Измерение давления газа: Единицы измерения давления

10.4. Измерение давления газа

P = F/S 

где F-сила, ньютон, Н; S- площадь, m2.

Единица 1 Н/м2 = 1 Па, а 1 атм = 101325 Па, внесистемная единица давления «бар» равна 105 Па.Для измерения давления широко применяют ртутные и водяные манометры. С ними связаны еще две единицы измерения давления: миллиметр ртутного столба, сокращенно — мм рт. ст., или торр, и миллиметр водяного столбе сокращенно — мм вод. ст., или мм Н2O.

Обозначение единицы давления «торр» связано с именем Торричелли, Эванджелиста (1608 — 1647) — итальянского физика и математика, ученика Г. Галлилея. Торричелли впервые изобрел ртутный барометр. Единица давления 1 торр равна гидростатическому давлению столба ртути высотой 1 мм на плоское основание при 0 °С. Единица давления 1 мм вол. ст. равна гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм на плоское основание при +4 °с

Соотношения между единицами измерения давления: 1 торр = 133,322 Па 1 атм = 760 торр, 1 торр = 13,5951 мм вод. ст., 1 мм вод. ст. = 9,807 Па = 7,678-10

-2 торр.

Для измерения давления применяют жидкостные, мембранные, пружинные, тепловые и электрические манометры различных конструкций с использованием простых и сложных электронных и оптических схем.

Манометры, предназначенные для измерения атмосферного давления, называют барометрами (от греч. baros — тяжесть и metreo — измеряю), для измерения давления ниже атмосферного — вакуумметрами, а для измерения разности двух давлений ни одно из которых не является атмосферным, — дифманотрами, или дифференциальными манометрами.

Жидкостные манометры. Жидкостные манометры — самые простые и точные приборы для измерения давления. В таком приборе измеряемое давление (или вакуум) либо разность давлений уравновешиваются давлением столба манометрической жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения давления жидкостными манометрами — от 10

-4 до 10⁵ Па (или от 10^-6 до 760 торр).

Жидкостные манометры делят на две большие группы: барометры и вакуумметры. Их применяют в основном для определения давления в лабораторных условиях и для проверки других манометров.

Манометрической жидкостью в жидкостных манометрах чаще всего является ртуть, а при малых диапазонах измерения давления — вода, этанол, толуол, силиконовое масло. 

Ртуть в обычных условиях имеет очень небольшое давление пара и обладает неизмеримо малой способностью растворять газы.

Рис. 241. Ртутный барометр (в). Высота мениска (б). U-образный барометр с отрытым коленом (в) и U-образный дифбарометр (г)

Однако высокое поверхностное натяжение ртути приводит к тому, что ее мениск даже в достаточно широких трубках имеет выпуклый вид. Обусловленная этим явлением погрешность измерений для манометрических трубок с внутренним диаметром 8 мм составляет около минус 0,07 мм, а при диаметре 16 мм -примерно минус 0,01 мм.

Ртутные барометры делят на чашечные с вертикальным расположением барометрической трубки, U-образные и на приборы с наклонной барометрической трубкой.

В первом типе приборов чашка 5 (рис. 241,а), наполненная ртутью, непосредственно сообщается с атмосферой через защитный патрон 6, а барометрическая трубка 3 имеет запаянный конец и снабжена наружной шкалой 1 с подвижной шкалой-нониусом 4, позволяющей измерять положение мениска ртути с погрешностью ±0,1 мм. Положение мениска ртути и определяет внешнее атмосферное давление в мм рт. ст. Защитный патрон 6 служит для предотвращения попадания пыли на открытую поверхность ртути в сосуде 5. Он содержит активированный уголь, пропитанный иодом, и закрыт с двух сторон полимерной ватой. Такой фильтр защищает ртуть от пыли и одновременно не позволяет проникать пару ртути из сосуда 5 в помещение.

Для приготовления адсорбента 20 г активированного угля пропитывают раствором, содержащим 5 г иода в 50 мл метанола, отфильтровывают и высушила воздухе.

Прежде чем проводить какие-либо отсчеты, барометр устанавливают строго вертикально по отвесу 7. Отклонение на 1° от вертикали вызывает погрешность в измерении давления ±0,1 мм при высоте столбика ртути h=760 торр.

Отсчет значения h, берут от нижней нулевой точки шкалы когда острие 8 касается поверхности ртути, до верхней линии 0-0 мениска ртути в трубке 3 (рис. 241,6). При оценке положения мениска он должен находиться на уровне глаз. Вследствие отражения делений шкалы, нанесенных на трубку, от поверхности ртути, положение верхней точки мениска трудно заметить. Поэтому отсчет для барометрических трубок с нанесенными на них делениями рекомендуют брать на фоне передвижном полости бумаги или стекла, имеющей одну половину черную -другую белую (см. рис. 81,е). Окулярную нить зрительной трубы для отметки 0-0 (на рис. не показана) устанавливают так, чтобы деления шкалы, если она нанесена на барометрическую трубку оказались сбоку, а не перед глазами.

Истинное расстояние h отвечающее температуре 1 между острием 8 и верхней точкой мениска 0-0 на шкале, отличается из-за термического расширения шкалы от произведенного отсчета ht и равно:

(Ю.2)

где отсчет по шкале при температуре t, — температура, при которой градуировалась шкала; а — коэффициент линейного расширения материала шкалы; значения а для стекла и латуни равны соответственно 1 • 10^-5 и 2 • 10^-5 на 1 °С.

После приведения значения ht, к истинному ht0 вносят еще и температурную поправку. Тогда

(10.3)

где beta — коэффициент объемного расширения ртути, равный 1,8168*10^-4 на 1 °С в температурном интервале 0—100 ^oC.

Эта поправка приводит объем ртути, отвечающий температуре t, к объему, занимаемому ею при 0 °С. Поэтому ртутные манометры в процессе измерения давления должны быть защищены от изменения температуры вдоль барометрической трубки. Погрешность в оценке температуры на 1 °С будет соответствовать погрешности 0,12 мм при определении давления.

Если ртутный барометр содержит над ртутью остаточный воздух, то исключить его влияние на показания прибора можно только калибровкой такого барометра по образцовому прибору

Ртутный барометр U-образного типа с открытым концом (рис. 241,в) имеет около изгиба сужение 3 для того, чтобы резкие колебания давления не привели к выбросу ртути. Этот типы манометров широко применяют для измерения давлений от 5 до 300 торр. При измерениях трубку 4 соединяют с системой повышенного давления, а трубку 1, снабженную шкалой 2, оставляют открытой на атмосферу.

Тогда давление в системе, связной с манометром через трубку 4, будет равно алгебраической сумме показаний барометра, расположенного вблизи, и данного барометра.

В показания этих двух барометров вносят все поправки, рассмотренные выше при описании барометра. Наиболее серьезным источником погрешностей является капиллярное понижение мениска ртути. В табл. 35 приведены поправки на это явление, которые прибавляют к наблюдаемой высоте ртутного столба.

Данными табл. 35 можно пользоваться только при работе с совершенно сухой и чистой ртутью . Из табл. 35 видно, что применение для манометров трубок небольшого внутреннего диаметра приводит к неприемлемо высоким значениям капиллярного понижения мениска ртути, которое сильно зависит от высоты мениска 1. Поэтому применять для ртутных Урометров и манометров трубки с диаметром меньше 8 мм не Рекомендуют.

Если сечения левой и правой трубок барометра и манометра одинаковы и мениски ртути имеют одну и ту же высоту l, то никаких добавочных измерений проводить не нужно. Если же диаметры трубок разные и мениски ртути не одинаковы по высоте, то следует ввести поправку, представляющую собой разить поправок для верхнего и нижнего менисков.

Рис. 242. Наклонный барометр (а) и U-образный вакуумметр (б)

Перед началом измерений U-образным барометром проводят проверку нуля, соединив с атмосферой оба колена а в дифбарометре (рис. 241,г), соединив оба колена между собой при помощи крана 3 при закрытых кранах 1 и 2 По закону сообщающихся сосудов уровни в обоих коленах при этом устанавливаются на одной горизонтали. Перемещая шкалу 4 вверх или вниз, совмещают ноль шкалы с этой горизонталью.

Наклонный барометр с открытым концом 1 (рис. 242,а) обладает более высокой чувствительностью к изменениям давления по сравнению с U-образным вертикальным барометром. В наклонном колене 3 ртуть продвигается на большее расстояние 1 и измеряемое давление ее столба по шкале 2 равно

(10.4)

где α — угол наклона трубки к горизонтали.

Жидкостные вакуумметры — приборы для измерения небольших давлений газа в системе (вакуум от лат. vacuum — пустота). Вакуум считают низким, если давление соответствует 100 — Па Па (примерно, 1 — 100 торр), среднему вакууму отвечает давление от 100 до 0,1 Па, и высокому — от 0,1 до 10^-6 Па.

Для измерения низкого вакуума в интервале 600 — 4*10^-4 Па (5 — 300 торр) в лабораториях широко используют U-образный вакуумметр (рис. 242,6). Он является составной частью любой установки по вакуумной перегонке жидкостей (см. разл-8.4).

Высота вакуумметрической трубки 1 определяет значение измеряемого давления. Внутренний диаметр этой трубки равен 9-10 мм.

