ضغط

رياضياً: ^{[ 4 ]}$${\displaystyle p={\frac {F}{A}},{\text{ or }}P={\frac {F}{A}},}$$ أين:

• ${\displaystyle p}$هو الضغط،
• ${\displaystyle F}$هي مقدار القوة العمودية ،
• ${\displaystyle A}$هي مساحة السطح عند التلامس.

الضغط كمية قياسية . وهو يربط عنصر مساحة المتجه (متجه عمودي على السطح) بالقوة العمودية المؤثرة عليه. الضغط هو ثابت التناسب القياسي الذي يربط هذين المتجهين العموديين. $${\displaystyle d\mathbf {F} _{n}=-p\,d\mathbf {A} =-p\,\mathbf {n} \,dA.}$$

تأتي الإشارة السالبة من الاصطلاح القائل بأن القوة تُعتبر باتجاه عنصر السطح، بينما يشير متجه العمودي إلى الخارج. وتكمن أهمية هذه المعادلة في أنه لأي سطح S ملامس للسائل، فإن القوة الكلية التي يؤثر بها السائل على ذلك السطح هي التكامل السطحي للطرف الأيمن من المعادلة أعلاه على السطح S.

من غير الصحيح (مع أنه شائع نوعًا ما) القول بأن "الضغط موجه في اتجاه كذا وكذا". فالضغط، ككمية قياسية، ليس له اتجاه. القوة المحددة بالعلاقة السابقة مع الكمية لها اتجاه، أما الضغط فليس له اتجاه. إذا غيرنا اتجاه عنصر السطح، يتغير اتجاه القوة العمودية تبعًا لذلك، لكن الضغط يبقى كما هو.

يتوزع الضغط على الحدود الصلبة أو عبر مقاطع عشوائية من المائع عمودية على هذه الحدود أو المقاطع عند كل نقطة. وهو مُعامل أساسي في الديناميكا الحرارية ^، وهو مُرافق للحجم . [ ^{5 ]} ويُعرَّف بأنه مُشتق الطاقة الداخلية للنظام: ^{[ 6 ]}

$${\displaystyle p=-\left({\frac {\partial U}{\partial V}}\right)_{S,N},}$$

أين:

• ${\displaystyle U}$هي الطاقة الداخلية،
• ${\displaystyle V}$حجم النظام،
• تشير الرموز السفلية إلى أن المشتقة محسوبة عند إنتروبيا ثابتة (${\displaystyle S}$) وعدد الجسيمات (${\displaystyle N}$).

وحدة الضغط في النظام الدولي للوحدات هي الباسكال (Pa)، وتساوي نيوتن واحد لكل متر مربع (N/m² ^أو kg·m⁻¹ ^· s⁻² ⁾ . أُضيف هذا الاسم للوحدة في عام 1971؛ ^{[ 7 ]} قبل ذلك، كان الضغط في النظام الدولي للوحدات يُعبر عنه بالنيوتن لكل متر مربع.

تُستخدم وحدات ضغط أخرى، مثل رطل لكل بوصة مربعة (lbf/in² ⁾ وبار ، بشكل شائع. وحدة الضغط في نظام CGS هي الباري (Ba)، وتساوي 1  داين·سم⁻² ^أو 0.1  باسكال. يُعبّر عن الضغط أحيانًا بوحدات غرام-قوة أو كيلوغرام-قوة لكل سنتيمتر مربع ("غ/سم² ^" أو "كغ/سم² " ) وما شابه، دون تحديد وحدات القوة بدقة. لكن استخدام مصطلحات كيلوغرام، غرام، كيلوغرام-قوة، أو غرام-قوة (أو رموزها) كوحدات للقوة غير مُستحب في النظام الدولي للوحدات (SI). الضغط الجوي التقني (رمزه: at) يساوي 1 ^كغ /سم² ⁽ 98.0665 كيلو باسكال، أو 14.223 رطل /بوصة مربعة).   

يرتبط الضغط بكثافة الطاقة ، ويمكن التعبير عنه بوحدات مثل الجول لكل متر مكعب (J/m³ ^، والتي تساوي باسكال). رياضياً: $${\displaystyle p={\frac {F\cdot {\text{المسافة}}}{A\cdot {\text{المسافة}}}}={\frac {\text{الشغل}}{\text{الحجم}}}={\frac {\text{الطاقة (جول)}}{{\text{الحجم }}({\text{م^{3})}}.}$$

يفضل بعض خبراء الأرصاد الجوية استخدام الهكتوباسكال (hPa) لقياس الضغط الجوي، وهو ما يعادل وحدة المليبار (mbar) القديمة. وتُقاس الضغوط المماثلة بالكيلوباسكال (kPa) في معظم المجالات الأخرى، باستثناء الطيران حيث يشيع استخدام البادئة "هكتو". ولا تزال بوصة الزئبق مستخدمة في الولايات المتحدة. ويقيس علماء المحيطات عادةً الضغط تحت الماء بالديسيبار (dbar) لأن الضغط في المحيط يزداد بمقدار ديسيبار واحد تقريبًا لكل متر من العمق.

