Как работают манометры?

Когда вы проверяете погоду, если вы похожи на большинство людей, вас больше всего интересуют вещи, которые определяют ваше платье: во время пребывания на открытом воздухе с неба могут выпадать какие-либо осадки, какова температура воздуха и ветреный.

В зависимости от того, где вы живете и от времени года, вы также можете проверить (иногда со страхом), чтобы увидеть родственника уровень влажности, чтобы убедиться, что вы достаточно увлажнены для потоотделения, которое, вероятно, последует, если чтение.

Большинство людей знают об атмосферном (обычно называемом барометрическом) давлении, потому что слышат, что это стандартная функция. прогнозов погоды, но большинство людей не доходят до того, чтобы исследовать, какова взаимосвязь, и почему давление воздуха изменяется на все. Разве ветер не дует горизонтально, а давление измеряется сверху как своего рода «толчок»?

Давление - это величина в физике, которая применима почти ко всем мыслимым физическим процессам. Это связывает силу F в область А во множестве контекстов выражается и определяется математически в своей простейшей форме как

Формально давление - это мера эффекта распространения сила (измеряется в ньютонах или Н в стандартной международной системе измерения) на некоторой реальной или математически определенной поверхности (измеряется в квадратных метрах или м²). Возможно, вы уже сталкивались с физическими проблемами, в которых сила (например, гравитация или вы сами) действует и движется объект с массой, но давление отличается тем, что фактически описывает разбавление или концентрацию сила.

• Представьте себе две разные сплошные коробки, каждая с объемом V 10 м³ (кубометры) и заполнены однородным твердым материалом с плотностью ρ

  вдвое меньше воды, или 0,5 кг / л, или (500 кг / м³). Один ящик имеет длину 1 м, ширину 1 м и высоту 10 м, а другой - 2,5 м в длину, 2,5 м в ширину и 1,6 м в высоту. Ни один из ящиков не должен поворачиваться из своего положения. Если вы хотите быть уверены, что поблизости есть древняя платформа мог служба поддержки либо поле, но вы можете выбрать только одно из двух, чтобы подтвердить это, какой из них вы бы выбрали?
  Масса объектов одинакова, поскольку их объем и плотность одинаковы (ρ = м / В, поэтому m = ρV = (500 кг / м³) (10 мес.³) = 5000 кг. Учитывая, что ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет 9,8 м / с², следовательно, сила (или вес) каждой коробки составляет (5000 кг) (9,8 м / с2) = 49000 Н.
  Однако сравните площади, по которым распределены соответствующие массы: у первого прямоугольника база (длина, умноженная на ширину) составляет 1 м × 1 м = 1 м.², а другой ящик имеет основание 2,5 × 2,5 = 6,25 м.². Поскольку давление равно силе, разделенной на площадь, узкая коробка, имеющая менее одной шестой площади основания, с которой приходится работать в качестве второй коробки, будет оказывать воздействие. В 6,25 раза больше давления на платформе, как это сделает его партнер. Таким образом, если ветхая платформа может поддерживать первый ящик, она должна удерживать и второй отдельно - при условии, что вы сможете поднять их туда!

В приведенном выше примере давление первого ящика на любую поверхность, на которую он опирается, составляет (49000 Н) / (1 м²), а второй - (49000 Н) (6,25 м²). Таким образом, единицы давления в стандартной системе - Н / м², чаще называемый паскаль (Па). Поскольку в реальном мире это очень мало, килопаскаль (кПа) используется гораздо чаще.

В давление атмосферы у поверхности Земли составляет около101,325 Па, или же 101,3 кПа. Однако из-за того, что люди определяют давление, в повседневной жизни используется ряд других единиц. Один из них торр, также известный как миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.). (Любое любопытство относительно того, почему был выбран этот металл, будет удовлетворено через мгновение.) 101,3 кПа, также называемый для справки 1 атм, по этому стандарту соответствует 760 торр. Поскольку 1 дюйм = 25,4 мм, 760 мм рт. Ст. = (760 / 25,4) = 29.92 дюймов ртутного столба. Наконец, 1 миллибар = 0,001 атм, поэтому атмосферное давление в миллибарах = 1013 мбар.

Наконец, что насчет фунтов на квадратный дюйм (psi или фунт / дюйм²) обычно используется для измерения давления в шинах в США? После преобразования между фунтами и кг и дюймами и м вы можете показать, что 101,3 кПа = 14,7 фунта / дюйм.². Учитывая, что рекомендуемое минимальное давление в шинах автомобиля составляет всего около 30 фунтов на квадратный дюйм, что это говорит о вашей интуиции относительно «незначительного» веса и, следовательно, давления воздуха?

А манометр представляет собой устройство, которое измеряет давление воздуха с помощью контейнера с U-образной трубкой, открытой с одного или обоих концов. В закрытом манометре проба газа вводится в один конец, который затем закрывается. Затем в другой конец наливают жидкость известной плотности. Жидкость перестанет двигаться, когда давление газа, заключенного между крышкой и жидкостью, вместе с давлением на нижняя часть столба жидкости на этой стороне соответствует давлению воздуха плюс давление столба жидкости на открытом боковая сторона.

Высота жидкости на открытой стороне будет выше на той стороне, когда давление воздуха меньше давления газа и ниже на открытой стороне, когда давление воздуха превышает давление газа. Вы можете использовать эту разницу высот для расчета давления газа.

Поскольку P = F / A = mg / A, m = ρV и V = Ah для цилиндрической трубы (т. Е. Объем = площадь, умноженная на высоту), она можно показать, что давление, создаваемое вертикальным столбом жидкости, равно ρgh, где h = высота в метров. Это давление представляет собой положительную или отрицательную разницу между давлением газа и атмосферным давлением.

• мужчина- это латинский корень слова, означающего «рука», отсюда же происходит слово «манипулировать»; один простой способ передать концепцию давления, если ограничиться невербальным языком, - это мягко прижать руку к руке другого человека.
  

• А барометр представляет собой манометр, используемый специально для измерения атмосферного давления.
  

• Ручное устройство, используемое для измерения артериального давления в медицинских учреждениях, называется тонометр, с участием сфиг- слабо переводится как «сжимать». Это связано с тем, что манжета должна быть накачана по руке до уровня выше кровяное давление тела, чтобы правильно его измерить; для этого они должны буквально сжать вашу руку.

Атмосферное давление непостоянно и колеблется в пределах обычного диапазона, как температура и другие геофизические величины. Само по себе это давление - надежный индикатор приближающейся погоды. Когда система низкого давления входит в область, обычно возникают облака, ветер и осадки, тогда как система высокого давления обычно дает ясную и безветренную погоду. (Получи? «Высокое давление» заканчивается «штилем»... только в дурацком мире физики!)