в чем измеряют давление газа
Давление. В чем измеряется давление?
Давление на поверхность может иметь неравномерное распределение, поэтому различают давление на локальный фрагмент поверхности и среднее давление на всю поверхность.
Давление на локальной площади поверхности определяется как отношение нормальной составляющей силы dFn, действующей на этот фрагмент поверхности, к площади этого фрагмента dS:
Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на данную поверхность, к её площади S:
Единицы измерения давления имеют давнюю историю и с учетом разных сред (жидкость, газ, твердое тело) достаточно разнообразны. Приведем основные.
Паскаль
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.
| гектопаскаль (гПа) | 1 гПа = 100 Па = 10 2 Па |
| килопаскаль (кПа) | 1 кПа = 1′000 Па = 10 3 Па |
| мегапаскаль (МПа) | 1 МПа = 1′000′000 Па = 10 6 Па |
Соотношения величин к 1 Па:
| МПа | |
| Бар (bar, бар) | 0,1 |
| Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см 2 | 10,197 |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 9,8692 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 7500,6 |
| Метр водяного столба (м вод.ст., m H2O) | 10,197 |
| Фунт-сила на кв. дюйм (psi) | 145,04 |
Ди́на
Бар (bar, бар)
| 1 бар = | |
| Паскаль (Pa, Па) | 10 5 Па = 0,1 МПа |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 0,98692 атм |
| кгс/см 2 | 1,0197 кгс/см 2 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 750,06 мм рт.ст. |
| дин/см 2 | 10 6 дин/см 2 |
| Российская Федерация | Без ограничения срока с областью применения «промышленность». |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Килограмм-сила
Килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения (9,80665 м/с 2 ).
1 кгс = 1 кг * 9,80665 м/с 2 = 9,80665 Н
Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой 1 килограмм давит на весы на поверхности Земли, поэтому удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.
| 1 кгс | = 9,80665 Н | ≈ 10 Н |
| 1 Н | ≈ 0,10197162 кгс | ≈ 0,1 кгс |
| 100 кгс/м 2 | ≈ 1 кПа | = 1 кН/м 2 |
| 1 лошадиная сила | 75 кгс·м/с |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
| Российская Федерация | Килограмм-сила и грамм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области»,, допускаемых к применению в Российской Федерации, используется только в тех случаях, когда количественные значения величин «невозможно или нецелесообразно» выражать в единицах СИ. |
Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см 2
| Российская Федерация | — |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Физическая атмосфера (atm, атм)
В соответствии с определением:
| 1 атм | 101 325 Па |
| 1 атм | 1,033233 ат |
| Российская Федерация | Допущена к использованию в качестве внесистемной единицы с областью применения «все области». |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметр ртутного столба
1 мм рт.ст. ≈ 133,3223684 Па
| Атмуровень моря | 760 мм рт.ст. |
| 760 мм рт.ст. | 101 325 Па |
| 1 мм рт.ст. | 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па |
| 1 мм рт.ст. | 13,5951 мм вод.ст. |
Происхождение этой единицы связано со способом измерения атмосферного давления при помощи барометра, в котором давление уравновешивается столбиком жидкости. В качестве жидкости часто используется ртуть, поскольку у неё очень высокая плотность (≈13 600 кг/м 3 ) и низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре.
| Российская Федерация | Допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «медицина, метеорология, авиационная навигация» |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметры ртутного столба используются, например, в вакуумной технике, в метеорологических сводках и при измерении кровяного давления.
Миллиметр водяного столба
В Российской Федерации допущен к использованию в качестве внесистемной единицы измерения давления без ограничения срока с областью использования «все области».
В основном в теоретической физике жидкость рассматривают, как идеальную. Но на практике всё сложнее. Жидкость имеет и трение о стенки и внутреннее трение, вязкость и растворяет в себе газы и выделяет их, что создает определенные сложности. В этой статье рассмотрим основные физические свойства реальной жидкости.
Все материалы, представленные на сайте, носят исключительно справочный и ознакомительный характер и не могут считаться прямой инструкцией к применению. Каждая ситуация является индивидуальной и требует своих расчетов, после которых нужно выбирать нужные технологии.
Не принимайте необдуманных решений. Имейте ввиду, что то что сработало у других, в ваших условиях может не сработать.
Администрация сайта и авторы статей не несут ответственности за любые убытки и последствия, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Сайт может содержать контент, запрещенный для просмотра лицам до 18 лет.