يُعدّ الضغط الجوي القياسي ( atm) قيمة ثابتة معروفة. وهو يُعادل تقريبًا ضغط الهواء النموذجي عند مستوى سطح البحر المتوسط ​​للأرض ، ويُعرَّف على النحو التالي:101325 باسكال  (توصي IUPAC بهذه القيمة )100000 باسكال  ، ولكن قبل عام 1982 كانت القيمةكان يُستخدم عادةً 101325 باسكال  (= 1 ضغط جوي ). ^{[ 8 ]}

نظرًا لأن الضغط يُقاس عادةً بقدرته على إزاحة عمود من السائل في المانومتر ، يُعبّر عنه غالبًا بعمق سائل معين (مثل سنتيمترات الماء ، أو ملليمترات الزئبق، أو بوصات الزئبق ). يُعد الزئبق (Hg) والماء الخيارين الأكثر شيوعًا ؛ فالماء غير سام ومتوفر بكثرة، بينما تسمح كثافة الزئبق العالية باستخدام عمود أقصر (وبالتالي مانومتر أصغر) لقياس ضغط معين. يُعطى الضغط الذي يُمارسه عمود من السائل بارتفاع h وكثافة ρ بمعادلة الضغط الهيدروستاتيكي p = ρgh ، حيث g هي تسارع الجاذبية الأرضية . قد تختلف كثافة السائل والجاذبية المحلية من قراءة إلى أخرى تبعًا لعوامل محلية، لذا فإن ارتفاع عمود السائل لا يُحدد الضغط بدقة.

عند استخدام ملليمترات الزئبق (أو بوصات الزئبق) اليوم، فإن هذه الوحدات لا تستند إلى عمود زئبقي مادي، بل تم تحديدها بدقة لتُعبّر عنها بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI). ^{[ 9 ]} يُعادل ملليمتر واحد من الزئبق تقريبًا تورًا واحدًا . أما الوحدات المائية، فلا تزال تعتمد على كثافة الماء، وهي كمية مُقاسة وليست مُحددة. ولا تزال هذه الوحدات المانومترية مستخدمة في العديد من المجالات. يُقاس ضغط الدم بملليمترات (أو سنتيمترات) الزئبق في معظم أنحاء العالم، ولا يزال قياس ضغط الرئة بسنتيمترات الماء شائعًا.

يستخدم الغواصون تحت الماء وحدات قياس الضغط بالمتر (msw أو MSW) والقدم (fsw أو FSW)، وهذه هي وحدات قياس الضغط المستخدمة لقياس التعرض للضغط في غرف الغوص وأجهزة الكمبيوتر الشخصية لإزالة الضغط .

يُعطى ضغط المقياس عادةً بوحدات مُلحقة بالحرف "g"، مثل "kPag" أو "barg" أو "psig"، وتُضاف أحيانًا اللاحقة "a" إلى وحدات قياس الضغط المطلق، مثل "kPaa" أو "psia". مع ذلك، يُوصي المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا ، لتجنب الالتباس، بتطبيق أي مُعدِّلات على الكمية المقاسة بدلًا من وحدة القياس. ^{[ 10 ]} على سبيل المثال، " p _g = 100 psi" بدلًا من " p = 100 psig" .

يتم التعبير عن الضغط التفاضلي بوحدات مع إضافة "d"؛ هذا النوع من القياس مفيد عند النظر في أداء منع التسرب أو ما إذا كان الصمام سيفتح أو يغلق.