Критерием отсутствия воздуха в трубке 1 служит появления резкого звука, когда ртуть ударяется в запаянный конец трубки Если в трубке 1 виден хотя бы мельчайший пузырек воздуха вакуумметр нельзя использовать.

 

Другие части:

10.4. Измерение давления газа . Часть 1

10.4. Измерение давления газа . Часть 2

10.4. Измерение давления газа . Часть 3

 

 

К оглавлению

Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа). Как измерить давление газа в газовом котле своими руками

Давайте по порядку разберемся, какими приборами мы сможем измерять давление газа.

Приборы для измерения давления

Нередко появляется острая необходимость в приборе для измерения давления жидкостей и газов. Рабочие рамки давления требуют непрерывного контроля в каждой трубопроводной системе или емкости, и для этого применяют устройства для измерения давления газа или измерительные установки. Хороший измеритель давления газа будет гарантом постоянной работы оборудования, независимо от используемой системы, где присутствует давление, будь это газовый трубопровод, отопительная схема или кругооборот замкнутого типа.

Факторы, которые стоит учитывать при выборе газового измерительного устройства:

• Какой принцип работы.
• Вид измеряемого давления.
• Разновидность класса точности.
• Применение и его назначение.

Манометры давления

Манометр – это измерительное устройство или установка для измерения дифференциального (например, dp05 датчик дифференциального давления жидкостей газов), абсолютного или избыточного давления. Наиболее распространенные предназначены для измерения только избыточного давления. «Ноль» в таком устройстве находится в соответствии с уровнем давления воздуха. Есть манометры, которые предназначены для универсального измерения, например, фд 09 — измеритель давления газа.

В чем измеряется давление газа

1 Ньютон на метр квадратный равен 1 Паскаль, а 1 атмосфера равна 101325 Паскаль. Такая единица, как «Бар» равна 105 Па.

По назначению выделяют следующие виды манометров для измерения давления газа:

• Общетехнические.
• Эталонные.
• Специальные.

Какими приборами измерить давление газа

На данный момент, передовые технологии позволяют использовать разные типы устройств, что показывают значение давления в определенных интервалах:

• Электронные манометры – приборы высокоточные. Такие устройства могут работать от 0, до предельных температурных значений. Одним из таких устройств является электронный манометр для измерения давления газа ht.
• Мановакуумметры используется при чрезмерных характеристиках от — до +.
• Вакуумметры (подразделяются на тягомеры и менее распространенные тягонапоромеры) предназначены для пониженного атмосферного давления в диапазоне от -1 до 0.
• Манометры, что предназначены для экстремально пониженных значений до +40 кПа.

Установка манометра

Устройство должно быть расположено на открытом месте не выше 3 метров от уровня площадки, чтобы службы контроля смогли распознать его показания. Манометр устанавливают на трубопроводе между запирающей арматурой и емкостью.

Корпус устройства в поперечнике по правилам должен быть больше или равняться 10 см.

Для того, чтобы отличить тип используемого манометра, они окрашены в разные тона.

• Голубой – используется в кислородных устройствах.
• Желтый – для аммиачных устройств.
• Красный – для воспламеняемых газов.
• Черный – для не горящих газов.
• Белый – используется для устройств с ацетиленом

Установка манометра может производиться несколькими способами:

• Прямым путем.
• На трехходовой кран.
• С помощью импульсивной трубки.

Прибор контроля давления газа buderus

Прибор контроля давления газа предназначен для отключения котла при падении давления газа в магистрали и является дополнительным оборудованием для котлов Buderus.

Предотвращает аварийное отключение котла и защищает от прогорания газовой горелки при низком давлении газа в магистрали, а именно завершает работу котла. После восстановления нормального давления газа, котел автоматически включается.

Технические характеристики датчика давления котла Будерус

• Тип: автоматика для котлов.
• Страна производитель: Германия.
• Гарантия: 1 год.
• Внешнее исполнение: прямоугольная форма.
• Внешнее исполнение: цвет черный.
• Технические характеристики: высота — 0,17 см, глубина — 0,12 см, ширина — 0,22 см.

Функции и оснащение: возможность программирования — нет, индикация давления.

Подводя итоги, предлагаю посмотреть несколько видео об измерительных газовых приборах.

Единицы измерения давления. Таблица перевода единиц измерения давления. Единицы давления. Единицы вакуума.Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст. = торр = тор; мм в.ст.; м в.ст., кг/см2; кгс/см2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст…

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Алфавиты, номиналы, единицы / / Перевод единиц измерения величин. Перевод единиц измерения физических величин. Таблицы перевода единиц величин. Перевод химических и технических единиц измерения величин. Величины измерения. Таблицы соответствия величин. / / Перевод единиц измерения Давления и вакуума. Единицы давления. Единицы вакуума.  / / Единицы измерения давления. Таблица перевода единиц измерения давления. Единицы давления. Единицы вакуума.Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст. = торр = тор; мм в.ст.; м в.ст., кг/см2; кгс/см2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст… Поделиться:    Перевод единиц давления. Единицы величин давления и их соотношение. Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст. = торр = тор; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; кгс/см2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст.               Версия для печати. Единица измерения давления в СИ- паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa) = Н/м2 Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст. ниже Обратите внимание, тут 2 таблицы и список. Вот еще полезная ссылка: Плотность воды в зависимости от температуры (и другие параметры) Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст. Соотношение единиц измерения давления. Для того, чтобы перевести давление в единицах: В единицы: Па (Н/м2) МПа bar atmosphere мм рт. ст. мм в.ст. м в.ст. кгс/см2 Следует умножить на: Па (Н/м2) — паскаль, единица давления СИ 1 1*10-6 10-5 9.87*10-6 0.0075 0.1 10-4 1.02*10-5 МПа, мегапаскаль 1*106 1 10 9.87 7.5*103 105 102 10.2 бар 105 10-1 1 0.987 750 1.0197*104 10.197 1.0197 атм, атмосфера 1.01*105 1.01* 10-1 1.013 1 759.9 10332 10.332 1.03 мм рт. ст., мм ртутного столба 133.3 133.3*10-6 1.33*10-3 1.32*10-3 1 13.3 0.013 1.36*10-3 мм в.ст., мм водяного столба 10 10-5 0. 000097 9.87*10-5 0.075 1 0.001 1.02*10-4 м в.ст., метр водяного столба 104 10-2 0.097 9.87*10-2 75 1000 1 0.102 кгс/см2 , килограмм-сила на квадратный сантиметр 9.8*104 9.8*10-2 0.98 0.97 735 10000 10 1 фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) 47.8 4.78*10-5 4.78*10-4 4.72*10-4 0.36 4.78 4.78 10-3 4.88*10-4 фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) 6894.76 6.89476*10-3 0.069 0.068 51.7 689.7 0.690 0.07 Дюймов рт.ст. / inches Hg 3377 3.377*10-3 0.0338 0.033 25.33 337.7 0.337 0.034 Дюймов в.ст. / inches H2O 248.8 2.488*10-2 2.49*10-3 2.46*10-3 1. 87 24.88 0.0249 0.0025 Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст. Для того, чтобы перевести давление в единицах: В единицы: фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) Дюймов рт.ст. / inches Hg Дюймов в.ст. / inches H2O Следует умножить на: Па (Н/м2) — единица давления СИ 0.021 1.450326*10-4 2.96*10-4 4.02*10-3 МПа 2.1*104 1.450326*102 2.96*102 4.02*103 бар 2090 14.50 29.61 402 атм 2117.5 14.69 29.92 407 мм рт. ст. 2.79 0. 019 0.039 0.54 мм в.ст. 0.209 1.45*10-3 2.96*10-3 0.04 м в.ст. 209 1.45 2.96 40.2 кгс/см2 2049 14.21 29.03 394 фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) 1 0.0069 0.014 0.19 фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) 144 1 2.04 27.7 Дюймов рт.ст. / inches Hg 70.6 0.49 1 13.57 Дюймов в.ст. / inches H2O 5.2 0.036 0.074 1 Подробный список единиц давления, один паскаль это: 1 Па (Н/м2) = 0.0000102 Атмосфера «метрическая» / Atmosphere (metric) 1 Па (Н/м2) = 0.0000099 Атмосфера стандартная Atmosphere (standard) = Standard atmosphere 1 Па (Н/м2) = 0.00001 Бар / Bar 1 Па (Н/м2) = 10 Барад / Barad 1 Па (Н/м2) = 0.0007501 Сантиметров рт. ст. (0 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.0101974 Сантиметров во. ст. (4 °C) 1 Па (Н/м2) = 10 Дин/квадратный сантиметр 1 Па (Н/м2) = 0. 0003346 Футов водяного столба / Foot of water (4 °C) 1 Па (Н/м2) = 10-9 Гигапаскалей 1 Па (Н/м2) = 0.01 Гектопаскалей 1 Па (Н/м2) = 0.0002953 Дюмов рт.ст. / Inch of mercury (0 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.0002961 Дюймов рт. ст. / Inch of mercury (15.56 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.0040186 Дюмов в.ст. / Inch of water (15.56 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.0040147 Дюмов в.ст. / Inch of water (4 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.0000102 кгс/см2 / Kilogram force/centimetre2 1 Па (Н/м2) = 0.0010197 кгс/дм2 / Kilogram force/decimetre2 1 Па (Н/м2) = 0.101972 кгс/м2 / Kilogram force/meter2 1 Па (Н/м2) = 10-7 кгс/мм2 / Kilogram force/millimeter2 1 Па (Н/м2) = 10-3 кПа 1 Па (Н/м2) = 10-7 Килофунтов силы/ квадратный дюйм / Kilopound force/square inch 1 Па (Н/м2) = 10-6 МПа 1 Па (Н/м2) = 0.000102 Метров в.ст. / Meter of water (4 °C) 1 Па (Н/м2) = 10 Микробар / Microbar (barye, barrie) 1 Па (Н/м2) = 7.50062 Микронов рт.ст. / Micron of mercury (millitorr) 1 Па (Н/м2) = 0.01 Милибар / Millibar 1 Па (Н/м2) = 0.0075006 Миллиметров рт.ст / Millimeter of mercury (0 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.10207 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (15.56 °C) 1 Па (Н/м2) = 0.10197 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (4 °C) 1 Па (Н/м2) =7.5006 Миллиторр / Millitorr 1 Па (Н/м2) = 1Н/м2/ Newton/square meter 1 Па (Н/м2) = 32. 1507 Повседневных унций / кв. дюйм / Ounce force (avdp)/square inch 1 Па (Н/м2) = 0.0208854 Фунтов силы на кв. фут / Pound force/square foot 1 Па (Н/м2) = 0.000145 Фунтов силы на кв. дюйм / Pound force/square inch 1 Па (Н/м2) = 0.671969 Паундалов на кв. фут / Poundal/square foot 1 Па (Н/м2) = 0.0046665 Паундалов на кв. дюйм / Poundal/square inch 1 Па (Н/м2) = 0.0000093 Длинных тонн на кв. фут / Ton (long)/foot2 1 Па (Н/м2) = 10-7 Длинных тонн на кв. дюйм / Ton (long)/inch2 1 Па (Н/м2) = 0.0000104 Коротких тонн на кв. фут / Ton (short)/foot2 1 Па (Н/м2) = 10-7 Тонн на кв. дюйм / Ton/inch2 1 Па (Н/м2) = 0.0075006 Торр / Torr Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