Урок 24. Давление газа
В уроке 24 «Давление газа» из курса «Химия для чайников» рассмотрим устройство и принцип действия ртутного барометра, а также дадим определение давлению и рассмотрим его единицы измерения. Не пройдите мимо вводного урока в главу «Законы газового состояния», если вы его еще не читали.
Ртутный барометр
Если стеклянную трубку, закрытую с одного конца, наполнить ртутью (Hg), а затем перевернуть открытым концом в сосуд с ртутью, как показано на рисунке 3-1 (а), уровень ртути в трубке будет опускаться до тех пор, пока высота ртутного столбика над поверхностью ртути в сосуде не достигнет приблизительно 760 миллиметров (мм).
Давление, оказываемое на поверхность ртути в сосуде весом ртутного столбика в трубке, в точности уравновешивается давлением окружающей атмосферы. Вследствие равенства этих давлений, действующих в противоположных направлениях, ртуть больше не выливается из трубки. Подобное устройство называется ртутным барометром. Его изобрел и впервые протестировал итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли для измерения атмосферного давления. Торричелли показал, что высота столбика ртути в барометрической трубке НЕ зависит от формы и размеров трубки, а потому, определяется не весом ртутного столбика, а давлением у его основания. Атмосферное давление на уровне моря поддерживает столбик ртути высотой 760 мм (в среднем). Поскольку в старину для измерения давления пользовались именно ртутными барометрами, то в качестве единицы измерения давления применялся «миллиметр ртутного столба«.
Единицы измерения давления
Представим себе разлитый на столе слой ртути площадью 1 м 2 и толщиной 1 мм. Переведем сначала все размеры этого слоя в сантиметры; тогда его объем выразится как:
Вес этого слоя можно найти как произведение его массы на ускорение силы тяжести, которое равно g = 9,8 м/c 2 ; таким образом, сила, с которой рассматриваемый слой ртути давит на стол, равна:
Пример 2. Стандартное давление на уровне моря считается равным точно 760 мм Hg. Выразите это давление в паскалях.
Из примера 1 мы уже знаем, что давление 1 мм Hg эквивалентно 133,32 Па. Следовательно:
Паскаль — слишком маленькая единица для измерения давлений газов, подобно тому как кубический метр — слишком неудобная единица для измерения объемов жидкостей в лабораторных условиях. Поэтому обычно давление газов измеряют в стандртных атмосферах:
Пример 3. В горах, высота которых составляет около 2500 м над уровнем моря, атмосферное давление приблизительно равно 3/4 давления на уровне моря. Выразите это давление в стандартных атмофсерах, паскалях и миллиметрах ртутного столба.
Ответ: давление равно 0,750 атм, 76 000 Па или 570 мм Hg
Надеюсь урок 24 «Давление газа» помог создать некоторое представление о понятии давления и его единицах измерения. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.
Давление. Перевод единиц измерения давления. Таблица соотношения единиц давления.
Давление – важная физическая величина, часто использующаяся в автомобильной технике. Тут и самые простые случаи, например, всем известные требования к давлению в шинах и более скрытые, давление топлива, масла в двигателе и трансмиссии, многочисленные узлы гидравлики. При указании и измерении численных значений потребуется система единиц, которая различается в технических традициях разных стран и школ.
Что такое онлайн конвертер величин и как им пользоваться
Для перевода одних величин давления в другие можно использовать специально написанные скрипты (программы) с удобным пользовательским интерфейсом (пример ниже).
Калькулятор перевода давления в бар на давление в мегапаскалях, килограмм силы, фунт силы и атмосферах
1 MPa равен 9.8692 физическая атмосфера, 10.197 кгс/см², 145.04 фунт/дюйм², 10.19716 техническая атмосфера
Достаточно ввести в одно из полей формы нужное значение, как тут же во всех остальных появляются числа, рассчитанные по известным формулам перевода одних единиц в другие.
При наличии доступа в интернет переводить величины через такую онлайн-конвертацию очень удобно, не надо искать коэффициенты пересчёта, вспоминать формулы и пользоваться калькулятором.
Единицы
Для начала выясним, какие единицы измерения давления воды в водопроводе используются в настоящее время.
Атмосфера
Эта единица соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Здесь, однако, есть небольшая тонкость: речь идет об избыточном давлении относительно атмосферного. Его значение в водопроводе в 0,2 атмосферы, показанное манометром, соответствует абсолютному значению в 1,2 атмосферы.
Полезно: вместо слова “атмосфера” часто используется равноценное понятие – кгс/см2. Физический смысл единицы – усилие, с которым масса в 1 кг при земном ускорении свободного падения будет давить на площадь в 1 см2.