تشمل وحدات الضغط الشائعة حاليًا أو سابقًا ما يلي:

• الغلاف الجوي (atm)
• وحدات قياس الضغط:
  • السنتيمتر، والبوصة، والمليمتر (تور)، والميكرومتر (ملي تور، ميكرون) من الزئبق،
  • ارتفاع عمود الماء المكافئ، بما في ذلك المليمتر (مم H₂ O),سنتيمتر(سمH₂₀ )، متر،بوصة، وقدم من الماء؛
• الوحدات الإمبراطورية والوحدات التقليدية:
  • الكيب ، قوة الطن القصيرة ، قوة الطن الطويلة ، قوة الرطل ، قوة الأونصة ، والباوندال لكل بوصة مربعة،
  • قوة الطن القصيرة وقوة الطن الطويلة لكل بوصة مربعة،
  • مياه البحر (fsw) المستخدمة في الغوص تحت الماء، وخاصة فيما يتعلق بالتعرض لضغط الغوص وتخفيف الضغط ؛
• الوحدات المترية غير التابعة للنظام الدولي للوحدات:
  • بار ، ديسيبار ، مليبار
    • متر من مياه البحر (msw)، يستخدم في الغوص تحت الماء، وخاصة فيما يتعلق بالتعرض لضغط الغوص وتخفيف الضغط .
  • قوة كيلوغرام، أو كيلوبوند، لكل سنتيمتر مربع ( الجو التقني )،
  • قوة الغرام وقوة الطن (قوة الطن المتري) لكل سنتيمتر مربع،
  • باري ( داين لكل سنتيمتر مربع)،
  • قوة بالكيلوغرام وقوة بالطن لكل متر مربع،
  • ستين لكل متر مربع ( قطعة ).

كمثال على اختلاف الضغوط، يمكن الضغط بإصبع على جدار دون ترك أي أثر دائم؛ بينما يمكن للإصبع نفسه أن يضغط بدبوس ليُلحق الضرر بالجدار بسهولة. على الرغم من أن القوة المؤثرة على السطح متساوية، إلا أن الدبوس يُطبّق ضغطًا أكبر لأن رأسه يُركّز تلك القوة في مساحة أصغر. ينتقل الضغط إلى حدود المواد الصلبة أو عبر أجزاء عشوائية من السائل عمودية على هذه الحدود أو الأجزاء عند كل نقطة. على عكس الإجهاد ، يُعرَّف الضغط بأنه كمية قياسية . يُطلق على التدرج السالب للضغط اسم كثافة القوة . ^{[ 11 ]}

مثال آخر هو السكين. عند استخدام الحافة المسطحة، تتوزع القوة على مساحة سطح أكبر، مما ينتج عنه ضغط أقل، وبالتالي لن تقطع السكين. أما عند استخدام الحافة الحادة، ذات مساحة السطح الأصغر، فينتج ضغط أكبر، فتقطع السكين بسلاسة. هذا مثال على تطبيق عملي للضغط. ^{[ 12 ]}

بالنسبة للغازات، يُقاس الضغط أحيانًا ليس كضغط مطلق ، بل كنسبة إلى الضغط الجوي ؛ وتُسمى هذه القياسات بالضغط النسبي . مثال على ذلك ضغط الهواء في إطار السيارة ، والذي قد يُقال إنه " 220 كيلو باسكال (32 رطل لكل بوصة مربعة) "، ولكنه في الواقع أعلى من الضغط الجوي بمقدار 220 كيلو باسكال (32 رطل لكل بوصة مربعة). وبما أن الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر يبلغ حوالي 100 كيلو باسكال (14.7 رطل لكل بوصة مربعة)، فإن الضغط المطلق في الإطار يبلغ حوالي 320 كيلو باسكال (46 رطل لكل بوصة مربعة) . في الكتابة التقنية، يُكتب هذا " ضغط نسبي قدره 220 كيلو باسكال (32 رطل لكل بوصة مربعة) ".          

في حال ضيق المساحة، كما هو الحال في مقاييس الضغط ، ولوحات البيانات ، وتسميات الرسوم البيانية، وعناوين الجداول، يُسمح باستخدام مُعدِّل بين قوسين، مثل "كيلو باسكال (مقياس )" أو "كيلو باسكال (مطلق)". ^{[ 13 ]} في الأعمال الفنية غير المعتمدة على النظام الدولي للوحدات ، يُكتب ضغط المقياس البالغ 32 رطل لكل بوصة مربعة (220 كيلو باسكال) أحيانًا على النحو التالي: "32 رطل لكل بوصة مربعة"، والضغط المطلق على النحو التالي: "32 رطل لكل بوصة مربعة"، مع أن الطرق الأخرى الموضحة أعلاه، والتي تتجنب إضافة أحرف إلى وحدة الضغط، هي الأفضل. ^{[ 10 ]}    

