Абсолютное давление

Давление — физическая величина, характеризующая интенсивность сил, действующих по нормали к поверхности тела и отнесенных к единице площади этой поверхности.

Различают следующие виды давлений: барометрическое (атмосферное), нормальное, абсолютное, манометрическое (избыточное) и вакууметрическое (разряжения).

Для измерения давления применяются различные единицы: Паскаль (Па), бар, техническая атмосфера или просто атмосфера, миллиметр ртутного или водяного столба, которые находятся в следующих соотношениях:

1Па = 10^-5 бар = 1,02*10^-5 кгс/см² = 7,5024 • 10^-3 мм рт. ст. 

Барометрическое давление зависит от массы слоя воздуха. Самое большое барометрическое давление было зарегистрировано на уровне моря и составило 809 мм рт. ст., а самое низкое — 684 мм рт. ст. Барометрическое давление выражается высотой столба ртути в мм, приведенного к 0 °С.

Нормальное давление — это среднее значение давления воздуха за год на уровне моря, которое определяется ртутным барометром при температуре ртути 273 К. Оно равно примерно 101,3 кПа (750 мм рт. ст.). То есть нормальным давлением называется барометрическое давление, равное одной физической атмосфере и является частным случаем барометрического давления.

Абсолютным давлением называется давление газов и жидкостей в закрытых объемах. Оно не зависит от состояния окружающей среды.

Манометрическим давлением называется разность между абсолютным давлением и барометрическим давлением, если первое больше второго.

Манометр — прибор с помощью которого измеряют давление в закрытом сосуде, находясь вне этого сосуда, испытывает давление как со стороны окружающей среды, так и со стороны сосуда. Поэтому полное или абсолютное давление газа в сосуде равно сумме манометрического давления и барометрического.

Вакуумметрическим давлением называется разность между барометрическим давлением и абсолютным давлением, если последнее меньше первого.

Удельный объем

Удельный объем вещества — это величина, равная отношению его объема к его массе:

ʋ = V /т,

где m — масса вещества; V — объем вещества.

Величина, обратная удельному объему, есть плотность вещества:

ρ = m/V.

Законы идеальных газов

В XVII—Х1Х-х столетиях исследователями, изучавшими поведение газов при давлениях, близких к атмосферному, опытным путем были установлены важнейшие закономерности.

В 1662 г. Р. Бойлем, а в 1676 г. независимо от него Э. Мариоттом было доказано, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем постоянно, т. е. в изотермическом процессе расширения или сжатия газа

pʋ = const.

Иначе говоря, при постоянной температуре удельные объемы газа обратно пропорциональны его давлениям:

ʋ₂/ʋ₁ = p₁/p₂

и р₁ʋ₁=р₂ʋ₂ (при Т = const),

где ʋ₁ и ʋ₂ — удельные объемы в начальном и конечном состояниях газа;

р₁ и р₂ — соответствующие им давления.

В 1802 г. французский ученый Гей-Люссак открыл закон, согласно которому объем данной массы газа при постоянном давлении меняется линейно с температурой, т. е. для начального и конечного состояний газа

ʋ₂/ʋ₁ = Т₁/Т₂.

За 15 лет до того, как Гей-Люссак открыл свой закон, французский физик Шарль доказал, что при постоянном удельном объеме изменение давления газа прямо пропорционально его абсолютным температурам:

p₁/p₂= Т₁/Т₂ (при ʋ = const)

или р₂/Т₂= р₁/Т1