типы устройств и требования к ним

На чтение 7 мин. Просмотров 215 Опубликовано 17.04.2020 Обновлено 01.04.2020

Практичный и точный газовый манометр необходим для измерения давления топлива в баллонах и других емкостях, а также в газопроводах. Чтобы выбрать правильный прибор, необходимо заранее ознакомиться с его строением, принципом функционирования, классификацией, правилами монтажа и эксплуатации.

Устройство манометров для измерения давления газа

Манометры предназначены для измерения давления в инженерных сетях

Манометр для газа помогает узнавать значения дифференциального, избыточного или полноценного давления в общих технических целях. Такие приборы делятся на несколько категорий по особенностям работы, назначению и типу измеряемых данных. Механизм стандартного вида включает в себя корпус с защитным стеклом, трубку Бурдона, рычажно-зубчатую передачу и шкалу с указательной стрелкой.

В процессе измерения показателей давление внутри прибора воздействует на трубку с внутренней стороны и смещает ее незакрепленный конец. После в движение приходит стрелка, останавливающаяся на нужной отметке. Хорошие регуляторы для газообразных сред имеют повышенный уровень стойкости к вибрациям с частотой, которая не может превышать 10-55 Гц, амплитуду со смещением до 0,15 мм, а также классы точности, варьирующиеся от 1 до 2,5.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый — аммиак, голубой — кислород, черный — негорючие, красный — горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

Любые повреждения, например, деформации корпуса или разбитое стекло, указывают на то, что регулятор нужно менять, поскольку они напрямую влияют на точность работы измерителя.

Классификация манометров по виду измеряемого давления

Классификация регуляторов с учетом типа давления:

• вакуумметры и мановакуумметры;
• барометры;
• напоромеры;
• дифманометры;
• тягомеры.

Принцип работы любого из них зависит от строения, помимо этого нужно учитывать, что измерители разделяются на категории в пределах единого класса с учетом уровня точности.

Приборы, работающие по вакуумному принципу, предназначены для разреженного газа. Напоромеры способны определить параметры предельного давления с показателями до 40 кПа, тягомеры до -40 кПа. Другие дифференциальные устройства помогают узнавать разность показателей в любых двух точках.

Барометры чаще всего применяют с целью уточнить только атмосферное давление в конкретной среде.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Электрические

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Другие

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Классификация по функционалу

Калибровка аналоговых манометров

По своему назначению манометр для газа высокого либо низкого давления бывает общетехническим, эталонным или специальным.

Общетехнические

Подобные приборы помогают измерять показатели максимального и вакуумметрического давления и применяются чаще всего на производстве, в том числе в процессе технологических работ. Они подходят для проведения измерений в газообразных средах, причем они должны быть неагрессивными для сплавов из меди при температурном режиме до 150 градусов. Эти устройства выдерживают вибрационные колебания с пределами от 10 до 55 Гц, амплитуду до 0,15 мм, класс точности у них варьируется от 1 до 2,5.

Эталонные

Приборы этого типа разработаны с целью тестирования, настраивания и калибровки прочих устройств для обеспечения максимально точных замеров. Подобные манометры для измерения давления газа разделяют на три категории, их перечень включает контрольные и образцовые регуляторы, а также их аналоги, предназначенные для обыкновенных и композитных баллонов. Газомеры первого типа применяются чаще всего и помогают контролировать достоверность данных приборов в местах установки, их рабочий предел колеблется в промежутке от 0,06 до 1600 бар.

Специальные

Специальные регуляторы создают под конкретный тип газа, а также среду, образуемую им. Корпусы таких устройств красят в разнообразные цвета с учетом типа вещества, для которых они предназначены. Манометры такого назначения делают из прочных материалов, способных выдерживать воздействие газообразных сред. Они считаются наиболее распространенными и отличаются простой конструкцией.

Критерии выбора приборов

Оптимальный вариант — регулятор со шкалой от 0 до 10 атм

При подборе устройства нужно учитывать все требования к манометрам, применяемым в газовом хозяйстве. Основным критерием считается измерительный диапазон, в процессе выбора необходимо помнить, что стандартное давление должно укладываться в промежуток от 1/3 до 2/3 по шкале измерения. Идеальным вариантом станет регулятор со шкалой до 0-10 атм. На втором месте по степени важности находится показатель класса точности, показывающий нормальную погрешность результатов замеров во время функционирования прибора.

При желании этот показатель можно рассчитать индивидуально, к примеру если устройство рассчитано на 10 атм, а его класс равен 1.5, показатель погрешности такого газомера составляет 1.5% от общей шкалы. По типу монтирования штуцера манометры бывают радиальными или торцевыми, помимо этого регуляторы дополняются резьбой метрического или трубного типа. Выбирая устройство, нужно учитывать его межповерочный интервал, будет лучше, если он составляет два года.

Приборы бытового назначения могут не проходить поверочную процедуру, но она обязательна для устройств, используемых на заводах, газопроводах, пунктах теплового либо топочного типа, а также аналогичных объектах.

Монтаж манометра

Между трубой и манометром ставят трехходовый кран

Чтобы газомер мог измерить и регулировать давление корректно, его ставят на участках, где будет максимально просто снимать показатели, проводить обслуживание и ремонт прибора. Существуют предельные интервалы между регулятором и стенами, которые нужно соблюдать при монтаже. Если устройство ставят на высоте до 2-3 метров, диаметр его корпуса должен быть не меньше 160 мм.

В дополнение к монтажной конструкции манометра встраивают трехходовой кран, устанавливаемый между трубой и самим регулятором. Если агрегат эксплуатируется в условиях, из-за которых на его функционал может повлиять высокая температура, осадки или другие внешние факторы, его дополнительно защищают сифонами, буферными элементами либо другой защитой, а также тепловой изоляцией при необходимости.

Единицы измерения давления — техническая информация компании RGC-trade

Соотношение между единицами измерения давления
	МПа	бар	мм. рт.ст.	мм.вд.ст.	атм.	кгс/см2	PSI
1 МПа	1	10	7500,7	1,0197*105	9,8692	10,197	145,04
1 бар	0,1	1	750,07	1,0197*104	0,98692	1,0197	14,504
1 мм.рт.ст.	133,32 Па	1,333*10-3	1	1,35951*101	1,316*10-3	1,359*10-3	0,01934
1 атм.	0,10133	1,0133	760	1,0332*104	1	1,0333	14,696
1 кгс/см2	0,098066	0,98066	735,6	1,00005*104	0,96784	1	14,223
1 PSI	6,8946 кПА	0,068946	51,715	7,0307*102	0,068045	0,070307	1

Расшифровка обозначений:

МПа — мегапаскаль или 106 Па (Паскалей),
1 Па = 1 Н/м²;
мм.рт.ст. — миллиметр ртутного столба;
мм.вд.ст. — миллиметр водяного столба;
атм. — физическая атмосфера;
1 кгс/см² — техническая атмосфера;
PSI (pounds per square inch) — фунт на квадратный дюйм (единица давления, используемая в США и Великобритании).