يُعدّ ضغط القياس المقياسَ الأمثل للضغط عند دراسة الإجهاد الواقع على خزانات التخزين ومكونات أنابيب أنظمة السوائل. مع ذلك، عند حساب خصائص معادلة الحالة، كالكثافات أو تغيراتها، يجب التعبير عن الضغوط بقيمها المطلقة. على سبيل المثال، إذا كان الضغط الجوي 100 كيلو باسكال (15 رطل /بوصة مربعة) ، فإنّ غازًا (كالهيليوم) عند ضغط 200 كيلو باسكال (29 رطل/بوصة مربعة) (ضغط قياس ) ( 300 كيلو باسكال أو 44 رطل/بوصة مربعة [قيمة مطلقة]) يكون أكثر كثافة بنسبة 50% من نفس الغاز عند ضغط 100 كيلو باسكال (15 رطل/بوصة مربعة) (ضغط قياس ) ( 200 كيلو باسكال أو 29 رطل/بوصة مربعة [قيمة مطلقة]). بالتركيز على قيم القياس، قد يُستنتج خطأً أن كثافة العينة الأولى ضعف كثافة الثانية.          

في حالة الغاز الساكن ، لا يبدو الغاز ككل متحركًا. مع ذلك، فإن جزيئاته الفردية في حركة عشوائية مستمرة . ونظرًا لوجود عدد هائل من الجزيئات، ولأن حركتها عشوائية في جميع الاتجاهات، لا تُكتشف أي حركة. عندما يكون الغاز محصورًا جزئيًا على الأقل (أي غير حر في التمدد السريع)، فإنه يُظهر ضغطًا هيدروستاتيكيًا . يمكن تحقيق هذا الحصر إما باستخدام وعاء مادي، أو في مجال جاذبية كتلة كبيرة، مثل كوكب، وهو ما يُعرف بالضغط الجوي .

في حالة الغلاف الجوي للكواكب ، فإن قوة تدرج الضغط للغاز الذي يدفع للخارج من الضغط العالي والارتفاعات المنخفضة إلى الضغط المنخفض والارتفاعات العالية تتوازن مع قوة الجاذبية ، مما يمنع الغاز من الانتشار في الفضاء الخارجي ويحافظ على التوازن الهيدروستاتيكي .

في وعاء مادي، ينشأ ضغط الغاز من اصطدام جزيئاته بجدران الوعاء. يمكن أن تتواجد جدران الوعاء في أي مكان داخل الغاز، وتبقى القوة المؤثرة على وحدة المساحة (الضغط) ثابتة. إذا صُغِّر الوعاء إلى نقطة متناهية الصغر (وهو ما يقلّ كلما اقتربنا من المقياس الذري)، فسيظل للضغط قيمة واحدة عند تلك النقطة. لذلك، يُعدّ الضغط كمية قياسية، وليس كمية متجهة. له مقدار، لكن ليس له اتجاه. تؤثر قوة الضغط في جميع الاتجاهات عند نقطة داخل الغاز. أما على سطح الغاز، فتؤثر قوة الضغط عموديًا (بزاوية قائمة) على السطح. ^{[ 14 ]}

الكمية ذات الصلة الوثيقة هي موتر الإجهاد σ ، الذي يربط قوة المتجه${\displaystyle \mathbf {F} }$إلى منطقة المتجهات${\displaystyle \mathbf {A} }$عن طريق العلاقة الخطية${\displaystyle \mathbf {F} =\sigma \mathbf {A} }$.

يمكن التعبير عن هذا الموتر كمجموع موتر الإجهاد اللزج مطروحًا منه الضغط الهيدروستاتيكي. يُطلق أحيانًا على معكوس موتر الإجهاد اسم موتر الضغط، ولكن في ما يلي، سيشير مصطلح "الضغط" فقط إلى الضغط القياسي. ^{[ 15 ]}

وفقًا لنظرية النسبية العامة ، يزيد الضغط من قوة مجال الجاذبية (انظر موتر الإجهاد والطاقة )، ​​وبالتالي يُضاف إلى سبب الجاذبية الناتج عن تفاعل الكتلة والطاقة . هذا التأثير غير ملحوظ عند الضغوط العادية، ولكنه ذو أهمية في النجوم النيوترونية ، على الرغم من عدم اختباره تجريبيًا. ^{[ 16 ]}

ضغط المائع هو في أغلب الأحيان الإجهاد الانضغاطي عند نقطة ما داخل المائع . (يشير مصطلح المائع إلى كل من السوائل والغازات - انظر أدناه لمزيد من المعلومات حول ضغط السوائل أو ضغط الغازات تحديدًا ). ​​يحدث ضغط المائع في إحدى الحالتين التاليتين:

• حالة مفتوحة تسمى "تدفق القناة المفتوحة"، على سبيل المثال المحيط أو حمام السباحة أو الغلاف الجوي.
• حالة مغلقة، تسمى "قناة مغلقة"، على سبيل المثال خط المياه أو خط الغاز.

