Виды измеряемых давлений в технике

Давление как физическая величина. Единицы измерения. Давление – ограниченная во времени сила удара молекул об ограничивающую ее поверхность. Давлением р называют отношение абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности. Если сила равномерно распределена по площади, то указанное отношение задает точное значение давления в каждой ее точке, в противном же случае – только его среднее значение (точное значение меняется от точки к точке и определяется пределом отношения силы Δ F, приложенной на бесконечно малом участке поверхности, к его площади Δ S).

В отличии от силы, величина которой может зависеть от размеров поверхности ее приложения, давление позволяет при рассмотрении взаимодействия физических тел исключить фактор площади, поскольку оно является удельной, то есть отнесенной к единице площади.

Единицы измерения давления определяются одним из двух способов: 1) через высоту столба жидкости, уравновешивающей измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4º C (мм. вод.ст. или м вод.ст.) или ртутного столба при 0º C (мм.рт.ст. или Торр) и нормальном ускорении свободного падения; 2) через единицы силы и площади.

В СИ единицей силы является Н (ньютон), а единицей площади – м². Отсюда определяется единица давления паскаль Па=1Н/м² и ее производные. На ряду с сиcтемой СИ в области измерения давления используются более ранние единицы измерения и внесистемные единицы.

В технической системе МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) сила измеряется в килограммах силы (1 кгс=9, 8Н). Единица давления в МКГСС – кгс/м² и кгс/см²; единица кгс/см² получила название технической или метрической атмосферы (ат ). Измерение избыточного давление обозначается «ати».

В физической системе единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда) единицей силы является дина (1 дин=10^-5Н). В рамках СГС введена единица давления бар (1 бар=1 дин/см²). Существует одноименная внесистемная, метеорологическая единица бар, или стандартная атмосфера (1 бар= 10⁶дин/см²), что иногда, вне контекста вызывает путаницу. Иногда на практике используется внесистемная единица физическая или нормальная атмосфера (атм), которая эквивалентна уравновешивающему столбу 760 мм рт.ст. Изредка находит применение единица измерения давления из системы МТС (метр, тонна, секунда) пьеза (1пз=1сн/см², где 1сн=10⁸ дин – сила в стен, сообщающая телу массой в 1 тонну ускорение 1 м/с²).

Виды измеряемых давлений. Жидкие и газообразные среды характеризуются свойствами упругости – обратимого изменения объема, то есть уменьшения объема среды при сжатии ее под давлением и восстановления исходного объема при снятии этого давления, и текучести – обратимого изменения формы. В этих средах различают давление внешнее (поверхностное) – на границе (поверхности) сред., и внутреннее – внутри, в объеме или массе среды.

Диапазон давлений, измеряемых в технике, достигает 17 порядков: от 10^-8 Па в электровакуумном оборудо­вании до 10³ МПа при обработке ме­таллов давлением. Материальным хра­нителем единиц давления являются первичные (национальные) и вторич­ные (рабочие) эталоны давления. Для поддиапазона 1-100 кПа избыточных, абсолютных и разностных давлений в качестве первичного эталона использу­ется, как правило, ртутный двухтруб­ный (U -образный) манометр с лазер­ным считыванием высоты мениска (погрешность считывания не более10^{-3 мм, а абсолютная суммарная по­грешность прибора, учитывающая в том числе и влияние температуры, не превышает 0, 0005% от верхней грани­цы диапазона). Для поддиапазона 100 кПа-100 МПа применяются газо­вые грузопоршневые манометры (точ­ность 0, 0035-0, 004% от показаний). Га­зовые и жидкостные грузопоршневые манометры используются и как рабо­чие эталоны для передачи единиц дав­ления промышленным образцовым приборам (их точность 0, 01-0, 1%).}