МПа = 10 кгс/см² (кгс/см² иначе называется атм. или бар.).
1 кПа = 0,01 кгс/см², т.е 100 кПа = 1 кгс/см²
1 мм.вд.ст = 10 Па

Единицы измерения давления. Перевод единиц из одной системы в другую

Единицы измерения давления

Официально признаной системой измерений является СИ. Единицей измерения давления в ней является Паскаль, Па(Ра)-1Па=1Н/кв.м.Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники используются следующие единицы: миллиметр ртутного столба (мм.рт.ст или Торр), физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат. = 1 кгс/кв.см), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI).
Соотношения между этими единицами приведены в таблице:

Величина	МПа	Бар	мм.рт.ст.	Атм.	кгс/кв.см	PSI
1 МПа	1	10	7500,7	9,8692	10,197	145,04
1 бар	0,1	1	750,07	0,9869	1,0197	14,504
1 мм.рт.ст	133,32Па	0,00133	1	0,00136	0,001359	0,01934
1 атм	0,10133	1,0133	760	1	1,0333	14,696
1 кгс/кв. см	0,098066	0,98066	735,6	0,96784	1	14,223
1 PSI	6,8946 кПа	0,068946	51,715	0,068045	0,070307	1

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как «ата», а избыточное — как «ати», например 9 ата,
8 ати.

Единицы измерения производительности по газу
Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени.
Основная применяемая единица — метр кубический в минуту (куб.м./мин). Используемые единицы — л/мин. (1 л/мин=0,001 куб.м/мин), куб.м./час (1 куб.м./час=1/60 куб.м/мин), л/с (1 л/с=60л/мин=0,06куб.м./мин). Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий (давление 1 атм, температура 20 гр. C). В последнем случае перед единицей ставят букву «н» (например, 5нкуб.м/мин). В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM).1CFM=28,3168 л/мин=0,02832 куб.м/мин. 1 куб.м./мин=35,314 CFM.

Информация на других сайтах

Convert-me.Com Интерактивный калькулятор для перевода физических величин.

Перевод единиц давления — Днепропетровск

Давление газа и системы измерения температуры

     Это система измерения давления газа и температуры разработана в сотрудничестве с Институтом Фраунгофера по исследованию прикладных материалов (IFAM) в Дрездене, для использования с Планетарными Микромельницами FRITSCH PULVERISETTE 4, PULVERISETTE 5 и PULVERISETTE 6 классическая линия и трансформировать их в аналитическую систему измерений.

     Посредством непрерывного прямого измерения давления газа и температуры, можно контролировать тепловые эффекты, а также физические и химические реакции или изменения давления внутри размольного стакана. Чтобы достичь это, размольный стакан просто используется с передатчиком, расположенным на крышке, без каких-либо изменений в самой мельнице. Контролируемые данные передаются приёмником на компьютер со специальной операционной системой WINDOWS — графическое представление измеренных значений и сопоставление их в программе Excel^ТМ, которая позволяет графическое представление измеренных значений и создания их в таблице Excel^ТМ.

Ваши преимущества с GTM

     GTM-система может использоваться там, где в больших количествах измельчают в полностью закрытом контейнере. Доступны специальные размольные стаканы, изготовленные из нержавеющей стали, ёмкостью 250 мл и 500 мл.

     GTM-система предоставляет ценную информацию: Исследования в области механического легирования для производства новых аморфных и нанокристаллических материалов, мониторинга и оптимизации процессов измельчения в промышленном применений.

     Через измерение температуры размольного стакана, можно сделать интегральную заявку о температуре как о переменном процессе, который учитывает эффекты всех трений, воздействий и трансформации. Непрерывное и высокочувствительное измерение давления газа в размольном стакане позволяет фиксировать очень быстрые реакций. Измерение давления газа описывает, среди прочего, взаимодействие газа с площадями, созданными во время измельчения (адсорбции и десорбции газов). Чрезвычайные фазы быстрого образования могут в первое время наблюдаться на месте адиабатического процесса без теплообмена с системой.

     Регулировку скорости вращения шаров и параметров измельчения/ соотношение образца материала и времени измельчения можно выполнить с первого раза, без дорогостоящих, трудоёмких и неудачных испытаний. Благодаря точному измерению времени реакции, например, новые материалы могут быть получены с помощью конкретных добавок реактивов, или производятся со специальными механо-химическими свойствами.

Технические данные

Система измерения давления газа и температуры (GTM) состоит из передатчика и отдельного приёмника с  
размольным стаканом 250 мл, из нержавеющей стали со специальной крышкой — номер Заказа: 50.2510.00, или  
размольным стаканом 500 мл, из нержавеющей стали со специальной крышкой — номер Заказа: 50.2540.00.

9.1 Давление газа — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить свойство давления
• Определение и преобразование единиц измерения давления
• Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
• Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ. Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой.Давление газа создается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов (рис. 1). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

Рис. 1. Атмосфера над нами оказывает сильное давление на объекты на поверхности земли, примерно равное весу шара для боулинга, давящего на область размером с ноготь человека.

В этом коротком видеоролике представлена ​​наглядная иллюстрация атмосферного давления, в котором показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении внутреннего давления. 2 [/ латекс]

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает меньше половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед.2 [/ латекс]

Рис. 2. Хотя (а) вес слона большой, что создает очень большую силу на земле, (б) фигуристка оказывает гораздо большее давление на лед из-за небольшой площади поверхности коньков. (кредит а: модификация работы Гвидо да Роззе; кредит б: модификация работы Рёске Яги)

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , при этом 1 Па = 1 Н / м ² , где N — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с ² .Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100 000 Па). В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунтов на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфера (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °).В таблице 1 представлена ​​некоторая информация об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления

7 p s i. The next unit name is atmosphere, and is is abbreviated as a t m. The definition or relation to other unit is 1 a t m equals 101,325 P a and air pressure at sea level is approximately one a t m. The next unit name is bar, and it is abbreviated as bar or b. The definition or relation to other unit is 1 bar equals 100,000 P a exactly and commonly used in meteorology. The next unit name is millibar, and it is abbreviated as m b a r or m b. The definition or relation to other unit is 1000 m b a r equals one bar. The next unit name is inches of mercury, and it is abbreviated as i n period, H g. The definition or relation to other unit is one i n period H g equals 3386 P a and is used by the aviation industry and also some weather reports. The next unit is torr. The definition or relation to other unit is 1 torr equals 1 over 760 a t m and named after Evangelista Torricelli, inventor of the barometer. The last unit name is millimeters of mercury, and it is abbreviated as m m H g. The definition or relation to other unit is 1 m m H g is approximately 1 torr.»>

Название и сокращение	Определение или отношение к другой единице
паскаль (Па)	1 Па = 1 Н / м 2 рекомендованный блок IUPAC
килопаскаль (кПа)	1 кПа = 1000 Па
фунтов на квадратный дюйм (psi)	Давление воздуха на уровне моря ~ 14.7 фунтов на кв. Дюйм
атмосфера (атм)	1 атм = 101,325 Па Давление воздуха на уровне моря ~ 1 атм
бар (бар, или бар)	1 бар = 100 000 Па (точно) обычно используется в метеорологии
миллибар (мбар или мбар)	1000 мбар = 1 бар
дюйм рт. Ст. (Дюйм рт. Ст.)	1 дюйм рт. Ст. = 3386 Па используется в авиационной промышленности, а также в некоторых сводках погоды
торр	[латекс] 1 \; \ text {torr} = \ frac {1} {760} \; \ text {atm} [/ latex] имени изобретателя барометра Евангелисты Торричелли
миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.)	1 мм рт. Ст. ~ 1 торр
Таблица 1. Единицы давления

Пример 1

Преобразование единиц давления
Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах. Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

(а) торр

(б) атм

(c) кПа

(d) мбар

Решение
Это проблема преобразования единиц измерения. Соотношения между различными единицами измерения давления приведены в таблице 1.

(a) [латекс] 29.2 \; \ rule [0.5ex] {2.2em} {0.1ex} \ hspace {-2.2em} \ text {in Hg} \ times \ frac {25.4 \; \ rule [0.25ex ] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {mm}} {1 \; \ rule [0.25ex] {0.6em} {0.1ex} \ hspace {-0.6em} \ text { in}} \ times \ frac {1 \; \ text {torr}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2em} {0.1ex} \ hspace {-2em} \ text {mm Hg}} = 742 \ ; \ text {torr} [/ latex]

(b) [латекс] 742 \; \ rule [0.5ex] {1.8em} {0.1ex} \ hspace {-1.8em} \ text {torr} \ times \ frac {1 \; \ text {atm}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {torr}} = 0.976 \; \ text {atm} [/ latex]

(c) [латекс] 742 \; \ rule [0.5ex] {1.8em} {0.1ex} \ hspace {-1.8em} \ text {torr} \ times \ frac {101.325 \; \ text {kPa}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1.0em} \ text {torr}} = 98.9 \; \ text {kPa} [/ latex]

(d) [латекс] 98.9 \; \ rule [0.5ex] {1.9em} {0.1ex} \ hspace {-1.9em} \ text {kPa} \ times \ frac {1000 \; \ rule [0. 25ex] {0.9em} {0.1ex} \ hspace {-0.9em} \ text {Pa}} {1 \; \ rule [0.25ex] {1.1em} {0.1ex} \ hspace {-1.1em} \ text {кПа }} \ times \ frac {1 \; \ rule [0.25ex] {0.9em} {0.1ex} \ hspace {-0.9em} \ text {bar}} {100 000 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1.0em} \ text {Pa}} \ times \ frac {1000 \; \ text { mbar}} {1 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1.0em} \ text {bar}} = 989 \; \ text {mbar} [/ latex]

Проверьте свои знания
Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

Ответ:

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра (рис. 3).Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью. Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки. Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Рис. 3. В барометре высота столба жидкости h используется как измерение давления воздуха.Использование очень плотной жидкой ртути (слева) позволяет создавать барометры разумного размера, тогда как использование воды (справа) потребует барометра более 30 футов в высоту.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра. Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть [латекс] \ frac {1} {13.6} [/ латекс] высотой с водяной барометр — более подходящий размер.Стандартное атмосферное давление 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но больше не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , p :

.

[латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

, где h — высота жидкости, ρ — плотность жидкости, а g — ускорение свободного падения.

Пример 2

Расчет барометрического давления
Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление около уровня моря соответствует давлению, оказываемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см ³ .

Раствор
Гидростатическое давление определяется как p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см ³ и g = 9.5 \; \ text {Pa} \ end {array} [/ latex]

Проверьте свои знания
Вычислите высоту водяного столба при 25 ° C, который соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре составляет 1,0 г / см ³ .

Манометр представляет собой устройство, подобное барометру, которое может использоваться для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними.Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне. Манометр с открытым концом (рис. 4) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Рисунок 4. Манометр можно использовать для измерения давления газа.(Разница в высоте) между уровнями жидкости ( х ) является мерой давления. Обычно используется ртуть из-за ее большой плотности.

Пример 3

Расчет давления с помощью манометра с закрытым концом
Давление пробы газа измеряется с помощью манометра с закрытым концом, как показано справа. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Раствор
Давление газа равно столбу ртути высотой 26.4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева создается за счет газа, а давление справа из-за 26,4 см ртутного столба или ртути.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg , как в Примере 2, но проще преобразовать единицы измерения с помощью таблицы 1.

(a) [латекс] 26.4 \; \ rule [0.5ex] {2.8em} {0.1ex} \ hspace {-2.8em} \ text {cm Hg} \ times \ frac {10 \; \ rule [0.25ex ] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} \ Times \ frac {1 \; \ text {torr}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2.5 em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. ст.}} = 264 \; \ text {torr} [/ latex]

(b) [латекс] 264 \; \ rule [0.5ex] {1.7em} {0.1ex} \ hspace {-1.7em} \ text {torr} \ times \ frac {1 \; \ rule [0.25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1.3em} \ text {atm}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1.3em} \ text {torr }} \ times \ frac {101,325 \; \ text {Pa}} {1 \; \ rule [0.25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1,3em} \ text {atm}} = 35 200 \; \ text {Па} [/ латекс]

(c) [латекс] 35,200 \; \ rule [0.5ex] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {Pa} \ times \ frac {1 \; \ text {bar}} {100 000 \; \ rule [0.25ex] {1em} { 0,1ex} \ hspace {-1em} \ text {Pa}} = 0,352 \; \ text {bar} [/ latex]

Проверьте свои знания
Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Ответ:

(а) ~ 150 торр; (б) ~ 20 000 Па; (в) ~ 0.20 бар

Пример 4

Расчет давления с помощью манометра с открытым концом
Давление пробы газа измеряется на уровне моря с помощью ртутного манометра с открытым концом, как показано справа. Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Раствор
Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13.7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.)

(a) В мм рт. Ст. Это: 137 мм рт. Ст. + 760 мм рт. Ст. = 897 мм рт. Ст.

(b) [латекс] 897 \; \ rule [0.5ex] {3em} {0.1ex} \ hspace {-3em} \ text {мм рт. Ст.} \ Times \ frac {1 \; \ text {atm}} { 760 \; \ rule [0.25ex] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} = 1.2 \; \ text {кПа} [/ латекс]

Проверьте свои знания
Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано справа. Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Ответ:

(а) 642 мм рт. (б) 0,845 атм; (c) 85,6 кПа

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным (рис. 5). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения. При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление – пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа.За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление — наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления сфигмоманометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Рис. 5. (a) Медицинский техник готовится измерить артериальное давление пациента с помощью сфигмоманометра. (b) Типичный сфигмоманометр использует резиновую грушу с клапаном для надувания манжеты и диафрагменный манометр для измерения давления.(кредит а: модификация работы магистра-сержанта Джеффри Аллена)

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое. Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат.Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике. Прогнозы погоды (рис. 6) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т. Д., Которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

Рисунок 6. Метеорологи используют карты погоды для описания и предсказания погоды. Области высокого (H) и низкого (L) давления сильно влияют на погодные условия. Серые линии представляют собой места постоянного давления, известные как изобары. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

С точки зрения погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на земной поверхности ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака.Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету. Атмосфера Земли, имеющая толщину примерно 100–125 км, состоит примерно на 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на области, показанные на рисунке 7: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря) , термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря, примерно 80% земной атмосферы по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Рис. 7. Атмосфера Земли состоит из пяти слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи.Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

• [латекс] P = \ frac {F} {A} [/ латекс]
• [латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

Химия: упражнения в конце главы

1. Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (подсказка: подумайте об определении давления)?
2. Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, зависящие от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?
3. Почему лучше кататься или ползать на животе, чем ходить по замерзшему пруду?
4. Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт.Вычислите это давление в атм и кПа.
5. Типичное атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?
6. Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?
7. Канадские манометры имеют маркировку в килопаскалях. Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?
8. Во время высадки викингов на Марс было определено, что атмосферное давление в среднем составляет около 6.50 мбар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?
9. Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.
10. Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?
11. Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: В середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29. 97 дюймов, 1013,9 мбар.

    (а) Какое было давление в кПа?

    (b) Давление у побережья на северо-востоке США обычно составляет около 30,0 дюймов рт. Ст. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.

12. Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?
13. Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть.Определите давление газа в:

    (а) торр

    (б) Па

    (в) бар

14. Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть. Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) торр

    (б) Па

    (в) бар

15. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.Предполагая, что атмосферное давление составляет 760,0 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) мм рт. Ст.

    (б) атм

    (c) кПа

16. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) мм рт. Ст.

    (б) атм

    (c) кПа

17. Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

Глоссарий

атмосфера (атм)

единица давления; 1 атм = 101,325 Па

бар

(бар или б) единица давления; 1 бар = 100000 Па

барометр

прибор для измерения атмосферного давления

гидростатическое давление

Давление жидкости под действием силы тяжести

манометр

Устройство для измерения давления газа, находящегося в контейнере

паскаль (Па)

единица давления СИ; 1 Па = 1 Н / м ²

фунтов на квадратный дюйм (psi)

единица давления общепринятая в США

давление

сила на единицу площади

торр

единица давления; [латекс] 1 \; \ text {torr} = \ frac {1} {760} \; \ text {atm} [/ latex]

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

1. Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож. Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать большее давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

3. Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед по сравнению со стоянием. Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.

5. 0,809 атм; 82,0 кПа

7.2,2 × 10 ² кПа

9. Земля: 14,7 фунта на дюйм ^–2 ; Венера: 13,1 × 10 ³ фунтов на дюйм ⁻²

11. (а) 101,5 кПа; (б) падение 51 торр

13. (а) 264 торр; (b) 35 200 Па; (c) 0,352 бар

15. (a) 623 мм рт. (б) 0,820 атм; (c) 83,1 кПа

17. При использовании манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость будет вносить равные противодействующие давления в обоих рукавах трубки манометра. Однако при использовании манометра с открытым концом давление газа будет более высоким, чем ожидалось, поскольку P _газ = P _атм + P _{объем жидкости} .

5.2: Давление газа и его измерение

Цели обучения

• для описания и измерения давления газа.

На макроскопическом уровне полное физическое описание образца газа требует четырех величин:

• температура (выражена в кельвинах),
• объем (в литрах),
• сумма (выражена в молях) и
• давление (в атмосферах).

Как показано ниже, эти переменные не независимы (т. Е. Их нельзя произвольно изменять). Если нам известны значения любых , трех, из этих величин, мы можем вычислить четвертое и таким образом получить полное физическое описание газа. Температура, объем и количество обсуждались в предыдущих главах. Теперь обсудим давление и его единицы измерения.

Единицы давления

Любой объект, будь то ваш компьютер, человек или образец газа, воздействует на любую поверхность, с которой он соприкасается.Например, воздух в воздушном шаре оказывает усилие на внутреннюю поверхность воздушного шара, а жидкость, впрыскиваемая в форму, оказывает силу на внутреннюю поверхность формы, точно так же, как стул прикладывает силу к полу из-за его масса и влияние силы тяжести. Если воздух в воздушном шаре нагревается, увеличенная кинетическая энергия газа в конечном итоге приводит к взрыву воздушного шара из-за повышенного давления (\ (P \)) газа, силы (\ (F \)) на единицу площади (\ (A \)) поверхности:

\ [P = \ dfrac {\ rm Force} {\ rm Area} = \ dfrac {F} {A} \ label {10.2.1} \]

Давление зависит от и — приложенной силы, и — размера области, к которой приложена сила. Из уравнения \ (\ ref {10.2.1} \) мы знаем, что приложение той же силы к меньшей площади создает более высокое давление. Например, когда мы используем шланг для мытья автомобиля, мы можем увеличить давление воды, уменьшив размер отверстия шланга большим пальцем.

Единицы давления являются производными от единиц измерения силы и площади.2 \ label {10.2.2} \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Предполагая, что книга в мягкой обложке имеет массу 2,00 кг, длину 27,0 см, ширину 21,0 см и толщину 4,5 см, какое давление она оказывает на поверхность, если оно составляет

1. лежа?
2. стоит на краю в книжном шкафу?

