiketleri ve tablo başlıkları gibi alanın sınırlı olduğu yerlerde, parantez içinde "kPa (gösterge)" veya "kPa (mutlak)" gibi bir değiştiricinin kullanılmasına izin verilir. SI dışı teknik çalışmalarda, 32 psi (220 kPa) gösterge basıncı bazen "32 psig" ve mutlak basınç "32 psia" olarak yazılır, ancak yukarıda açıklanan ve basınç birimine karakter eklemekten kaçınan diğer yöntemler tercih edilir. ⓘ

Gösterge basıncı, depolama kapları ve akışkan sistemlerinin tesisat bileşenleri üzerindeki gerilimle ilgilenilen her yerde ilgili basınç ölçüsüdür. Bununla birlikte, yoğunluk veya yoğunluktaki değişimler gibi hal denklemi özelliklerinin hesaplanması gerektiğinde, basınçlar mutlak değerleri cinsinden ifade edilmelidir. Örneğin, atmosferik basınç 100 kPa (15 psi) ise, 200 kPa (29 psi) (gösterge) (300 kPa veya 44 psi [mutlak]) değerindeki bir gaz (helyum gibi), 100 kPa (15 psi) (gösterge) (200 kPa veya 29 psi [mutlak]) değerindeki aynı gazdan %50 daha yoğundur. Gösterge değerlerine odaklanıldığında, hatalı bir şekilde ilk numunenin ikincisinin iki katı yoğunluğa sahip olduğu sonucuna varılabilir. ⓘ

Skaler yapı

Statik bir gazda, gaz bir bütün olarak hareket ediyor gibi görünmez. Ancak gazın tek tek molekülleri sürekli rastgele hareket halindedir. Çok fazla sayıda molekülle uğraştığımız ve tek tek moleküllerin hareketi her yönde rastgele olduğu için herhangi bir hareket algılamayız. Gazı bir kabın içine koyarsak, moleküllerin kabımızın duvarlarıyla çarpışması sonucu gazda bir basınç tespit ederiz. Kabımızın duvarlarını gazın içinde herhangi bir yere koyabiliriz ve birim alan başına düşen kuvvet (basınç) aynıdır. "Kabımızın" boyutunu çok küçük bir noktaya kadar küçültebiliriz (atomik ölçeğe yaklaştıkça bu daha az doğru hale gelir) ve basınç o noktada hala tek bir değere sahip olacaktır. Dolayısıyla basınç skaler bir niceliktir, vektörel bir nicelik değildir. Büyüklüğü vardır ancak kendisiyle ilişkili bir yön duygusu yoktur. Basınç kuvveti bir gazın içindeki bir noktada her yöne etki eder. Bir gazın yüzeyinde, basınç kuvveti yüzeye dik (dik açıyla) etki eder. ⓘ

Yakından ilişkili bir nicelik, vektör kuvvetini aşağıdaki gibi ilişkilendiren gerilme tensörü σ'dır $\mathbf {F}$ için vektör alanı $\mathbf {A}$ doğrusal ilişki aracılığıyla $\mathbf {F} =\sigma \mathbf {A}$. ⓘ

Bu tensör viskoz stres tensörü eksi hidrostatik basıncın toplamı olarak ifade edilebilir. Gerilme tensörünün negatifi bazen basınç tensörü olarak adlandırılır, ancak aşağıda "basınç" terimi yalnızca skaler basınca atıfta bulunacaktır. ⓘ

Genel görelilik teorisine göre, basınç yerçekimi alanının gücünü artırır (bkz. stres-enerji tensörü) ve böylece yerçekiminin kütle-enerji nedenine katkıda bulunur. Bu etki günlük basınçlarda fark edilmez, ancak deneysel olarak test edilmemiş olmasına rağmen nötron yıldızlarında önemlidir. ⓘ

Türleri

Akışkan basıncı

Akışkan basıncı çoğunlukla bir akışkan içindeki bir noktadaki basınç gerilmesidir. (Akışkan terimi hem sıvıları hem de gazları ifade eder - özellikle sıvı basıncı hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki bölüme bakınız). ⓘ

Yüksek basınçta su içeren hasarlı bir hidranttan yüksek hızda su kaçıyor ⓘ

Akışkan basıncı iki durumdan birinde meydana gelir:

