Paine
Paine (tunnus p) on suure, joka ilmaisee pinta-alayksikköön kohdistuvaa kohtisuoraa voimaa. Matemaattisesti paine formula_1 ilmaistaan muodossa
jossa:
Nesteille hydrostaattinen paine aiheutuu painovoiman kohdistumisesta nesteeseen. Hydrostaattinen paine formula_1 voidaan merkitä muodossa
jossa:
SI-järjestelmässä paineen yksikkö on newton neliömetriä kohti (1 N/m), jolla on nimi pascal (Pa). Sen kerrannaisista käytetään varsinkin ilmatieteessä yleisimmin hehtopascalia (hPa), joka on 100 pascalia.
Pascalin ohella paineelle on varsinkin aikaisemmin käytetty myös seuraavia yksiköitä:
Yksiköiden vastaavuus karkeasti käytännön mittauksissa:
1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa = 1000 hPa
1 bar ≈ 1 at = 1 kp/cm (vastaa 10 000 mmvp)
1 bar ≈ 1 atm (vastaa 760 mmHg)
1 bar ≈ 750 mmHg
1 bar ≈ 14,5 psi
Kineettisen kaasuteorian mukaan kaasun paineen synty aiheutuu hiukkasten (atomit, molekyylit yms.) törmäilystä pintaan. Törmätessään ne antavat pintaan liikemääräimpulssin, jonka ansiosta kappale alkaisi liikkua partikkeleista poispäin. Esimerkiksi ilmakehässä oleva esine ei lähde liikkumaan mihinkään suuntaan, koska sen joka puolella on ilmamolekyylejä, jotka kaikki tönivät sitä poispäin ja kumoavat toistensa vaikutuksen.
Jos tämän ilmakehässä olevan kappaleen sisällä ei olisi ilmamolekyylejä niin tiheästi kuin sen ympärillä, ei sisällä olevien molekyylien kappaleen seinämien sisäpintoihin aiheuttama paine pystyisi kumoamaan ulkopuolella olevien ilmamolekyylien aiheuttamaa painetta, jolloin kappale puristuisi kasaan, jos seinämät eivät kestäisi paine-eron aiheuttamaa voimaa.
Jokapäiväisessä kielenkäytössä paineella tarkoitetaan toisinaan ylipainetta tai alipainetta, eli erotusta ympäröivän ilmakehän paineeseen. Monet paineen mittausmenetelmät, kuten U-putki, mittaavat juuri tätä erotusta. Mm. autonrenkaiden paine ilmoitetaan ja mitataan edelleen säännöllisesti ylipaineena. Nk. absoluuttista painetta voidaan tarvittaessa merkitä mittayksikön alaviitteellä ”abs”.
Ylipaine tarkoittaa kohteen suurempaa painetta verrattuna ympäristöön. Kohde voi olla eristetty ympäristöstään, jolloin ylipaine säilyy. Esimerkiksi kaasupullossa voidaan säilyttää kaasua ylipaineessa. Tällöin kaasu vie pienemmän tilan kuin normaalipaineessa. Ylipaineventtiili (yleinen nimitys myös varoventtiili) avautuu, kun suljetun tilan paine kohoaa säädetyn rajan yli verrattuna ulkoiseen paineeseen.
Eristämätöntä ylipainetta voi olla kaasuvirtauksissa. Rajaamaton ylipaine pyrkii normalisoitumaan siten, että kohteesta virtaa ympäristöön kaasua kunnes erot tasoittuvat (saturaatio).
Lääketieteessä tunnetaan ylipainehengitys vaativana tehohoitomuotona.
Alipaine tarkoittaa kohteen pienempää painetta verrattuna ympäristöön. Kohde voi olla eristetty ympäristöstään, jolloin alipaine säilyy. Eristämätöntä alipainetta voi olla kaasuvirtauksissa. Rajaamaton alipaine pyrkii normalisoitumaan siten, että ympäristöstä virtaa kaasua kunnes erot tasoittuvat (saturaatio).
"Alipaineventtiili" on tekninen turvalaite, joka avautuu, kun suljetun tilan paine laskee säädetyn rajan alle verrattuna ulkoiseen paineeseen.
Putkiposti toimii alipaineella.
Fluidin kokonaispaine saadaan seuraavasti:
missä:
Dynaaminen paine (joskus myös patopaine
on fluidin liikkeestä johtuva paine.
missä:
Staattinen paine on paine, jonka fluidi kohdistaa ollessaan paikallaan.
On olemassa monia painemittarien eli manometrien toimintaperiaatteita: esimerkiksi U-putki, paineputkimanometri ja pietsokidepaineanturi.
Erilaisia paineen mittaamiseen tarkoitettuja laitteita ovat mm. verenpainemittari, rengaspainemittari ja ilmapuntari.