Дано: Масса и габариты объекта

Запрошено: давление

Стратегия:

1. Вычислите силу, прилагаемую к книге, а затем вычислите площадь, которая соприкасается с поверхностью.
2. Подставьте эти два значения в уравнение \ (\ ref {10. 2.1} \), чтобы найти давление, оказываемое на поверхность в каждой ориентации.

Решение:

Сила, прикладываемая книгой, и не зависит от ее ориентации. Напомним, что сила, прилагаемая объектом, равна F = ma , где м, — его масса, а a — его ускорение. В гравитационном поле Земли ускорение происходит за счет силы тяжести (9.3 \; \ rm Па \ nonumber \]

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Какое давление оказывает на пол ученик весом 60,0 кг

1. при стоянии в лаборатории на плоской подошве в теннисных туфлях (площадь подошвы примерно 180 см. ² )?
2. , когда она ступает пяткой вперед на танцпол в туфлях на высоком каблуке (площадь каблука = 1,0 см. ² )?

Ответьте на

3.27 × 10 ⁴ Па

Ответ б

5,9 × 10 ⁶ Па

Барометрическое давление

Наша атмосфера действует точно так же, как мы оказываем давление на поверхность под действием силы тяжести. Мы живем на дне океана газов, который становится все менее плотным с увеличением высоты. Примерно 99% массы атмосферы находится в пределах 30 км от поверхности Земли (рис. \ (\ PageIndex {1} \)).Каждая точка на поверхности Земли испытывает чистое давление, которое называется барометрическое давление . Давление, оказываемое атмосферой, является значительным: столбик длиной 1 м ² , измеренный от уровня моря до верхних слоев атмосферы, имеет массу около 10 000 кг, что дает давление около 101 кПа:

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): атмосферное давление. Каждый квадратный метр поверхности Земли поддерживает столб воздуха высотой более 200 км и весом около 10 000 кг на поверхности Земли.

Барометрическое давление можно измерить с помощью барометра — устройства, изобретенного в 1643 году одним из учеников Галилея, Евангелистой Торричелли (1608–1647). Барометр может быть изготовлен из длинной стеклянной трубки, закрытой с одного конца. Он наполнен ртутью и помещен вверх дном в емкость с ртутью, не допуская попадания воздуха в трубку. Часть ртути вытечет из трубки, но внутри остается относительно высокий столбик (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Почему не заканчивается ртуть? Гравитация, безусловно, оказывает на ртуть в трубке нисходящую силу, но ей противодействует давление атмосферы, которое оказывает давление на поверхность ртути в чаше, что в итоге приводит к выталкиванию ртути вверх в трубку.Поскольку в правильно заполненном барометре (в котором есть вакуум) над ртутью внутри трубки нет воздуха, давление на колонку отсутствует. Таким образом, ртуть выходит из трубки до тех пор, пока давление самого ртутного столба точно не уравновесит давление атмосферы. Давление, оказываемое ртутным столбом, можно выразить как:

\ [\ begin {align} P & = \ dfrac {F} {A} \\ [4pt] & = \ dfrac {mg} {A} \\ [4pt] & = \ dfrac {\ rho V \ cdot g} {A} \\ [4pt] & = \ dfrac {\ rho \ cdot Ah \ cdot g} {A} \\ [4pt] & = \ rho gh \ end {align} \]

с

• \ (g \) — ускорение свободного падения,
• \ (м \) — масса,
• \ (\ rho \) — плотность,
• \ (V \) — объем,
• \ (A \) — нижняя область, а
• \ (h \) — высота столба ртути.

При нормальных погодных условиях на уровне моря две силы уравновешиваются, когда верхняя часть ртутного столба находится примерно на 760 мм выше уровня ртути в чаше, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Это значение зависит от метеорологических условий и высоты. В Денвере, штат Колорадо, например, на высоте около 1 мили или 1609 м (5280 футов) высота ртутного столба составляет 630 мм, а не 760 мм.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): ртутный барометр.Давление, оказываемое атмосферой на поверхность ртутного резервуара, поддерживает столб ртути в трубке высотой около 760 мм. Поскольку точка кипения ртути довольно высока (356,73 ° C), в пространстве над ртутным столбом очень мало паров ртути.

Ртутные барометры использовались для измерения атмосферного давления так долго, что у них есть собственная единица измерения давления: миллиметр ртутного столба (мм рт. Ст.), Часто называемый торром, в честь Торричелли. Стандартное барометрическое давление — это барометрическое давление, необходимое для поддержания столба ртути высотой ровно 760 мм; это давление также называют 1 атмосферой (атм).5 \; Па \\ [4pt] & = 101,325 \; кПа \ label {10.2.3} \ end {align} \]

Таким образом, давление в 1 атм в точности равно 760 мм рт. Ст.

Мы настолько привыкли жить под таким давлением, что даже не замечаем этого. Вместо этого мы замечаем изменений давления, например, когда наши уши щелкают в быстрых лифтах в небоскребах или в самолетах во время быстрых изменений высоты. Мы используем барометрическое давление разными способами. Мы можем использовать трубочку для питья, потому что при ее всасывании удаляется воздух и, таким образом, снижается давление внутри соломинки.Барометрическое давление, оказывающее давление на жидкость в стакане, затем заставляет жидкость подниматься по соломке.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): атмосферное давление

Один из авторов несколько лет назад посетил национальный парк Роки-Маунтин. После вылета из аэропорта на уровне моря на востоке Соединенных Штатов он прибыл в Денвер (высота 5280 футов), арендовал машину и поехал на вершину шоссе за пределами Эстес-парка (высота 14000 футов). Он заметил, что на этой высоте, где барометрическое давление всего 454 мм рт. Ст., Очень трудно выполнять даже легкую физическую нагрузку.Преобразуйте это давление в

1. атмосфер (атм).
2. бар.

Дано: Давление в миллиметрах ртутного столба

Запрошено: Давление в атмосферах и барах

Стратегия:

Используйте коэффициенты преобразования в уравнении \ (\ ref {10.2.3} \) для преобразования миллиметров ртутного столба в атмосферы и килопаскали.

Решение:

Из уравнения \ (\ ref {10.2.3} \) имеем 1 атм = 760 мм рт. Ст. = 101.325 кПа. Таким образом, давление на высоте 14000 футов в атм составляет

.

\ [\ begin {align} P & = \ rm 454 \; мм рт. Ст. \ Times \ dfrac {1 \; атм} {760 \; мм рт. Ст.} \\ [4pt] & = 0,597 \; атм \ nonumber \ end {align} \ nonumber \]

Давление в барах определяется по

.

\ [\ begin {align} P & = \ rm 0.597 \; atm \ times \ dfrac {1.01325 \; bar} {1 \; atm} \\ [4pt] & = 0.605 \; bar \ nonumber \ end {выровнять} \ nonumber \]

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): барометрическое давление

г. Эверест, расположенный на высоте 29 028 футов над уровнем моря, является самой высокой горой в мире.Нормальное атмосферное давление на этой высоте составляет около 0,308 атм. Преобразуйте это давление в

1. миллиметров ртутного столба.
2. бар.

Ответьте на

234 мм рт. Ст .;

Ответ б

0,312 бар

Манометры

Барометры измеряют барометрическое давление, а манометры измеряют давление проб газов, содержащихся в аппарате.Ключевой особенностью манометра является U-образная трубка, содержащая ртуть (или иногда другую нелетучую жидкость). Манометр с закрытым концом схематично показан в части (а) на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Когда колба не содержит газа (т. Е. Когда ее внутренняя часть близка к вакууму), высота двух столбов ртути одинакова, потому что пространство над ртутью слева — это почти вакуум (он содержит только следы паров ртути. ). Если газ будет выпущен в колбу справа, он окажет давление на ртуть в правом столбце, и два столбца ртути больше не будут одинаковой высоты.Разница между высотами двух колонн равна давлению газа.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): два типа манометров. (a) В манометре с закрытым концом пространство над ртутным столбиком слева (эталонное плечо) по существу представляет собой вакуум ( P ≈ 0), а разница в высоте двух столбцов дает давление газ, содержащийся непосредственно в баллоне. (b) В манометре с открытым концом левое (эталонное) плечо открыто для атмосферы ( P ≈ 1 атм), а разница в высоте двух столбцов дает разность между барометрическим давлением и атмосферным давлением. давление газа в баллоне.

Если трубка открыта для атмосферы, а не закрыта, как в манометре с открытым концом, показанном в части (b) на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), то два столбца ртути имеют одинаковую высоту, только если газ в баллоне имеет давление, равное барометрическому давлению. Если давление газа в баллоне на выше, чем на , ртуть в открытой трубке будет вытесняться газом, давящим вниз на ртуть в другом плече U-образной трубки. Таким образом, давление газа в баллоне складывается из барометрического давления (измеренного с помощью барометра) и разницы высот двух столбцов.Если давление газа в баллоне на меньше, чем давление атмосферы, то высота ртути будет больше в руке, прикрепленной к баллоне. В этом случае давление газа в баллоне равно барометрическому давлению за вычетом разницы в высоте двух колонн.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Предположим, вы хотите построить манометр с закрытым концом для измерения давления газа в диапазоне 0,000–0,200 атм. Из-за токсичности ртути вы решаете использовать воду, а не ртуть.Какой высоты вам нужен столб воды? (Плотность воды 1,00 г / см ³ ; плотность ртути 13,53 г / см ³ .)