1. "Açık kanal akışı" olarak adlandırılan açık bir durum, örneğin okyanus, yüzme havuzu veya atmosfer.
2. "Kapalı kanal" olarak adlandırılan kapalı bir durum, örneğin bir su hattı veya gaz hattı. ⓘ

Açık koşullardaki basınç genellikle "statik" veya hareketsiz koşullardaki basınca yaklaştırılabilir (dalgaların ve akıntıların olduğu okyanusta bile), çünkü hareketler basınçta sadece ihmal edilebilir değişiklikler yaratır. Bu tür koşullar akışkan statiği ilkelerine uygundur. Hareket etmeyen (statik) bir akışkanın herhangi bir noktasındaki basınca hidrostatik basınç denir. ⓘ

Kapalı akışkan gövdeleri ya akışkan hareket etmediğinde "statik" ya da akışkan bir boruda veya kapalı bir kaptaki bir hava boşluğunun sıkıştırılmasıyla hareket edebildiğinde "dinamik "tir. Kapalı koşullardaki basınç, akışkan dinamiği ilkelerine uygundur. ⓘ

Akışkan basıncı kavramları ağırlıklı olarak Blaise Pascal ve Daniel Bernoulli'nin keşiflerine atfedilir. Bernoulli'nin denklemi, bir akışkanın herhangi bir noktasındaki basıncı belirlemek için hemen hemen her durumda kullanılabilir. Denklem, akışkanın ideal ve sıkıştırılamaz olması gibi akışkan hakkında bazı varsayımlarda bulunur. İdeal bir akışkan, sürtünmenin olmadığı, viskozitesiz (sıfır viskoziteli) bir akışkandır. Sabit yoğunluklu bir akışkanla dolu bir sistemin tüm noktaları için denklem şöyledir

${\frac {p}{\gamma }}+{\frac {v^{2}}{2g}}+z=\mathrm {const} ,$ ⓘ

burada:

p, akışkanın basıncı,

${\gamma }$ = ρg, yoğunluk × yerçekimi ivmesi akışkanın (hacim-) özgül ağırlığıdır,

v, akışkanın hızı,

g, yerçekimi ivmesi,

z, yükseklik,

${\frac {p}{\gamma }}$, basınç kafası,

${\frac {v^{2}}{2g}}$, hız kafası. ⓘ

Uygulamalar

• Hidrolik frenler
• Artezyen kuyusu
• Kan basıncı
• Hidrolik kafa
• Bitki hücre turgiditesi
• Pisagor fincanı
• Basınçlı yıkama ⓘ

Patlama veya alev alma basınçları

Patlama veya alev alma basınçları, patlayıcı gazların, sislerin, toz/hava süspansiyonlarının, sınırlandırılmamış ve kapalı alanlarda tutuşmasının sonucudur. ⓘ

Negatif basınçlar

Bundesleistungszentrum Kienbaum'daki düşük basınç odası, Almanya ⓘ

Basınçlar genel olarak pozitif olsa da, negatif basınçlarla karşılaşılabilecek birkaç durum vardır:

• Bağıl (gösterge) basınçlarla uğraşırken. Örneğin, 80 kPa'lık bir mutlak basınç -21 kPa'lık bir gösterge basıncı olarak tanımlanabilir (yani 101 kPa'lık bir atmosferik basıncın 21 kPa altında). Örneğin, abdominal dekompresyon, hamile bir kadının karnına aralıklı olarak negatif gösterge basıncının uygulandığı obstetrik bir prosedürdür.
• Negatif mutlak basınçlar mümkündür. Bunlar etkin bir gerilimdir ve hem kütle halindeki katılar hem de kütle halindeki sıvılar üzerlerinden çekilerek negatif mutlak basınç altına sokulabilir. Mikroskobik olarak, katı ve sıvılardaki moleküller termal kinetik enerjiyi aşan çekici etkileşimlere sahiptir, bu nedenle bir miktar gerilim sürdürülebilir. Bununla birlikte, termodinamik olarak, negatif basınç altındaki bir yığın malzeme metastabil bir durumdadır ve negatif basınç durumunun aşırı ısınmaya benzer olduğu ve kavitasyona kolayca duyarlı olduğu sıvılar söz konusu olduğunda özellikle kırılgandır. Bazı durumlarda, kavitasyondan kaçınılabilir ve negatif basınçlar süresiz olarak devam ettirilebilir, örneğin sıvı cıvanın temiz cam kaplarda -425 atm'ye kadar devam ettiği gözlemlenmiştir. Negatif sıvı basınçlarının, 10 m'den (suyun atmosferik basınç yüksekliği) daha uzun bitkilerde özsuyun yükselmesinde rol oynadığı düşünülmektedir.
• Casimir etkisi, vakum enerjisi ile etkileşimler nedeniyle küçük bir çekici kuvvet yaratabilir; bu kuvvet bazen "vakum basıncı" olarak adlandırılır (bir vakumun negatif gösterge basıncı ile karıştırılmamalıdır).
• Katı cisimlerdeki izotropik olmayan gerilmeler için, bir yüzeyin yönünün nasıl seçildiğine bağlı olarak, aynı kuvvet dağılımı bir yüzey normali boyunca pozitif basınç bileşenine sahip olabilirken, başka bir yüzey normali boyunca etki eden negatif basınç bileşenine sahip olabilir.
  • Elektromanyetik alandaki gerilmeler genellikle izotropik değildir; bir yüzey elemanına normal olan basınç (normal gerilme) negatif, buna dik olan yüzey elemanları için ise pozitiftir.
• Kozmolojide, karanlık enerji çok küçük ama kozmik olarak önemli miktarda negatif basınç yaratır ve bu da evrenin genişlemesini hızlandırır. ⓘ

Durgunluk basıncı

Durgunluk basıncı, bir akışkanın hareket etmeyi bırakmaya zorlandığında uyguladığı basınçtır. Sonuç olarak, daha yüksek hızda hareket eden bir akışkan daha düşük bir statik basınca sahip olsa da, durmaya zorlandığında daha yüksek bir durgunluk basıncına sahip olabilir. Statik basınç ve durgunluk basıncı şu şekilde ilişkilidir:

$p_{0}={\frac {1}{2}}\rho v^{2}+p$ ⓘ

burada

$p_{0}$ durgunluk basıncıdır,

$\rho$ yoğunluktur,

$v$ akış hızıdır,

$p$ statik basınçtır. ⓘ

Hareketli bir akışkanın basıncı, bir manometreye bağlı bir Pitot tüpü veya Kiel probu veya Cobra probu gibi varyasyonlarından biri kullanılarak ölçülebilir. Giriş deliklerinin prob üzerinde nerede bulunduğuna bağlı olarak, statik basınçları veya durgunluk basınçlarını ölçebilir. ⓘ

Yüzey basıncı ve yüzey gerilimi

Basıncın iki boyutlu bir benzeri vardır - kuvvete dik bir çizgi üzerinde uygulanan birim uzunluk başına yanal kuvvet. ⓘ

Yüzey basıncı π ile gösterilir:

$\pi ={\frac {F}{l}}$

ve üç boyutlu basınç ile birçok benzer özelliği paylaşır. Yüzey kimyasallarının özellikleri, sabit sıcaklıkta Boyle yasasının iki boyutlu analoğu olan πA = k gibi basınç/alan izotermleri ölçülerek araştırılabilir. ⓘ

Yüzey gerilimi, yüzey basıncının bir başka örneğidir, ancak ters işaretlidir, çünkü "gerilim" "basıncın" tersidir. ⓘ

İdeal bir gazın basıncı

İdeal bir gazda moleküllerin hacmi yoktur ve etkileşime girmezler. İdeal gaz yasasına göre basınç, sıcaklık ve miktarla doğrusal olarak, hacimle ise ters orantılı olarak değişir:

$p={\frac {nRT}{V}},$ ⓘ

burada:

p gazın mutlak basıncıdır,

n madde miktarıdır,

T mutlak sıcaklıktır,

V hacimdir,

R ideal gaz sabitidir. ⓘ

Gerçek gazlar durum değişkenlerine daha karmaşık bir bağımlılık gösterir. ⓘ

Buhar basıncı

Buhar basıncı, kapalı bir sistemde yoğunlaştırılmış fazları ile termodinamik dengede olan bir buharın basıncıdır. Tüm sıvılar ve katılar buharlaşarak gaz formuna dönüşme eğilimindedir ve tüm gazlar tekrar sıvı veya katı formlarına yoğunlaşma eğilimindedir. ⓘ