Устаревшая единица измерения, заимствованная из использовавшейся до СИ системы измерений СГС. О ней достаточно знать, что бар приблизительно (с точностью около 2%) равен атмосфере. Довольно часто манометр для измерения давления воды в водопроводе имеет две шкалы – в барах и мегапаскалях.
Мегапаскаль
Паскаль соответствует одному ньютону на квадратный метр поверхности. Поскольку масса в один килограмм давит на основание с силой в 9,8 ньютонов, 1 мегапаскаль примерно соответствует 9,8 кгс/см2. Иногда это значение округляют до 10.
Напор
Под понятием напора, измеряемого в метрах, понимается высота водяного столба, соответствующая определенному избыточному давлению. Как узнать напор при известных показаниях манометра в кгс/см2? Достаточно просто умножить их на 10: одна избыточная атмосфера способно поднять водяной столб на 10 метров.
Таблица перевода некоторых единиц измерения.
Таблица перевода единиц измерения давления
Помимо конвертеров, существуют и таблицы перевода, где по вертикали выбирается одна величина, а по горизонтали другая. На пересечении строки и столбца обнаруживается искомое значение.
Ниже самые популярные переводы:
бар = 100 кПа бар = 1 техн. атм (at) бар = 750 мм рт. столба бар = 0,1 МПа бар = 1,0197 кГс/см 2
Таблицы могут быть двух видов:
Мультисистемные служат для определения соотношения между разными единицами измерения в любом сочетании. В этом случае таблица заполняется коэффициентами пересчёта.
Например, если выбрать строку «фунт на квадратный дюйм» (psi) и столбец «килопаскаль» (кПА), то на пересечении можно увидеть, что одному psi соответствует 6,895 кПА. Для дальнейших вычислений придётся воспользоваться операциями умножения или деления на калькуляторе.
Таблицы для выражения конкретных значений в одних единицах через другие. Обычно там числа располагаются парами, в определённом диапазоне от минимального давления до максимального, на который рассчитана данная таблица.
Результат получается с некоторой погрешностью, поскольку при выборе нужного числа приходится применять округление до ближайшего табличного значения. Чем больше в таблице пар чисел, тем точность выше. Практически высокая точность и не требуется.
Табличный метод излишне громоздок, поэтому устарел, расчёт с помощью конвертеров величин куда точнее и быстрее, а форма занимает меньше места на экране. Но при отсутствии электронных средств остаются только таблицы, они могут иметь бумажное исполнение, а считать на логарифмической линейке или в уме сейчас мало кто умеет и желает.
Давление. Перевод единиц измерения давления. Таблица соотношения единиц давления.
относится к числу распространенных измеряемых физических величин. Контроль за протеканием большинства технологических процессов в тепловой и атомной энергетике, металлургии, химии связан с
измерением давления
или разности давлений газовых и жидких сред.
Давление — широкое понятие, характеризующее нормально распределенную силу, действующую со стороны одного тела на единицу поверхности другого. Если действующая среда — жидкость или газ, то давление, характеризуя внутреннюю энергию среды, является одним из основных параметров состояния. Единица измерения давления
в системе СИ — Паскаль (Па), равный давлению, создаваемому силой в один ньютон, действующей на площадь в один квадратный метр (Н/м2). Широко применяются кратные единицы кПа и МПа. Допускается использование таких единиц, как
килограмм-сила на квадратный сантиметр
(кгс/см2) и
квадратный метр
(кгс/м2), последняя численно равна
миллиметру водяного столба
(мм вод. ст.). В таблице 1 приведены перечисленные единицы давления и соотношения между ними, перевод и соотношение единиц измерения давления. В зарубежной литературе встречаются следующие единицы измерения давления: 1 inch = 25,4 мм вод. ст., 1 psi = 0,06895 бар.
