|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
Ciśnienie to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:
gdzie: p – ciśnienie (Pa), Fn – składowa siły prostopadła do powierzchni (N), S – powierzchnia (m²).
W przypadku gazów w stanie ustalonym w spoczynku, ciśnienie jakie gaz wywiera na ścianki naczynia jest funkcją objętości, masy i temperatury i dlatego w termodynamice traktowane jest jako funkcja stanu.
Uogólnieniem pojęcia ciśnienia jest naprężenie.
Do pomiaru służy manometr i barometr.
Podstawowe jednostki ciśnienia przeliczone na paskale. 1 hPa (hektopaskal) = 100 Pa, 1 kPa (kilopaskal) = 1000 Pa, 1 MPa (megapaskal) = 1 000 000 Pa.
Rodzaje ciśnien: ciśnienie akustyczne ciśnienie atmosferyczne ciśnienie bezwzględne ciśnienie całkowite ciśnienie hydrostatyczne ciśnienie krytyczne ciśnienie sprężania ciśnienie tętnicze nadciśnienie podciśnienie ujemne ciśnienie
Ciśnienie bezwzględne (absolutne) - ciśnienie wyznaczane względem próżni doskonałej, której ciśnienie wynosi 0
Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości wektora siły, z jaką słup powietrza naciska na powierzchnię ziemi do powierzchni na jaką dany słup naciska (por. ciśnienie). Co za tym idzie, w górach ciśnienie jest niższe, gdyż słup ten jest mniejszy, a na nizinach ciśnienie jest wyższe.
W ujęciu molekularnym ciśnienie jest wynikiem chaotycznego ruchu cząstek atmosfery (por. równanie Clapeyrona). W ujęciu mechaniki płynów równoważy siłę grawitacji ciała niebieskiego.
Nadciśnienie - różnica między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem atmosferycznym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od bezwzględnego
Podciśnienie – różnica między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem bezwzględnym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od atmosferycznego.
Występuje w pompach ssawnych, gaźnikach samochodowych, układzie wspomagania hamulców, odkurzaczach, pożarnictwie do odsysania wody itp.
Ciśnienie hydrostatyczne – ciśnienie, jakie panuje na pewnej głębokości w cieczy niebędącej w ruchu, która znajduje się w polu grawitacyjnym. Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego. Jednostką ciśnienia hydrostatycznego jest (w układzie SI) paskal (Pa). Ciśnienie to oblicza się ze wzoru
gdzie
Grawitacja w przypadku obu rodzajów ciśnień – hydrostatycznego i aerostatycznego – wywołuje zmianę ciśnienia w zależności od głębokości – im niżej tym większe ciśnienie. Jest ono skutkiem nacisku (ciężaru) ze strony słupa płynu położonego nad punktem pomiaru – im wyższy słup, typ większy nacisk. Np. na Ziemi ciśnienie w wodzie (ciśnienie hydrostatyczne) zwiększa się co 10 m o jedną atmosferę techniczną. Ciśnienie powietrza na poziomie morza jest równe atmosferze fizycznej, jest ona w przybliżeniu równa atmosferze technicznej. Wynika stąd, że ciężar słupa powietrza nad powierzchnią ziemi jest w przybliżeniu równy ciężarowi słupa wody o wysokości 10 m (10 ton wody na metr kwadratowy).
Jeżeli uwzględni się zarówno ciśnienie zewnętrzne, jak i ciśnienie hydrostatyczne, wówczas całkowite ciśnienie w płynie wyraża wzór:
gdzie:
Ciśnienie w cieczy nie zależy od kształtu i wielkości naczynia, ale od wysokości słupa cieczy. Jeżeli mamy jednorodną ciecz i wysokości słupów w obu naczyniach, to wtedy mamy równe ciśnienie. Prawo naczyń połączonych :
Poziom cieczy jednorodnej w naczyniach połączonych jest równy.
Podział Ze względu na wskazywane ciśnienie dzieli się je na: względne – wskazujące różnicę ciśnień, bezwzględne – wskazujące ciśnienie w odniesieniu do próżni.
