ما هو الارتفاع المكافئ للضغط؟
الارتفاع المكافئ للضغط هو ارتفاع عمود السائل الذي يستطيع ضغط معيّن أن يسنده. وهو مفهوم أساسي في ميكانيكا الموائع والهيدروليكا، إذ يُعبّر عن الضغط بوحدات طول مريحة (أمتار أو أقدام من السائل) بدلاً من الباسكال. يظهر هذا المفهوم في معادلة برنولي، وفي تحديد قياسات المضخات، وفي تحليل شبكات توزيع المياه.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل الضغط P بوحدة الباسكال، وكثافة السائل ρ بالكيلوغرام لكل متر مكعب، وتسارع الجاذبية g بالمتر لكل ثانية مربعة (نحو 9.81 م/ث² على سطح الأرض). تُرجع الحاسبة الارتفاع المكافئ للضغط بالأمتار من عمود ذلك السائل. بالنسبة للماء، تكون ρ ≈ 1000 كغ/م³؛ وللزئبق ρ ≈ 13,595 كغ/م³.
شرح المعادلة
تنبع هذه العلاقة من معادلة الضغط الهيدروستاتيكي \(P = \rho g h\). وبحلّها لإيجاد الارتفاع نحصل على:
$$h = \frac{P}{\rho \cdot g}$$
حيث \(P\) هو الضغط النسبي (المقاس) أو المطلق، و\(\rho\) كثافة السائل، و\(g\) تسارع الجاذبية. كلما زادت كثافة السائل، قصُر العمود اللازم لنفس الضغط، ولهذا تكون موازين الضغط الزئبقية أقصر بكثير من أعمدة الماء المكافئة.
مثال محلول
لنفترض أن ضغطًا مقداره 101,325 باسكال (جو قياسي واحد) يؤثر على الماء بكثافة 1000 كغ/م³ وg = 9.81 م/ث²، عندها:
$$h = \frac{101325}{1000 \times 9.81} = \frac{101325}{9810} \approx 10.329 \text{ م}.$$
إذن، الجو الواحد يسند عمودًا من الماء يبلغ نحو 10.3 أمتار — وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى لارتفاع السحب في مضخات الشفط.
الأسئلة الشائعة
هل أستخدم الضغط النسبي أم المطلق؟ استخدم ما تتطلبه مسألتك؛ فالضغط النسبي يعطي الارتفاع بالنسبة إلى الضغط الجوي، بينما يعطي الضغط المطلق الارتفاع بالنسبة إلى الخلاء التام.
ما قيمة الجاذبية التي يجب استخدامها؟ الجاذبية القياسية على الأرض هي 9.81 م/ث²؛ عدّلها لمواقع أخرى أو لكواكب مختلفة عند الحاجة.
هل يمكنني استخدام وحدات أخرى؟ المعادلة متّسقة الوحدات في النظام الدولي (SI). إذا أدخلت الضغط بالباسكال والكثافة بالكغ/م³ والجاذبية بالم/ث²، فسيكون الناتج بالأمتار.
