Приборы для измерения давления

Давление является одним из основных интенсивных параметров состояния вещества. Давление в данной точке вещества равно отношению силы, нормально действующей на малый участок поверхности, содержащей эту точку, к величине площади этого участка.

Различают две точки отсчета давления:

1. От абсолютного нуля давления - давление в этом случае называется абсолютным р.

2. От атмосферного давления р_АТМ - в этом случае давление называется избыточным р_ИЗБ (если абсолютное давление больше атмосферного) и вакуумным р_ВАК (если абсолютное давление меньше атмосферного).

Параметром состояния является только абсолютное давление и, как правило, именно оно содержится в различных термодинамических соотношениях.

 

В соответствии с этим справедливы следующие соотношения:

р = р_АТМ + р_ИЗБ,                                                             (1) 

р = р_АТМ – р_ВАК,                                                             (2)

В системе СИ единицей измерения давления является паскаль (Па).

1 Па =1 Н/м²,

гектопаскаль (гПа)         1 гПа = 10² Па,

килопаскаль (кПа)         1 кПа = 10³ Па,

мегапаскаль (МПа)        1 МПа = 10⁶ Па,

Гигапаскаль (ГПа)         1 ГПа = 10⁹ Па,

 

1 мм.рт.ст. = 133,3 Па

1 бар = 10⁵ Па;

1 кгс/см²  = 1 ат = 9,81∙10⁴ Па.

 

Приборы, измеряющие давление, делятся на три группы:

барометры - измеряющие величину атмосферного давления, р_атм;

манометры - измеряющие величину избыточного давления р_изб;

вакуумметры - приборы, измеряющие величину вакуума в сосуде р_вак.  

 

По принципу действия приборы, измеряющие давление, разделяются на две основные группы: жидкостные и деформационные (упругие). На рис.2 показан жидкостный барометр. Он представляет собой трубку, запаянную с одного конца и заполненную жидкостью. Она перевернута запаянным концом вверх и погружена открытым концом в сосуд с этой же жидкостью. Часть жидкости из трубки переходит в сосуд, а окончательная высота столба соответствует величине атмосферного давления. Если в качестве жидкости использовать ртуть, то размер такого прибора будет около 1 метра, а если воду - около 10 метров. Очевидно, что такие габариты, несмотря на высокую точность этих приборов, не всегда удобны.

Жидкостный мановакуумметр изображен на рис.3. Его конструкция очень проста. Это U - образная трубка, в которой находится рабочая жидкость. Один конец ее соединяется с атмосферой, а второй - с сосудом, в котором измеряется давление. Достоинством таких приборов является их простота и высокая точность, а недостатком большие габариты даже при давлениях, соизмеримых с атмосферным.

Деформационные приборы бывают нескольких типов. Наиболее распространенными являются манометры и вакуумметры, использующие полую изогнутую трубку 1, запаянную с одного конца (трубка Бурдона), рис.4.

Исходное положение трубки соответствует атмосферному давлению, и стрелка прибора стоит на нуле. При избыточном давлении трубка выпрямляется, а при вакууме - сгибается так, что конец трубки 2 через систему рычагов 3 перемещает стрелку 4, которая показывает величину давления по шкале 5. Достоинство прибора заключено в возможности измерения большого давления при малых габаритах устройства. Недостаток – невысокая точность при измерении малых давлений.

 

Измерение температуры