Дано: Диапазон давления и плотности воды и ртути

Запрошено: высота столбца

Стратегия:

1. Рассчитайте высоту столба ртути, соответствующую 0,200 атм в миллиметрах ртутного столба. Это высота, необходимая для столбца, заполненного ртутью.
2. Из заданных плотностей используйте пропорцию, чтобы вычислить высоту, необходимую для столбца, заполненного водой.

Решение:

A В миллиметрах ртутного столба давление газа 0,200 атм равно

\ [P = \ rm 0. 200 \; атм \ times \ dfrac {760 \; мм рт. Ст.} {1 \; атм} = 152 \; мм рт. Ст. \]

При использовании ртутного манометра вам понадобится ртутный столбик высотой не менее 152 мм.

B Поскольку вода менее плотная, чем ртуть, вам потребуется на более высокий столб воды, чтобы достичь того же давления, что и данный столб ртути. Высота, необходимая для водяного столба, соответствующего давлению 0.3} = 2070 \; мм \]

Ответ логичен: для достижения того же давления требуется более высокий столб менее плотной жидкости.

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

Предположим, вы хотите создать барометр для измерения барометрического давления в среде, температура которой всегда превышает 30 ° C. Чтобы избежать использования ртути, вы решили использовать галлий, который плавится при 29,76 ° C; плотность жидкого галлия при 25 ° C составляет 6,114 г / см ³ . Какой высоты вам нужен столбик галлия, если P = 1.4 \; мм \ nonumber \\ [4pt] & = 10,3 \; m \ nonumber \ end {выровнять} \ nonumber \]

Всасывающий насос — это просто более сложная версия соломинки: он создает вакуум над жидкостью и использует атмосферное давление, чтобы заставить жидкость подниматься по трубке. Если давление в 1 атм соответствует столбу воды 10,3 м (33,8 фута), то при атмосферном давлении физически невозможно поднять воду в колодце выше этого значения. До тех пор, пока не были изобретены электрические насосы для механического выталкивания воды с больших глубин, этот фактор сильно ограничивал место проживания людей, поскольку добывать воду из колодцев глубиной более 33 футов было трудно.

Сводка

Давление определяется как сила, действующая на единицу площади; его можно измерить с помощью барометра или манометра. Для полного физического описания образца газа должны быть известны четыре величины: температура , объем , количество и давление . Давление — сила на единицу площади поверхности; единица измерения давления в системе СИ — паскаль (Па) , определяемая как 1 ньютон на квадратный метр (Н / м ² ). Давление, оказываемое объектом, пропорционально силе, которую он оказывает, и обратно пропорционально площади, на которую действует сила. Давление атмосферы Земли, называемое барометрическим давлением , составляет около 101 кПа или 14,7 фунта / дюйм. ² на уровне моря. барометрическое давление можно измерить с помощью барометра , закрытой перевернутой трубки, заполненной ртутью. Высота ртутного столба пропорциональна барометрическому давлению, которое часто выражается в единицах миллиметров ртутного столба (мм рт. Ст.) , также называемых торр . Стандартное барометрическое давление , давление, необходимое для поддержки столба ртути высотой 760 мм, является еще одной единицей давления: 1 атмосфера (атм) . Манометр — это прибор, используемый для измерения давления пробы газа.

Какой инструмент используется для измерения давления газа?

Наиболее распространенные устройства перечислены ниже.

МАНОМЕТР

Один из методов измерения более высоких давлений — использование манометра.Чувствительный к давлению элемент может быть трубкой, диафрагмой, капсулой или набором сильфонов, которые изменяют форму в ответ на давление газа. Отклонение чувствительного к давлению элемента считывается рычажным механизмом, соединенным с иглой. Типичный диапазон давления составляет от 0-1 бар до 0-600 бар.

АНЕРОИДНЫЙ БАРОМЕТР

Барометр-анероид — это манометр, который откалиброван для измерения давления в приблизительном диапазоне от 950 до 1070 мбар. Если вам нужно было узнать атмосферное давление для лабораторного эксперимента, вы или ваш инструктор, вероятно, получили его с помощью барометра-анероида.

U-ТРУБНЫЙ МАНОМЕТР

Простым устройством для измерения давления газа является манометр с U-образной трубкой. Обычно он содержит воду или ртуть в U-образной трубке. Один конец U-образной трубки подвергается воздействию неизвестного давления, а другой конец открыт для атмосферы.

Давление газа представлено разностью высот между двумя уровнями Δh и измеряется калиброванной шкалой, расположенной за столбиками жидкости. Вы, наверное, тоже использовали подобное устройство в лаборатории.

ВАКУУММАН

Вакуумметр похож на манометр. Обычные манометры измеряют давление от 1000 мбар до примерно 50 мбар. Однако некоторые специализированные устройства измеряют давление до 10⁻¹⁴ бар.

(от Actrol)

ДАТЧИК McLEOD

Манометр Маклеода изолирует пробу газа и сжимает ее в модифицированном ртутном манометре до тех пор, пока давление не достигнет нескольких миллибар. Его полезный диапазон составляет от 100 нбар до 1 нбар.

Измерение давления газа манометрами

Давление

Свойства материи

Измерение давления газа манометрами

Практическая деятельность для 14-16

Демонстрация

Имеет ли значение площадь трубки манометра при измерении давления?

Аппаратура и материалы

• Манометр с U-образной трубкой, 1.5 м высотой
• Манометр с неравными ножками, высотой 0,75 м
• Аспиратор (10 литров)
• Пищевой краситель

Примечания по охране труда и технике безопасности

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Установите манометр 1,5 м вертикально, удерживая его за основание с прорезями. Одна рука должна быть съемной, чтобы ее можно было заменить трубкой той же длины, но большего диаметра. Если это невозможно, соедините вместе две неравные руки.

Наполните его водой, покрасив несколькими каплями пищевого красителя, чтобы он был хорошо виден.

Давление газа обычно составляет около 25 см водяного столба. При заполнении трубок должно быть достаточно воды, чтобы учесть это изменение уровня.

Процедура

1. Подключите местную подачу газа к манометру.
2. Заменить одно плечо манометра на трубку большего диаметра и повторить.
3. Подключите подачу газа к аспиратору.Его следует подключать к каждому концу аспиратора по очереди, как показано на схемах ниже, чтобы показать, что разница в уровне остается прежней.

Учебные заметки

• Эти три эксперимента следует поставить рядом.
• Спросите: «Будет ли какая-либо разница в показаниях манометра для данного давления, если площадь поперечного сечения жидкости в трубке будет изменена с одной стороны?» Как ни удивительно для юных студентов, разница в уровнях всегда одинакова.
• Манометры с разными плечами следует подключать к источнику газа сначала с одной стороны, а затем с другой, чтобы проверить, имеет ли значение, какая сторона является входом.
• Те, кто может привести математический аргумент о том, что давление равно дополнительному весу поддерживаемой воды / площади, тогда они увидят, что высота дополнительного столба воды не зависит от площади поперечного сечения. Для некоторых можно исследовать уравнение давления p = hρg .
• Для некоторого конкретного давления исследуйте уравнение p = hρg .
• h = разница в высоте колонн
• ρ = плотность жидкости в колоннах
• г = напряженность гравитационного поля = 10 Н / кг

Эксперимент прошел проверку на безопасность в июле 2007 г.

Измерение давления газа и манометры с примерами

Манометры с примерами

Давление газа в закрытом баллоне везде одинаковое.Манометры используются для измерения давления газа в закрытой емкости. Есть два типа манометров, они имеют U-образную форму и заполнены ртутью. Если один из концов открыт для атмосферы, мы называем этот тип манометром открытого типа, а если он закрыт, мы называем его закрытым манометром. Разберем их подробно. Начну с манометров с закрытым концом.

1. Манометры с закрытым концом:

Как видно из рисунка ниже, один конец манометра открыт для газового баллона, а один из них закрыт.Точки x и y на картинке находятся на одном уровне, поэтому давления, действующие на эти точки, равны. Давление в точке x — это давление газа, а давление в точке y — это давление ртути на высоте h.

В этой системе давление газа равно;

P _газ = h

2.Манометры открытого конца:

Как вы можете видеть из рисунков, представленных ниже, один конец манометра открыт для контейнера, заполненного газом, а один конец его открыт для атмосферы. При измерении давления газа с помощью атмосферного давления необходимо усвоить три ситуации.

В первой ситуации; давления в точках x и y равны.Px = давление газа и Py = h + P ₀ таким образом;

P _газ = P ₀ + h

Во второй ситуации давления в точках x и y также равны, и Px = давление газа, а Py = P ₀ , таким образом;

P _газ = P ₀

В третьей ситуации; давления в точках x и y также равны, и Px = давление газа + h, а Py = P ₀ , таким образом;

P _газ + h = P ₀

P _газ = P ₀ -h

Пример: Найдите соотношение между газами X, Y, Z в приведенных ниже манометрах.

Соотношение между плотностями воды и ртути есть; d _вода ртуть и P ₀ = 75 см рт.

X газ в манометре с открытым концом;

P _X = 75 см рт. Ст. + 30 см рт. Ст.

Y газ в манометре с открытым концом;

P _Y = 75 см Hg + 30 см H ₂ O

Z газ в манометре с закрытым концом;

P _Z = 75 см рт. Ст.

Так как d _воды ртутного столба давление Hg больше, чем давление H ₂ O.Таким образом;

P _Z

Y

X

Пример: Найдите давление газа Y (атмосферное давление 75 см рт. Ст.)

мы можем писать;

п _х + 60 = 75

P _X = 15 см рт. Ст.

и

P _Y = P _X + 30 = 15 + 30 = 45

P _Y = 45 см рт. Ст.

Газы, экзамены и решения проблем

Газы с примерами <Назад		Далее> Кинетическая теория газов

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ ОНЛАЙН: ДАВЛЕНИЕ И МАНОМЕТР ГАЗА

Газовые законы:
В этом разделе мы поймем, что три свойства газа, которые необходимы для описания состояния газа, — это давление, температура и объем газа.Для данной массы газа три свойства связаны газовыми законами.
Свойства — объем, давление и температура.

Давление газа и измерение давления газа:
Давление газа:
Давление газа — это сила газа на единицу площади.

Манометр:
Манометр — это прибор, который используется для измерения давления газа.

Конструкция манометра:
Манометр представляет собой U-образную трубку, содержащую воду или ртуть.Один конец открытой трубки подключен к источнику газа, а другой конец открыт для атмосферы.

Манометр для измерения давления газа:

Работа манометра:
При отключенной подаче газа плечи U-образной трубки регулируются таким образом, чтобы уровни воды или ртути были одинаковыми в обоих плечах трубки. Когда подача газа открыта, газ оказывает давление в точке A. Это давление вызывает повышение уровня воды или ртути в открытом плече трубки в точке B до определенной высоты h выше точки B.

Формула для расчета:
Поскольку точки A и B находятся на одном уровне в обоих рукавах трубки, мы будем использовать теорию,

давление в точке A = давление в точке C

Давление в точке A — это давление газа, которое подается на левое плечо манометра, а давление в точке C — это давление, обусловленное высотой водяного или ртутного столба.

Следовательно, для воды, используемой в манометре,
давление в точке B =
= давление из-за высоты воды h + атмосферное давление
Точка давления B
= высота воды * плотность воды * ускорение свободного падения + атм.Давление
Давление в точке B = h * qw * g + атмосферное давление (760 мм рт. Ст.)

Приравняем эти два давления.

Формула будет следующей:
Давление в точке A = давление в точке B
Давление газа в точке A = давление водяного столба высотой h
Давление газа в точке A = hw * qw * g + атмосферное давление (760 мм рт. )

На этом этапе вы делаете переменную, которую хотите вычислить, предметом формулы.

Примечание:
Hw — высота водяного столба высотой h.
qw — плотность воды.
g — это ускорение свободного падения. (g = 9,8 м / с²)

В то время как для ртути:
Давление в точке B =
= высота ртути * плотность * ускорение силы тяжести + атмосферное давление (76ommHg)
Давление в точке B = hm * qm * g + атмосферное давление (760 мм рт. ст.)

Следовательно,
Формула будет иметь вид:
Давление газа в точке A = hm * qm * g + atmp давление. (760 мм рт. формулы.

Примечание:
Hm — высота столба ртути.
кв.м — плотность ртути.
g — это ускорение свободного падения. (g = 9,8 м / с²)

Рабочие примеры:
I. Вычислите давление газа, которое поднимет воду на высоту 26 см в монометре. (атмосферное давление = 76 см рт. ст., qw = 1 г / см³, g = 9,8 м / с²)
Решение:
Данные, приведенные в вопросе:
Высота водяного столба h = 26 см, g = 9,8 м / с, атмосферное давление = 76 см рт. Ст.,
qw = 1 г / см³.

Формула:
давление газа при A = давление на B из-за высоты воды + атмосферное давление (76 см рт. Ст.)

. давление газа = qw * hw * g + атмосферное давление

Замена:
давление газа = 1 * 26 * 9,8 + 76.
Давление газа = 254,8 + 76 = 330,8 Н / м²

II. Рассчитайте высоту ртутной колонки, которую давление газа 352 Н / м² выдержит в манометре с открытым плечом. (p = 76 см рт. ст., g = 10 м / с²).

Решение:
Данные в вопросе:
Давление газа = 3.52×105 Н / м², атмп. = 76 см = 0,76 м рт. Ст., G = 10 м / с², qm = 1300 кг / м³
Давление из-за 76 см рт. Ст. = 0,76 * 1300 * 9,8 = 101293 Н / м²

Диаграмма здесь:

Теория расчета:
Давление газа в точке A = давление в точке B из-за высоты ртути h

Формула:
давление газа в точке A = hm * pm * g + атмосферное давление.
Замена:
3,25×105 = 13000 * h * 9,8 + 101293
3,25×105 = 12740 * h + 101293

Соберите похожие термины:
325000 — 101293 = 12740 * h
224707 = 12740 * h

Сделайте h темой:
224707 ÷ 12740 = выс.➡ h = 17,64 м

Мы можем получить важную формулу, приравняв давление, обусловленное высотой воды, к давлению ртути.

Следовательно,
Давление из-за высоты воды = давление из-за высоты ртути
Давление из-за высоты воды = hw * qw * g
Давление из-за высоты ртути = hm * qm * g
Следовательно,
Hw * Qw * g = Hm * Qm * g (g отменяет g)
Следовательно,
Hw * Qw = Hm * Qm
Make

Объяснение измерения давления

Согласно Международной организации по стандартизации, стандарт ISO 2533: 1975 определяет стандартное атмосферное давление 101,325 Па (1 атм, 1013.25 мбар или 14,6959 фунтов на кв. Дюйм). Атмосферное атмосферное давление на Земле динамично и меняется в зависимости от погоды, климата и высоты. Типичные колебания атмосферного давления на уровне моря составляют от 925 до 1050 гПа. Давление на поверхности Земли снижается примерно на 0,1 гПа на метр (до высоты около 6 км).

Для более точного расчета зависимости атмосферного давления от высоты над уровнем моря необходимо также учитывать температуру воздуха.

Датчик абсолютного давления

Абсолютное давление — это величина давления, измеренная относительно нуля, что в терминах давления представляет собой идеальный вакуум.Например, измерение абсолютного давления используется для измерения изменений атмосферного давления из-за изменений погодных условий.

Датчик абсолютного давления на основе диафрагмы имеет одну сторону диафрагмы, открытую для постоянно герметичной вакуумной полости, встроенной в чувствительный элемент, и другую сторону диафрагмы, открытую для измеряемой среды под давлением.

Датчик избыточного давления

Манометрическое давление — это величина давления, измеренная относительно атмосферного давления окружающей среды.Датчики давления с датчиком манометрического давления на основе диафрагмы имеют одну сторону диафрагмы, подверженную окружающему атмосферному давлению, а другую сторону диафрагмы — приложенному давлению.

Датчики избыточного давления будут показывать отрицательное давление при воздействии вакуума и положительное показание при воздействии давления выше атмосферного. При атмосферном давлении окружающей среды давление выравнивается между двумя сторонами диафрагмы, и датчик дает нулевое показание.

Разновидностью датчика избыточного давления является герметичный датчик избыточного давления, в котором одна сторона диафрагмы находится в герметичной полости со статическим давлением 1 бар, эквивалентным стандартному атмосферному давлению. Герметичные манометрические датчики обычно используются для датчиков высокого давления, где с точки зрения безопасности нецелесообразно отделять среду высокого давления от атмосферы только тонкой диафрагмой.

Датчик перепада давления

Дифференциальное давление — это давление, измеренное между двумя независимыми силами давления.

Преобразователи давления с диафрагменным датчиком перепада давления, одна сторона диафрагмы которого подвергается воздействию одной среды под давлением, а другая сторона диафрагмы — второй среде под давлением. Значение перепада давления — это разница давлений между двумя средами давления.

Датчик косвенного давления

Уровень давления газа ниже атмосферного называется вакуумом. В вакуумных приложениях давление обычно измеряют косвенно. Из-за низкой плотности газа при давлениях ниже 1 × 10 ^-5 гПа (высокий вакуум) сила, оказываемая газом, не может быть измерена прямыми методами, такими как отклонение диафрагмы.

Вместо этого в системах с высоким вакуумом давление измеряется с помощью методов косвенного измерения давления. Например, давление может быть определено напрямую путем измерения теплопроводности газовой среды под давлением с помощью горячей проволоки, подвешенной в трубке, или горячего резистивного элемента на микромашинной кремниевой диафрагме. Термометр Пирани может использоваться для измерения давления до 1 × 10 ^-4 гПа. Датчик Пирани MEMS имеет преимущество более широкого динамического диапазона измерения, а недавняя инновация в технологии вакуумметров расширила диапазон измерения до 1 × 10 ^-6 гПа.

Для измерения давления в диапазоне сверхвысокого вакуума используются ионизационные датчики с горячим или холодным катодом. Этот тип датчиков косвенно измеряет путем ионизации молекул газа и может использоваться для измерения давления до 1 × 10 ^-12 гПа.

Обсуждение и выводы

Измерение давления и вакуума широко используется в промышленных и научных приложениях. Его можно измерить с помощью множества различных типов датчиков, методов и технологий измерения.Выбор метода измерения и типа датчика зависит от области применения и требований.

No related posts.