Давление. Разность давлений. Измерение давления и разности давлений.

Одно из основных свойств газа – оказывать на стенки содержащего его сосуда давление, т. е. действовать на стенку с силой F, отнесенной к единице площади поверхности стенки S, нормальной к этой силе:

.

Единицы давления. Всистеме СИ за единицу давления принимается давление, при котором на 1 м² поверхности нормально к ней действует сила в 1 Н. Такую единицу давления принято называть паскалем (сокращенно Па):

1 Па = 1 Н/м².

Ввиду малости этой единицы рекомендуется для пользования единица в 10⁵ раз большая, которой присвоено название бар:

1 бар = 10⁵ Па.

В технике широко применяется единица давления, называемая технической атмосферой (сокращенно ат), равная 1 кгс/см². Эта единица лишь на 2% отличается от бара;

1 ат= 1 кгс/см² = 9,8 Па 0,98 бар.

Используется физическая атмосфера (сокращенно атм), равная давлению столба ртути высотой 760 мм. Считая плотность ртути равной 13,6 г/см³ (13,6·10³ кг/м³) и ускорение свободного падения равным 9,81 м/с², получаем:

1 атм= 1,013 дин/см² = 1,013·10⁵ Па ( 1,01 бар)=

=10,2 м. водяного столба

В области низких давлений применяется единица давления тор (миллиметр ртутного столба):

1 тор = атм = 133,3 Па 1,00 мм.рт.ст.

При решении задач необходимо помнить, что из приведенных здесь единиц давления системой (система СИ) являются только Па.

Измерение давлений. Диапазон давлений, в котором на практике исследуют физические явления, чрезвычайно широк. При этом наибольшие давления достигают значений атм ( Па), наименьшие - мм рт. ст. ( Па). Понятно, что не может быть прибора, который одинаково точно измерял бы как высокие, так и низкие давления. Именно поэтому существует большое разнообразие измерителей давлений (манометров, барометров, специальных датчиков давления) как по принципам их действия, так и по конструктивным особенностям. Обычно выделяют вакуумметры – приборы, предназначенные для измерения давления ниже атмосферного, стационарные манометры для измерения высоких давлений (до 1000 атм), манометры для измерения сверхвысоких давлений (свыше 1000 атм) и манометры для измерения давлений, близких к атмосферному (барометры). Существует специальная литература по технике измерения давлений.

Простейшими манометрами для измерения разности давлений, как больших, так и меньших атмосферного, является жидкостные открытые манометры. Одно из колен U-образной трубки соединяется с объемом, в котором измеряется разность давлений. Если разность уровней ртути в манометре будет , то давление в сосуде определяется соотношением, , где Р_о — атмосферное давление (измеряется барометром), — плотность жидкости в манометре, g — ускорение свободного падения.

(

Знаки:

минус (-), если уровень в правом колене, соединенном с исследуемом объемом, выше;

плюс (+), если уровень выше в левом колене, образующимся с атмосферой.

о мениске:

- вогнутый для ртути;

- выпуклый для воды и растворов на ее основе.