يمكن عادةً تقريب الضغط في الظروف المفتوحة بالضغط في الظروف الساكنة (حتى في المحيط حيث توجد الأمواج والتيارات)، لأن الحركة تُحدث تغييرات طفيفة جدًا في الضغط. تتوافق هذه الظروف مع مبادئ سكون الموائع . يُطلق على الضغط عند أي نقطة معينة من مائع ساكن اسم الضغط الهيدروستاتيكي .

تُصنف الأجسام المغلقة للسوائل إلى نوعين: "ساكنة"، عندما يكون السائل غير متحرك، و"ديناميكية"، عندما يكون السائل قابلاً للحركة كما في الأنابيب أو عن طريق ضغط فجوة هوائية في وعاء مغلق. ويخضع الضغط في الظروف المغلقة لمبادئ ديناميكا الموائع .

تُعزى مفاهيم ضغط الموائع بشكل أساسي إلى اكتشافات بليز باسكال ودانيال برنولي . يمكن استخدام معادلة برنولي في أي حالة تقريبًا لتحديد الضغط عند أي نقطة في المائع. تفترض المعادلة بعض الافتراضات حول المائع، مثل كونه مثاليًا ^{[ 17 ]} وغير قابل للانضغاط. ^{[ 17 ]} المائع المثالي هو مائع لا يوجد فيه احتكاك، وهو عديم اللزوجة ^{[ 17 ]} ( لزوجة صفرية ). ^{[ 17 ]} معادلة جميع نقاط نظام مملوء بمائع ثابت الكثافة هي ^{[ 18 ]}$${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+{\frac {v^{2}}{2g}}+z=\mathrm {const} ,}$$

أين:

• p ، ضغط السائل،
• ${\displaystyle {\gamma }}$= ρg ، الكثافة × تسارع الجاذبية هو الوزن النوعي (الحجمي) للسائل، ^{[ 17 ]}
• v ، سرعة السائل،
• g ، تسارع الجاذبية الأرضية ،
• الارتفاع (z )
• ${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}}$، رأس الضغط،
• ${\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}}$، سرعة الرأس.

إن ضغوط الانفجار أو الاحتراق السريع هي نتيجة اشتعال الغازات المتفجرة ، والضباب، ومعلقات الغبار/الهواء، في الأماكن غير المحصورة والمحصورة.

على الرغم من أن الضغوط إيجابية بشكل عام، إلا أن هناك العديد من المواقف التي قد تواجه فيها ضغوطًا سلبية:

• عند التعامل مع الضغوط النسبية (القياسية )، على سبيل المثال، يمكن وصف ضغط مطلق قدره 80 كيلو باسكال بأنه ضغط قياس قدره -21 كيلو باسكال (أي أقل بـ 21 كيلو باسكال من الضغط الجوي البالغ 101 كيلو باسكال). فعلى سبيل المثال، يُعد تخفيف الضغط البطني إجراءً طبيًا يُستخدم في التوليد ، حيث يُطبَّق ضغط قياس سلبي بشكل متقطع على بطن المرأة الحامل.    
• الضغوط المطلقة السالبة ممكنة. وهي في الواقع توتر ، ويمكن تعريض كل من المواد الصلبة والسائلة لضغط مطلق سالب عن طريق سحبها. ^{[ 19 ]} على المستوى المجهري، تتفاعل جزيئات المواد الصلبة والسائلة بقوى تجاذب تتغلب على الطاقة الحركية الحرارية، مما يسمح بتحمل قدر من التوتر. أما من الناحية الديناميكية الحرارية، فإن المادة الصلبة تحت ضغط سالب تكون في حالة شبه مستقرة ، وتكون هشة بشكل خاص في حالة السوائل حيث تشبه حالة الضغط السالب التسخين الفائق وتكون عرضة للتجويف بسهولة . ^{[ 20 ]} في بعض الحالات، يمكن تجنب التجويف والحفاظ على الضغوط السالبة إلى أجل غير مسمى، ^{[ 20 ]} على سبيل المثال، لوحظ أن الزئبق السائل يتحمل ضغطًا مطلقًا سالبًا يصل إلى-425  ضغط جوي في أوعية زجاجية نظيفة. ^{[ 21 ]} يُعتقد أن الضغوط السائلة السلبية تلعب دورًا في صعود العصارة في النباتات التي يزيد طولها عن 10 أمتار ( الضغط  الجوي للماء). ^{[ 22 ]}
• يمكن أن يخلق تأثير كازيمير قوة جذب صغيرة بسبب التفاعلات مع طاقة الفراغ ؛ وتسمى هذه القوة أحيانًا "ضغط الفراغ" (لا ينبغي الخلط بينها وبين ضغط المقياس السلبي للفراغ).
• بالنسبة للإجهادات غير المتجانسة في الأجسام الصلبة، وبحسب كيفية اختيار اتجاه السطح، قد يكون لتوزيع القوى نفسه مركبة إجهاد موجبة على طول أحد محاور السطح ، ومركبة إجهاد سالبة على طول محور سطح آخر. ويُعرَّف الضغط حينها بأنه متوسط ​​الإجهادات الرئيسية الثلاثة.
  • تكون الإجهادات في المجال الكهرومغناطيسي غير متساوية الخواص بشكل عام، حيث يكون الإجهاد العمودي على عنصر سطحي واحد ( الإجهاد العمودي ) سالبًا، وموجبًا بالنسبة للعناصر السطحية العمودية على هذا العنصر.
• في علم الكونيات ، تخلق الطاقة المظلمة كمية صغيرة جدًا ولكنها ذات أهمية كونية من الضغط السلبي، مما يؤدي إلى تسريع توسع الكون .