Таблица 1. Единицы измерения давления. Перевод, преобразование единиц измерения давления.
| Единицы измерения | Па | Бар | кгс/см2 | кгс/м2 (мм вод. ст.) | мм рт. ст. |
| 1 Па | 1 | 10-5 | 1,0197*10-5 | 0,10197 | 7,5006*10-3 |
| 1 Бар | 105 | 1 | 1,0197 | 1,0197*104 | 750,06 |
| 1 кгс/см2 | 9,8066*104 | 0,98066 | 1 | 104 | 735,56 |
| 1 кгс/м2 (мм вод. ст.) | 9,8066 | 0,98066*10-4 | 10-4 | 1 | 7,3556*10-2 |
| 1 мм рт. ст. | 133,32 | 1,3332*10-3 | 1,3595*10-3 | 13,595 | 1 |
Воспроизведение единицы измерения давления с наивысшей точностью в области избыточных давлений 106…2,5 * 108 Па осуществляется первичным эталоном, включающим грузопоршневые манометры, специальный набор мер массы и установку для поддержания давления. Для воспроизведения единицы давления вне указанного диапазона от 10-8 до 4 * 105 Па и от 109 до 4 * 106, а также разности давлений до 4 * 106 Па используются специальные эталоны. Передача единицы измерения давления от эталонов рабочим средствам измерения выполняется многоступенчато. Последовательность и точность передачи единицы измерения давления к рабочим средствам с указанием способов поверки и сравнения показаний определяются общегосударственными поверочными схемами (ГОСТ 8.017-79, 8.094-73, 8.107-81, 8.187-76, 8.223-76). Поскольку на каждой ступени передачи единицы измерения погрешности возрастают в 2,5—5 раз, то соотношение между погрешностями рабочих средств измерения давления и первичного эталона составляют 1022… 103.
При измерениях различают абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Под абсолютным давлением
P, понимают полное давление, которое равно сумме атмосферного давления Pат и избыточного Ри:
Понятие вакуумметрического давления
вводится при измерении давления ниже атмосферного: Рв = Рат — Ра. Средства измерения, предназначенные для измерения давления и разности давлений, называются
манометрами
. Последние подразделяются на барометры, манометры избыточного давления, вакуумметры и манометры абсолютного давления в зависимости от измеряемого ими соответственно атмосферного давления, избыточного давления, вакуумметрического давления и абсолютного давлений. Манометры, предназначенные для измерения давления или разрежения в диапазоне до 40 кПа (0,4 кгс/см2), называются напоромерами и тягомерами. Тягонапоромеры имеют двустороннюю шкалу с пределами измерения до ± 20 кПа (± 0,2 кгс/см2). Дифференциальные манометры применяются для измерения разности давлений.
Какие единицы давления переводят чаще всего
При работе с автомобилями импортного производства приходится иметь дело с единицами совершенно непривычными, особенно это касается фунтов на квадратный дюйм (psi). Тут быстро сообразить в уме сколько это будет в привычных барах (bar) или атмосферах (атм) неподготовленному человеку затруднительно.
Даже если ему всё понятно с фунтом и дюймом, то с их сочетанием попадают в тупик. Приходится заглядывать в таблицы или специализированные калькуляторы. С прочими единицами ситуация не лучше.
Сколько бар в 1 МПа
Бар – единица внесистемная, но поскольку он примерно равен одной атмосфере, то сложностей не возникает, а незначительные погрешности почти всегда ни на что не влияют. Но если точно, то бар – это десять ньютон на квадратный сантиметр, то есть 0,1 мегапаскаля (МПа).
Поскольку паскаль – это один ньютон на квадратный метр, чисто системная единица в международной системе СИ. Значит в одном МПа точно 10 бар.
Сколько бар в 1 атмосфере
Строго говоря, атмосфера, как единица измерения давления, может быть технической или физической. Техническая точно равна одной килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см2), физическая чуть больше за счёт неравенства между килограмм-силой и десятком ньютон.
Разница получается из-за того, что связь между ньютоном и килограмм-силой выводится через ускорение свободного падения на уровне моря, а это не ровно 10, а примерно 9,87. То есть в 1 технической атмосфере (1 at) примерно 0,98 бар, а в физической (1 атм) – 1,013 бар. Такими ошибками всегда можно пренебречь, как и разницей между обеими атмосферными единицами.
Единицы измерения давления
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. | ||||||||
| 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) — единица давления СИ | 1 | 1*10-6 | 10-5 | 9.87*10-6 | 0.0075 | 0.1 | 10-4 | 1.02*10-5 |
| МПа | 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 | 1.01*105 | 1.01* 10-1 | 1.013 | 1 | 759.9 | 10332 | 10.332 | 1.03 |
| мм рт. ст. | 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. | 10 | 10-5 | 0.000097 | 9.87*10-5 | 0.075 | 1 | 0.001 | 1.02*10-4 |
| м в.ст. | 104 | 10-2 | 0.097 | 9.87*10-2 | 75 | 1000 | 1 | 0.102 |
| кгс/см2 | 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 накв.фут/ pound square feet (psf) | фунтов накв.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: