5) Гидростатическое давление и его свойства

Размерная величина, определяющая значение сжимающего напряжения в точке покоящейся Ж называется гидростатическим давлением.

Свойства гидростатического давления:

Свойство 1. Давление действует по внутренней нормали к площадке действия, поскольку определяет числовое значение напряжения сжатия в данной точке

Свойство 2. Величина давления в данной точке не зависит от ориентации в пространстве площадки, на которую оно действует.

Свойство 3. Гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве, т.е. р=f(x,y,z).

6) Уравнение равновесия

Рассмотрим распространенный частный случай равновесия жидкости, когда на нее действует лишь одна массовая сила, сила тяжести, и получим уравнение, позволяющее находить гидростатическое давление в любой точке рассматриваемого объема жидкости.

Полученное уравнение называют основным уравнением гидростатики; по нему можно подсчитать давление в любой точке покоящейся жидкости. Это давление, как видно из уравнения, складывается из двух величин: давления на внешней поверхности жидкости и давления, обусловленного весом вышележащих слоев жидкости.

Величина является одинаковой для всех точек объема жидкости, поэтому, учитывая свойство гидростатического давления, можно сказать, что давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково. Это положение известно под названием закона Паскаля.

Давление жидкости, возрастает с увеличением глубины по закону прямой и на данной глубине есть величина постоянная.

7) Абсолютное и избыточное (манометрическое) давление. Барометры и манометры

Если давление Р отсчитывают от абсолютного нуля, то его называют абсолютным давлением Рабс. Если давление отсчитывают от атмосферного, то оно называется избыточным Ризб.

Если Рабс больше Ратм, то избыточное давление больше 0, показывает избыток давления над атмосферным и его называют манометрическим.

Если Рабс меньше Ратм, то избыточное давление меньше 0,показывает недостаток до атмосферного давления и его называют вакуумметрическим.

Рвак=Ратм-Рабс

Рвак=-Ризб. Максимальный вакуум возможен, если Рабс станет равным давлению насыщенного пара, т.е. Рабс=Рнп отсюда Рвак max=Рабс-Рнп, если пренебречь давлением насыщенного пара Рнп, то Рвак max= Рабс

8) Вакуум. Пьезометры и вакуумметры

Пьезометрическая высота, равная , представляет собой высоту столба данной жидкости, соответствующую данному давлению (абсолютному или избыточному). Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно определить по пьезометру простейшему устройству для измерения давления. Пьезометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к емкости, в которой измеряется давление

Применяя формулу к жидкости, заключенной в пьезометре, получим

.

где — абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра; — атмосферное давление.

Отсюда высота подъема жидкости в пьезометре

), (2.9)

где р_изб — избыточное давление на уровне присоединения пьезометра. Очевидно, что если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки.

Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разрежение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума, принимается недостаток до атмосферного давления:

или

Простейшим устройством для измерения вакуума может служить стеклянная трубка. Вакуум в жидкости можно измерять при помощи U-образной трубки или перевернутой U-образной трубки, один конец которой опущен в сосуд с жидкостью.

Для измерения давления жидкостей и газов в лабораторных условиях помимо пьезометра пользуются жидкостными и механи­ческими манометрами.