Bir sıvının atmosferik basınç kaynama noktası (normal kaynama noktası olarak da bilinir), buhar basıncının ortamdaki atmosferik basınca eşit olduğu sıcaklıktır. Bu sıcaklıktaki herhangi bir artışla birlikte, buhar basıncı atmosfer basıncının üstesinden gelmek için yeterli hale gelir ve sıvıyı maddenin büyük kısmı içinde buhar kabarcıkları oluşturacak şekilde kaldırır. Sıvının derinliklerinde kabarcık oluşumu daha yüksek basınç ve dolayısıyla daha yüksek sıcaklık gerektirir, çünkü derinlik arttıkça sıvı basıncı atmosferik basıncın üzerine çıkar. ⓘ

Bir karışımdaki tek bir bileşenin sistemdeki toplam basınca katkıda bulunduğu buhar basıncına kısmi buhar basıncı denir. ⓘ

Sıvı basıncı

Bir kişi suyun altında yüzdüğünde, kişinin kulak zarlarına etki eden su basıncı hissedilir. Kişi ne kadar derine yüzerse, basınç o kadar artar. Hissedilen basınç, kişinin üzerindeki suyun ağırlığından kaynaklanmaktadır. Bir kişi daha derine yüzdükçe, kişinin üzerinde daha fazla su ve dolayısıyla daha fazla basınç vardır. Bir sıvının uyguladığı basınç derinliğine bağlıdır. ⓘ

Sıvı basıncı aynı zamanda sıvının yoğunluğuna da bağlıdır. Eğer biri sudan daha yoğun bir sıvıya batırılırsa, basınç da buna bağlı olarak daha büyük olacaktır. Dolayısıyla derinlik, yoğunluk ve sıvı basıncının doğru orantılı olduğunu söyleyebiliriz. Sabit yoğunluktaki sıvı sütunlarında veya bir madde içindeki derinlikte bir sıvıdan kaynaklanan basınç aşağıdaki formülle gösterilir:

$p=\rho gh,$ ⓘ

burada:

p sıvı basıncıdır,

g, kaplama malzemesinin yüzeyindeki yerçekimidir,

ρ sıvının yoğunluğudur,

h sıvı sütununun yüksekliği veya bir madde içindeki derinliktir. ⓘ

Aynı formülü söylemenin başka bir yolu da aşağıdaki gibidir:

$p={\text{weight density}}\times {\text{depth}}.$ ⓘ

Bu denklemin türetilmesi ⓘ

Bu, basınç ve ağırlık yoğunluğu tanımlarından türetilmiştir. Sıvı dolu bir kabın dibinde bir alan düşünün. Bu alanın hemen üzerindeki sıvı sütununun ağırlığı basınç oluşturur. Tanımdan ${\text{weight density}}={\frac {\text{weight}}{\text{volume}}}$ Bu sıvı ağırlığını şu şekilde ifade edebiliriz ${\text{weight}}={\text{weight density}}\times {\text{volume}},$ Burada sütunun hacmi basitçe alan ile derinliğin çarpımıdır. O halde ${\text{pressure}}={\frac {\text{force}}{\text{area}}}={\frac {\text{weight}}{\text{area}}}={\frac {{\text{weight density}}\times {\text{volume}}}{\text{area}}},$ ${\text{pressure}}={\frac {{\text{weight density}}\times {\text{(area}}\times {\text{depth)}}}{\text{area}}}.$ Paydaki "alan" ve paydadaki "alan" birbirlerini iptal ettiklerinde, geriye şu kalır ${\text{pressure}}={\text{weight density}}\times {\text{depth}}.$ Sembollerle yazılmış orijinal denklemimiz budur: $p=\rho gh.$

Bir sıvının bir kabın kenarlarına ve tabanına uyguladığı basınç, sıvının yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır. Atmosferik basınç ihmal edilirse, tabana karşı sıvı basıncı derinliğin iki katında iki kat daha büyüktür; derinliğin üç katında sıvı basıncı üç kattır; vb. Ya da sıvı iki ya da üç kat daha yoğunsa, sıvı basıncı herhangi bir derinlik için iki ya da üç kat daha büyüktür. Sıvılar pratikte sıkıştırılamaz - yani hacimleri basınçla neredeyse hiç değiştirilemez (su hacmi, basınçtaki her atmosferik artış için orijinal hacminin yalnızca 50 milyonda biri kadar azalır). Bu nedenle, sıcaklıktan kaynaklanan küçük değişiklikler dışında, belirli bir sıvının yoğunluğu tüm derinliklerde hemen hemen aynıdır. ⓘ