ضغط الركود هو الضغط الذي يمارسه السائل عندما يُجبر على التوقف عن الحركة. وبالتالي، على الرغم من أن السائل المتحرك بسرعة عالية يكون له ضغط سكوني أقل ، إلا أنه قد يكون له ضغط ركود أعلى عندما يُجبر على التوقف. يرتبط الضغط السكوني وضغط الركود بالعلاقة التالية: $${\displaystyle p_{0}={\frac {1}{2}}\rho v^{2}+p}$$ أين

• ${\displaystyle p_{0}}$هو ضغط الركود ،
• ${\displaystyle \rho }$الكثافة،
• ${\displaystyle v}$هي سرعة التدفق،
• ${\displaystyle p}$هو الضغط الساكن.

يمكن قياس ضغط سائل متحرك باستخدام أنبوب بيتوت ، أو أحد أنواعه المختلفة مثل مسبار كيل أو مسبار كوبرا ، الموصول بجهاز قياس الضغط . وبحسب موقع فتحات الدخول في المسبار، يمكنه قياس الضغوط الساكنة أو ضغوط الركود.

يوجد نظير ثنائي الأبعاد للضغط - القوة الجانبية لكل وحدة طول مطبقة على خط عمودي على القوة.

يُرمز إلى ضغط السطح بالرمز π : $${\displaystyle \pi ={\frac {F}{l}}}$$

توضيح: لا يتم تقييم التعبير إلى الثابت باي (π).

وتتشابه خصائصها مع الضغط ثلاثي الأبعاد. ويمكن دراسة خصائص المواد الكيميائية السطحية بقياس منحنيات الضغط/المساحة، باعتبارها النظير ثنائي الأبعاد لقانون بويل ، πA = k ، عند درجة حرارة ثابتة.

يُعد التوتر السطحي مثالاً آخر على الضغط السطحي، ولكن بإشارة معكوسة، لأن "التوتر" هو عكس "الضغط".

في الغاز المثالي ، لا تمتلك الجزيئات حجماً ولا تتفاعل مع بعضها. ووفقاً لقانون الغاز المثالي ، يتناسب الضغط طردياً مع درجة الحرارة والكمية، وعكسياً مع الحجم. $${\displaystyle p={\frac {nRT}{V}},}$$ أين:

• p هو الضغط المطلق للغاز،
• n هي كمية المادة ،
• T هي درجة الحرارة المطلقة،
• V هو الحجم،
• R هو ثابت الغاز المثالي .

تُظهر الغازات الحقيقية اعتمادًا أكثر تعقيدًا على متغيرات الحالة. ^{[ 23 ]}

ضغط البخار هو ضغط البخار في حالة توازن ديناميكي حراري مع أطواره المكثفة في نظام مغلق. تميل جميع السوائل والمواد الصلبة إلى التبخر والتحول إلى الحالة الغازية، وتميل جميع الغازات إلى التكثف مرة أخرى إلى حالتها السائلة أو الصلبة.

