5.Виды давления

Различают следующие виды давления: барометрическое, абсолютное, избыточное, вакууметрическое.

Барометрическое (атмосферное) давление р_ат зависит от высоты места над уровнем моря и от состояния погоды. За нормальное барометрическое давление принимают давление 760 мм рт. ст., что соответствует 101325 н/м².

Абсолютным давлением р называется давление, определяемое по формуле

И

(5.1)

з этой формулы следует, что абсолютное давление складывается из двух составляющих: внешнего давления р₀ и давления, определяемого величиной gh. Разность

н

(5.2)

азывается избыточным давлением. Если на свободной поверхности давление равно атмосферному, то избыточное давление равно

р_изб = gh,

откуда следует, что избыточное давление изменяется с глубиной по линейному закону. Избыточное давление называется также манометрическим.

Если давление в точках какого-либо объема жидкости или в закрытых сосудах на свободной поверхности меньше атмосферного (р<р_ат) то говорят, что в рассматриваемом пространстве имеется вакуум.

Вакуумом называется разность между атмосферным давлением и давлением в разреженном пространстве; иными словами вакуум есть недостаток величины данного давления до атмосферного.

Обозначая величину вакуума через р_в, а давление в разреженном пространстве через р_разр, получим

Соответствующая высота называется вакуумметрической.

(5.3)

Если все члены (4.9) разделить на g, то они будут иметь линейную размерность

(5.4)

Следовательно, каждому давлению р можно поставить в соответствие линейную величину р/g, представляющую высоту столба жидкости, который создает в своем основании давление р.

Если на свободной поверхности в резервуаре, рис. 5.1. давление равно атмосферному, то высота столба жидкости в трубке А равна глубине погружения ее основания под свободной поверхностью. В этом случае давление столба жидкости в трубке уравновешивается давлением жидкости той же высоты, находящейся в сосуде; трубка А с открытым в атмосферу концом называется пьезометром.

Рис.5.1. Рис.5.2.

Если рассматривать герметично закрытый сверху сосуд, то на свободной поверхности в нем можно создать давление как больше атмосферного (р₀> р_ат), так и меньше (р₀ < р_ат). В первом случае высота столба жидкости в пьезометре будет больше, чем в случае р₀ = р_ат, а во втором – меньше.

Для расчета уровней в пьезометрах и давления в сосуде полезен следующий простой прием.

Учитывая то, что жидкость находится в равновесии, выбираем некоторое сечение в пьезометре (чаще всего в его нижнем основании) и считаем, что давления с обеих сторон сечения одинаковы.

Например, рассматривая схему на рис. 5.2. определим давление в сосуде.

На сечение 1-1 справа действует давление

р_ат + gh,

а слева

р₁ + gh₁

так как давление слева и справа равны, то

р_ат + gh = р₁ + gh_1,

и

(5.5)

ли

р₁ – р_ат = g (h – h₁)= g h.

Из последнего равенства видно, что в зависимости от того, больше р₁ чем р_ат или меньше, знак h будет положительным или отрицательным (уровень в трубке будет больше, чем уровень в сосуде или меньше).

Уравнение (5.5) может применяться для определения р₁ или для определения h.

Задача 5.1. Вывести следующие соотношения

1 ат = 760 рт.ст. = 101325 Па

1 мм вод. ст. = 9,8 Па

1 мм рт. ст. = 133,3 Па.