Bir sıvıya etki eden toplam basıncı bulmaya çalışırken, sıvının yüzeyine baskı yapan atmosferik basınç dikkate alınmalıdır. O halde bir sıvının toplam basıncı, ρgh artı atmosfer basıncıdır. Bu ayrım önemli olduğunda, toplam basınç terimi kullanılır. Aksi takdirde, sıvı basıncı tartışmaları, normalde her zaman mevcut olan atmosfer basıncına bakılmaksızın basınca atıfta bulunur. ⓘ

Basınç, mevcut sıvı miktarına bağlı değildir. Önemli olan hacim değil derinliktir. Bir baraja etki eden ortalama su basıncı, geride tutulan suyun hacmine değil, suyun ortalama derinliğine bağlıdır. Örneğin, 3 m (10 ft) derinliğe sahip geniş ama sığ bir göl, 6 m (20 ft) derinliğindeki küçük bir göletin uyguladığı ortalama basıncın sadece yarısını uygular. (Daha uzun baraja uygulanan toplam kuvvet, basıncın etki edeceği daha büyük toplam yüzey alanı nedeniyle daha büyük olacaktır. Ancak her bir barajın 5 fit (1,5 m) genişliğindeki belirli bir bölümü için 10 ft (3,0 m) derinliğindeki su, 20 ft (6,1 m) derinliğindeki suyun dörtte biri kadar kuvvet uygulayacaktır). Bir kişi başını küçük bir havuzda su yüzeyinin bir metre altına da daldırsa, büyük bir gölün ortasında aynı derinliğe de daldırsa aynı basıncı hissedecektir. Dört vazo farklı miktarlarda su içeriyor ancak hepsi eşit derinlikte doldurulmuşsa, kafası yüzeyin birkaç santimetre altına daldırılan bir balık, vazoların herhangi birinde aynı olan su basıncı tarafından etkilenecektir. Eğer balık birkaç santimetre daha derine yüzerse, balık üzerindeki basınç derinlikle birlikte artacak ve balık hangi vazoda olursa olsun aynı olacaktır. Balık dibe doğru yüzerse, basınç daha fazla olacaktır, ancak hangi vazoda olduğu fark etmez. Tüm vazolar eşit derinliklere kadar doldurulur, bu nedenle şekli veya hacmi ne olursa olsun her vazonun dibindeki su basıncı aynıdır. Eğer bir vazonun dibindeki su basıncı, komşu vazonun dibindeki su basıncından daha fazla olsaydı, daha yüksek olan basınç suyu yana doğru iter ve daha dar olan vazoyu, dipteki basınçlar eşitlenene kadar daha yüksek bir seviyeye çıkarırdı. Basınç derinliğe bağlıdır, hacme bağlı değildir, dolayısıyla suyun kendi seviyesini aramasının bir nedeni vardır. ⓘ

Bunu enerji denklemi olarak yeniden ifade edersek, ideal, sıkıştırılamaz bir sıvıda birim hacim başına düşen enerji kabın her yerinde sabittir. Yüzeyde yerçekimsel potansiyel enerji büyüktür ancak sıvı basınç enerjisi düşüktür. Kabın dibinde, tüm yerçekimi potansiyel enerjisi basınç enerjisine dönüşür. Birim hacim başına basınç enerjisi ve yerçekimi potansiyel enerjisinin toplamı sıvının hacmi boyunca sabittir ve iki enerji bileşeni derinlikle doğrusal olarak değişir. Matematiksel olarak, Bernoulli denklemi ile tanımlanır, burada hız yüksekliği sıfırdır ve kaptaki birim hacim başına karşılaştırmalar şöyledir

