Давление газа. Манометры

Молекулы газа, ударяясь о поверхность тела, например, о стенку сосуда, оказывают на нее давление. Величина этого давления тем больше, чем больше средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа и их число в единице объема. Вспомним, что давление измеряется силой, действующей на единицу площади поверхности:

p=FД/S

Выведем единицу давления в СИ:

р= 1Н/1 м2= 1 Н/м2=1 (кг*м/c2) /м2=1 кг/(м*с2) = 1 Па.

IMG_2014050а2_0001_cr

В СИ за единицу давления принимают паскаль (Па). Давление, при котором на площадь в 1 м2 действует сила давления в 1Н, называется паскалем. На практике используются еще другие единицы давления: техническая атмосфера, миллиметр ртутного столба, физическая атмосфера. Технической атмосферой (ат) называется давление, создаваемое силой в 1 кгс на площадь в 1 см2:

1 ат = 1 кгс/см2 = 9,81*104Н/м2=9,81*104 Па.

Миллиметром ртутного столба (мм рт. ст.) называется давление, производимое столбом ртути высотой в 1 мм на горизонтальную поверхность. Поскольку давление внутри жидкости на глубине h, обусловленное ее весом, вычисляется по формуле p=pgh легко установить следующее соотношение:

1 мм рт.ст.=(13,6*103кг/м3) *9,81м/с2*10-3м=133 Па

Физической атмосферой (атм) называется давление, производимое столбом ртути высотой 760 мм на горизонтальную поверхность:

1 атм=1,033ат=1,013*105 Па

IMG_20140502_0в001_cr

Эта величина принимается за нормальную атмосферное давление. Прибор для измерения давления называется манометром. Большие давления газа измеряют металлическим манометром (рис. 3.6). Главной его деталью является изогнутая металлическая трубка А. Ее открытый конец припаян к трубке В, а закрытый соединен со стрелкой. Если открыть кран К, то газ устремляется в трубку А и разгибает ее. Объясняется это тем, что площадь выпуклой поверхности трубки А больше вогнутой, а давление газа одинаково по всем направлениям; поэтому сила давления внутри трубки на выпуклую поверхность больше, чем на вогнутую, что и вызывает разгибание трубки А. Ее конец перемещает стрелку по шкале прибора.

Для измерения очень маленьких давлений (вакуума) применяют закрытый жидкостный манометр (рис. 3.7). Если соединить его открытый конец с сосудом, в котором давление газа мало, то уровень жидкости в закрытом колене понизится. Давление в сосуде можно будет найти по разности уровней в закрытом и открытом коленах манометра.