Typy manometrów Hydrostatyczne U-rurka sprężynowe ze sprężyną rurkową (Bourdona) z przeponą falistą lub sprężystą mieszkowe dzwonowe elektryczne tensometryczne piezoelektryczne indukcyjne
Działanie manometrów cieczowych Manometry cieczowe składają się z dwóch naczyń połączonych napełnionych cieczą manometryczną. Najczęściej są to syntetyczne oleje lub rtęć. Zasada działania urządzeń polega na przemieszczaniu się cieczy manometrycznej. Ruch ten wynika z dążenia do ustalenia równowagi pomiędzy mierzonym ciśnieniem a ciśnieniem cieczy w manometrze. W praktyce pomiar ten polega na odczytaniu położenia cieczy na podziałce wyskalowanej w odpowiednich jednostkach ciśnienia (najczęściej Pascale, milimetry słupa wody lub milimetry słupa rtęci).
Aby określić wielkość h należy odczytać poziom cieczy w obu rurkach.
Dwukrotnego odczytu można uniknąć stosując manometr jednoramienny. Charakteryzuje się on odpowiednio dobranymi przekrojami poprzecznymi. Odczytu poziomu cieczy dokonuje się w węższym naczyniu, pomijając zmianę położenia cieczy w szerszym naczyniu.
Manometr sprężynowy Manometr z przeponą wykonaną z metalu, która pod wpływem różnicy ciśnień po jej obu stronach odkształca się, zmieniając położenie wskazówki na skali. Rurka Bourdona Manometry sprężynowe rurkowe, zwane też ciśnieniomierzami ze sprężyną rurkową składają się z wygiętej w łuk lub wielu zwojów rurki, zwanej od nazwiska konstruktora Eugène Bourdona rurką Bourdona.
Jeden koniec rurki jest zamocowany do obudowy i przez niego doprowadza się do rurki ciśnienie, drugi zamknięty koniec połączony jest z układem wskazującym ciśnienie wykonanym zazwyczaj jako układ przekładni. Rurka pełni jednocześnie rolę sprężyny powrotnej. W wygiętej rurce ciśnienie wywiera większy nacisk na powierzchnię zewnętrzną łuku rurki niż na powierzchnię wewnętrzną łuku, co powoduje, że rurka prostuje się nieco pod wpływem wzrostu ciśnienia. Zmiana wygięcia powoduje zmianę położenia zamkniętego końca połączonego ze wskazówką.
Mikromanometr – przyrząd służący do pomiaru ciśnienia względnego o wartości mniejszej niż 6000 Pa, rodzaj ciśnieniomierza
Zwiększenie dokładności pomiaru małych wartości ciśnień można uzyskać stosując manometr ukośny. Dzięki pochyleniu rurki zamiast pomiaru wysokości słupa cieczy mierzy się jego długość.
Ideowy schemat manometru cieczowego ukośnego przedstawiono na rysunku:
W manometrach ukośnych zachodzą następujące zależności:
[3] [4] [5] gdzie:
p1 - ciśnienie w punkcie 1 p2 - ciśnienie w punkcie 2 a - pole przekroju rurki A - pole przekroju naczynia 1 - gęstość cieczy manometrycznej l - długość słupa cieczy manometrycznej
Wstawiając do wzoru [3] zależności [4] i [5] otrzymano:
Wartość określa się jako przełożenie manometru.
Zmieniając pochylenie rurki zmienia się przełożenie manometru, a tym samym zakres jego stosowania. Manometr dwuramienny, tzw. U – rurkowy – budowa i zasada działania Za pomocą manometrów U - rurkowych można mierzyć nadciśnienie, podciśnienie oraz różnicę ciśnień w zależności od sposobu przyłączenia. Jest to najprostszy manometr służący do pomiaru technicznych ciśnień, w tym m.in. do pomiaru małej różnicy ciśnień, jak np. przy przepływie płynów przez zwężkę. Najważniejszą częścią tego manometru (rys. 4) jest rurka szklana (1) zgięta na kształt litery U, deska mocująca (2) oraz podziałka milimetrowa (3). Zasada działania manometrów U - rurkowych oparta jest na równości ciśnień na poziomych powierzchniach ekwipotencjalnych w naczyniach połączonych. Pomiarowi podlega przesunięcie słupa cieczy manometrycznej (spiętrzenie) h. |
Menu
|