${\frac {p}{\gamma }}+z=\mathrm {const} .$ ⓘ

Terimler, Sıvı basıncı bölümündeki anlamlarıyla aynıdır. ⓘ

Sıvı basıncının yönü

Sıvı basıncıyla ilgili deneysel olarak tespit edilen bir gerçek, basıncın her yöne eşit olarak uygulandığıdır. Bir kişi suya batırıldığında, başını hangi yöne eğerse eğsin, kulaklarında aynı miktarda su basıncı hissedecektir. Bir sıvı akabildiği için, bu basınç sadece aşağı doğru değildir. Dik duran bir teneke kutunun kenarındaki sızıntıdan su yanlara doğru fışkırdığında basıncın yanlara doğru etki ettiği görülür. Birisi bir plaj topunu su yüzeyinin altına itmeye çalıştığında gösterildiği gibi, basınç yukarı doğru da etki eder. Bir teknenin tabanı su basıncı (kaldırma kuvveti) tarafından yukarı doğru itilir. ⓘ

Bir sıvı bir yüzeye baskı yaptığında, yüzeye dik olan net bir kuvvet oluşur. Basıncın belirli bir yönü olmamasına rağmen kuvvetin vardır. Suya batırılmış üçgen bir bloğun her noktasına birçok yönden su basıncı uygulanır, ancak kuvvetin yüzeye dik olmayan bileşenleri birbirini iptal eder ve geriye sadece net bir dik nokta kalır. Bu nedenle bir kovadaki delikten fışkıran su başlangıçta kovadan, deliğin bulunduğu kovanın yüzeyine dik açı yapan bir yönde çıkar. Daha sonra yerçekimi nedeniyle aşağı doğru eğilir. Bir kovada üç delik varsa (üst, alt ve orta), iç kap yüzeyine dik olan kuvvet vektörleri artan derinlikle birlikte artacaktır - yani, alttaki daha büyük bir basınç, alttaki deliğin suyu en uzağa fırlatmasına neden olur. Bir sıvının pürüzsüz bir yüzeye uyguladığı kuvvet her zaman yüzeye dik açılıdır. Sıvının delikten çıkış hızı $\scriptstyle {\sqrt {2gh}}$Burada h serbest yüzeyin altındaki derinliktir. Bu, suyun (veya başka herhangi bir şeyin) aynı h dikey mesafeye serbestçe düşmesi durumunda sahip olacağı hızın aynısıdır. ⓘ

Kinematik basınç

$P=p/\rho _{0}$

kinematik basınçtır, burada $p$ basınç ve $\rho _{0}$ sabit kütle yoğunluğu. P'nin SI birimi m²/s²'dir. Kinematik basınç, kinematik viskozite ile aynı şekilde kullanılır $\nu$ Navier-Stokes denklemini yoğunluğu açıkça göstermeden hesaplamak için $\rho _{0}$. ⓘ

Kinematik büyüklükler ile Navier-Stokes denklemi

${\frac {\partial u}{\partial t}}+(u\nabla )u=-\nabla P+\nu \nabla ^{2}u.$ ⓘ

Katılarda basınç

Katı maddeler ağırlıklarından dolayı bulundukları zemine kuvvet uygularlar. Bu nedenle katıların bulundukları zemine uyguladıkları basınç oluşturan dik kuvvet, ağırlıklarıdır. Uygulanan kuvvet ve yüzey alanı değiştirilerek basıncın büyüklüğü değiştirilebilmektedir. Katılar kendilerine uygulanan kuvveti yönü ve şiddetini değiştirmeden aynen iletir. Bazı durumlarda yüzey alanı artırılarak basınç etkisi azaltılmaya çalışılır. Birim zamanda birim noktaya uygulanan kuvvet olarak tanımlanabilir. ⓘ

Basınç birimleri

	paskal (Pa)	bar (bar)	atmosfer (atm)	tor (Tor) ⓘ
1Pa	≡ 1 N/m²	10−5	9.8692×10−6	7.5006×10−3
1bar	100,000	≡ 106 dyn/cm²	0.98692	750.06
1atm	101,325	1.01325	≡ 1 atm	760
1Tor	133.322	1.3332×10−3	1.3158×10−3	≡ 1 Torr; ≈ 1 mmHg

Örneğin: 1 Pa = 1 N/m² = 10−5 bar = 9.8692×10−6 atm = 7.5006×10−3 tor ⓘ

Fizik problemlerinde genellikle basınç birimi olarak, "Pascal" kullanılır. ⓘ