Одиниці виміру тиску

Вперше людство зіткнулося з проблемою вимірювання тиску при будівництві фонтанів у Флоренції. На щастя для будівельників, в місті проживав фізик Торічеллі, який переніс виниклу проблему з будмайданчика в свою лабораторію, замінивши воду ртуттю для більшої компактності досвіду.

Історія не залишила свідчень того, наскільки відкриття італійського фізика допомогло будівельникам, але той факт, що людство отримало доказ існування атмосферного тиску, беззаперечний.

Естафету Торичелли підхопив великий Блез Паскаль, який зумів виміряти атмосферний тиск і довести дослідним шляхом, що воно безпосередньо залежить від висоти над рівнем моря. Таким чином, перші одиниці виміру тиску були виражені висотою ртутного стовпа, виміряного в ліктях і дюймах. Цілком природно, що сучасні одиниці вимірювання тиску названі на честь обох учених.

Для вимірювання тиску застосовуються різні прилади. Найпростіший - це рідинний манометр. Кажуть, що до його винаходу доклав руку сам Леонардо да Вінчі, але і для цієї його геніальної здогадки не знайшлося застосування за життя автора.

Тільки з часів Паскаля для вимірювання тиску стали використовувати U-подібну трубку, наповнену ртуттю. Згодом ртуть була замінена на вакуумне масло.

При рівності тисків на обох кінцях трубки рівень рідини однаковий, при подачі тиску на один з кінців трубки виникає різниця висот.

P * (1) -P * (2) = gph, де g - прискорення вільно падаючого тіла, P - щільність рідини, h - різниця висот рівнів рідини в манометрі.

Незважаючи на те, що рідинні манометри володіють високою чутливістю, область їх застосування досить обмежена через їх громіздкість, незручності в експлуатації і порівняно невеликого діапазону вимірювання, від 20 кПа до 140 кПа.

З розвитком техніки все більшу популярність стали набувати манометри з трубкою Бурдона, по-іншому їх ще називають деформаційними. Усередині такого манометра знаходиться С-подібна трубка з латуні з зубчастих механізмом. При подачі тиску на вільний кінець трубка розпрямляється, і зубчаста передача рухає стрілку, яка вказує величину тиску на градуйованою шкалою приладу. Чим складніша форма трубки, тим меншу похибка має інструмент.

Механічні манометри застосовуються для вимірювання тиску від 40 кПа до 100МПа. Для них характерно погіршення точності вимірювання при тривалій експлуатації. Це відбувається через залишкової деформації працюючого елемента.

Для вимірювання пульсуючого тиску величиною до 8 * 10 ^ 3 ГПа використовуються п`єзоелектричні манометри.

Історично так склалося, що одиниці вимірювання тиску співвідносні один з одним кратно, здається, що тут панує повний хаос. Загальна формула для вимірювання тиску виглядає наступним чином: P = F / S де Р - тиск, F - сила, S - площа. В системі СІ сила вимірюється в ньютонах, площа в квадратних метрах - значить, розмірність одиниці тиску буде н / м ^ 2, і вона називається паскаль. Але на практиці часто використовують ще й атмосфери, бари, тори, мм ртутного стовпа, мм водяного стовпа, кГ / см ^ 2.

Спробуємо внести ясність у цю проблему. Одиниці виміру атмосферного тиску - це мм ртутного стовпа або тор- як відомо, прийняте за еталон атмосферний тиск дорівнює 760 мм ртутного стовпа - ця величина отримала назву атмосфера-бар приблизно дорівнює одній атмосфері - це стара одиниця системи СГС- є ще технічна атмосфера, яка дорівнює одному кг / см ^ 2 - всі ці величини вживаються як позасистемні одиниці вимірювання тиску газу-мм водяного стовпа використовується в гідравліки та дорівнює 13,6 тора. Слід зазначити, що у фізиці паскаль і його похідні визнані як єдині системні одиниці вимірювання тиску.