Системы отсчета давления

В зависимости от выбора начала отсчета численное значение одного и того же давления может быть разным. Давление, изменяемое от пустоты, называют абсолютным р_абс. В условиях Земли измерить такое давление достаточно сложно, т.к. необходимо создать пустоту, от которой нужно мерить. Поэтому в наземных машинах, механизмах и системах в качестве начала отсчета используют атмосферное давление р_атм. Атмосферное давление – гидростатическое давление воздуха на все находящиеся в нем предметы и земную поверхность, создаваемое притяжением атмосферы к Земле.

Давление, измеряемое от атмосферного называют избыточным р_изб. Очевидно, что избыточное давление может быть как положительным, так и отрицательным.

Если абсолютное давление меньше атмосферного, тогда избыточное давление будет отрицательным, называемое вакуумметрическим р_вак.

Рассмотрим графическую интерпретацию вышесказанного (рисунок 3.2). Если в какой то точке пространства (точка 1), заполненного жидкостью или газом, абсолютное давление будет больше, атмосферного, то избыточное давление будет положительным. Когда абсолютное давление будет меньше атмосферного (точка 2), то избыточное давление будет отрицательным.

Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давления связаны между собой уравнениями:

; (3.4)

. (3.5)

Известно, что р_атм в условиях тропосферы из-за возникновения циклонов и антициклонов не является постоянной величиной, но колебания его не значительны. Поэтому, в технических расчетах объектов, находящихся примерно на уровне моря, принимают р_0атм = 1 · 10⁵Па. Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря: чем больше высота, тем меньше р_атм. Данная зависимость описывается барометрической формулой:

, (3.6)

где р_hатм – атмосферное давление на высоте h (м) по отношению к уровня моря, Па; р_0атм – атмосферное давление на уровне моря, Па; е – основание натурального логарифма: е =2, 718; M – молярная масса сухого воздуха: M =0, 029 кг/моль; R_m – универсальная газовая постоянная: R_m =8, 31 Дж/(моль∙ К); T – абсолютная температура воздуха, К.

Данное явление необходимо учитывать при проектировании инженерных сетей для высотных зданий и сооружений.