نقطة غليان السائل عند الضغط الجوي (وتُعرف أيضًا بنقطة الغليان العادية ) هي درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط البخار مع الضغط الجوي المحيط. مع أي زيادة طفيفة في هذه الدرجة، يصبح ضغط البخار كافيًا للتغلب على الضغط الجوي ورفع السائل لتكوين فقاعات بخارية داخل كتلة المادة. يتطلب تكوين الفقاعات في أعماق السائل ضغطًا أعلى، وبالتالي درجة حرارة أعلى، لأن ضغط السائل يزداد فوق الضغط الجوي مع ازدياد العمق.

يُطلق على ضغط البخار الذي يساهم به مكون واحد في الخليط في الضغط الكلي في النظام اسم ضغط البخار الجزئي .

عندما يسبح شخص تحت الماء، يشعر بضغط الماء على طبلة أذنه. وكلما زاد عمق السباحة، زاد الضغط. ويعود هذا الضغط إلى وزن الماء فوق الشخص. فكلما زاد العمق، زاد الماء فوقه، وبالتالي زاد الضغط. ويعتمد الضغط الذي يمارسه السائل على عمقه.

يعتمد ضغط السائل أيضًا على كثافته. فإذا غُمر شخص في سائل أكثر كثافة من الماء، فسيكون الضغط أكبر تبعًا لذلك. لذا، يمكننا القول إن العمق والكثافة وضغط السائل تتناسب طرديًا. ويُعبَّر عن الضغط في سائل ذي كثافة منتظمة بالصيغة التالية: $${\displaystyle p=\rho gh,}$$ أين:

• p هو ضغط السائل،
• ρ هي كثافة السائل،
• g هو تسارع الجاذبية الأرضية،
• يمثل h العمق داخل السائل.

ويمكن التعبير عن نفس الصيغة بطريقة أخرى كما يلي: $${\displaystyle p={\text{الكثافة}}\times {\text{التسارع الجاذبي}}\times {\text{العمق}}.}$$

يعتمد الضغط الذي يُمارسه السائل على جوانب وقاع وعاء على كثافته وعمقه. فإذا أُهمل الضغط الجوي، يكون ضغط السائل على القاع ضعف ما هو عليه عند ضعف العمق؛ وعند ثلاثة أضعاف العمق، يكون ضغط السائل ثلاثة أضعاف؛ وهكذا. أو إذا كانت كثافة السائل ضعفين أو ثلاثة أضعاف، فإن ضغط السائل يكون ضعفين أو ثلاثة أضعاف ما هو عليه عند أي عمق مُحدد. السوائل عمليًا غير قابلة للانضغاط، أي أن حجمها لا يتغير تقريبًا بتغير الضغط (ينخفض ​​حجم الماء بمقدار 50 جزءًا من المليون فقط من حجمه الأصلي لكل زيادة في الضغط الجوي). وبالتالي، باستثناء التغيرات الطفيفة الناتجة عن درجة الحرارة، تكون كثافة سائل معين ثابتة عمليًا عند جميع الأعماق.

يجب مراعاة الضغط الجوي المؤثر على سطح السائل عند محاولة حساب الضغط الكلي المؤثر عليه. إذن، الضغط الكلي للسائل يساوي الضغط الجوي مضروبًا في الضغط الجوي. عندما يكون هذا التمييز مهمًا، يُستخدم مصطلح " الضغط الكلي" . أما في غير ذلك، فإن الحديث عن ضغط السائل يشير إلى الضغط دون مراعاة الضغط الجوي الموجود عادةً.

لا يعتمد الضغط على كمية السائل الموجودة. فالحجم ليس العامل المهم، بل العمق. يعتمد متوسط ​​ضغط الماء المؤثر على السد على متوسط ​​عمق الماء، وليس على حجم الماء المحتجز. على سبيل المثال، تُمارس بحيرة واسعة ولكنها ضحلة بعمق 3 أمتار (10 أقدام) نصف متوسط ​​الضغط الذي تُمارسه بركة صغيرة بعمق 6 أمتار (20 قدمًا) . ( ستكون القوة الكلية المؤثرة على السد الأطول أكبر، نظرًا لكبر مساحة السطح الكلية التي يؤثر عليها الضغط. ولكن بالنسبة لجزء معين من كل سد بعرض 1.5 متر (5 أقدام ) ، فإن الماء بعمق 3 أمتار (10 أقدام) سيُمارس ربع القوة التي يُمارسها الماء بعمق 6.1 متر (20 قدمًا) ). سيشعر الشخص بنفس الضغط سواءً غُمر رأسه مترًا واحدًا تحت سطح الماء في بركة صغيرة أو على نفس العمق في وسط بحيرة كبيرة.         

إذا احتوت أربع مزهريات متصلة على كميات مختلفة من الماء، ولكنها جميعًا مملوءة إلى أعماق متساوية، فإن سمكة مغمورة رأسها بضعة سنتيمترات تحت سطح الماء ستتعرض لضغط ماء متساوٍ في جميع المزهريات. إذا سبحت السمكة بضعة سنتيمترات أعمق، سيزداد الضغط عليها مع العمق، وسيظل متساويًا بغض النظر عن المزهرية التي توجد فيها. إذا سبحت السمكة إلى القاع، سيزداد الضغط، ولكن لا فرق في أي مزهرية توجد. جميع المزهريات مملوءة إلى أعماق متساوية، لذا فإن ضغط الماء متساوٍ في قاع كل مزهرية، بغض النظر عن شكلها أو حجمها. إذا كان ضغط الماء في قاع مزهرية ما أكبر من ضغط الماء في قاع مزهرية مجاورة، فإن الضغط الأكبر سيدفع الماء جانبًا ثم إلى أعلى في المزهرية المجاورة إلى مستوى أعلى حتى يتساوى الضغط في القاع. الضغط يعتمد على العمق، وليس على الحجم، لذلك هناك سبب يجعل الماء يسعى إلى مستواه الخاص.

بإعادة صياغة هذه المعادلة كمعادلة طاقة، تكون الطاقة لكل وحدة حجم في سائل مثالي غير قابل للانضغاط ثابتة في جميع أنحاء الوعاء. عند سطح سائل ساكن في وعاء، تكون طاقة الوضع التثاقلية كبيرة، لكن ضغط السائل منخفض. في قاع الوعاء، تتحول كل طاقة الوضع التثاقلية إلى ضغط. يتغير مُركّبا الطاقة خطيًا مع العمق، لذا فإن مجموع الضغط وطاقة الوضع التثاقلية لكل وحدة حجم يكون ثابتًا في جميع أنحاء حجم السائل. ^{[ 24 ]} وحدات الضغط تُعادل الطاقة لكل وحدة حجم. (في النظام الدولي للوحدات، الباسكال يُعادل الجول لكل متر مكعب). رياضيًا، يُوصف ذلك بمعادلة برنولي ، حيث يكون فرق السرعة صفرًا، وتكون المقارنات لكل وحدة حجم في الوعاء $${\displaystyle {\frac {p}{\gamma }}+z=\mathrm {const} .}$$

المصطلحات لها نفس المعنى الوارد في قسم ضغط السوائل .

$${\displaystyle P={\frac {p}{\rho _{0}}}}$$ هو الضغط الحركي، حيث${\displaystyle p}$هو الضغط و${\displaystyle \rho _{0}}$كثافة كتلة ثابتة. وحدة الضغط ( P) في النظام الدولي للوحدات هي م² ^/ ث² ^. يُستخدم الضغط الحركي بنفس طريقة استخدام اللزوجة الحركية.${\displaystyle \nu }$من أجل حساب معادلة نافيير-ستوكس دون إظهار الكثافة بشكل صريح${\displaystyle \rho _{0}}$.

الضغط المعمم هو مفهوم فيزيائي يصف مجموعة ديناميكية حرارية لجميع العوامل التي تُنتج نفس الانفعال الحجمي في مادة ما. وقد طُرح هذا المفهوم في ورقة بحثية نُشرت عام 2022 في مجلة Physical Review B من قِبل مجموعة لي لي في جامعة سيتشوان. ^{[ 26 ]}

يستلهم هذا الإطار مبدأ التكافؤ في نظرية النسبية العامة لأينشتاين، ويهدف إلى توحيد مصادر الإجهاد الحجمي المختلفة. وفي هذا السياق، يمكن اعتبار القوى الدافعة المختلفة - كالضغط الكيميائي والضغط الميكانيكي - متكافئة إذا ولّدت نفس مقدار الإجهاد الحجمي.

استنادًا إلى نموذج الإجهاد والانفعال، تم اشتقاق معادلة حالة في ظل ظروف الضغط المعمم. وتم فحص النظرية بشكل أعمق باستخدام سبيكة أشباه الموصلات الثلاثية AlₓGa₁₋ₓN _{كدراسة حالة} . ^{[ 26 ]} وقد ذُكر أن نظام السبيكة ومواده الطرفية المقابلة تُظهر نقاط تحول طورية متطابقة عند التعبير عنها بدلالة الضغط المعمم .