говля, финансыОкружающая среда, метеорология, сред. безоп. ЭнергетикаСредства информации, телекоммуникацияЗдравоохранение, медицинаСудоходствоОборонная промышленностьОтдых, развлеченияНаучные исследованияКосмосТранспорт (исключая автомобильный) Другие
Таблица 1.6 Внешние воздействия
АкустическиеОтражающая способность, поглощениеАмплитуда волны, фаза, поляризацияДругиеСпектрМеханическиеСкорость волныПоложение (координаты линейные и угловые) ДругиеУскорениеБиологическиеСилаБиомасса (вид, концентрация, состояние) Напряжение, давлениеДругиеДеформацияХимическиеМасса, плотностьЭлементы (идентичность, концентрация, состояние) Движение, моментДругиеСкорость потока, расход массыЭлектрическиеФорма, шероховатость, ориентацияЗаряд, токЖесткость, податливостьПотенциал, напряжениеВязкостьЭлектрическое поле (амплитуда, фаза, поляризация, спектр) Упорядоченность структуры, интеграцияПроводимостьДругиеДиэлектрическая проницаемостьИзлучениеДругиеТипМагнитныеЭнергияМагнитное поле (амплитуда, фаза, поляризация, спектр) ИнтенсивностьМагнитный потокДругиеПроницаемостьТепловыеДругиеТемператураОптическиеПотокАмплитуда волны, фаза, поляризация, спектрТеплоСкорость волныТеплопроводностьКоэффициент отраженияДругиеИзлучающая способность
1.3 Общие понятия о давлении
Понятие давления первоначально основывалось на работе Евангелиста Торричелли, который некоторое время был учеником Галилея. Поставив в 1643 году эксперимент с блюдцами, заполненными ртутью, он сделал вывод, что атмосфера оказывает давление на Землю. Другой великий физик Блэйз Паскаль в 1647 году вместе со своим зятем Перье провели еще один опыт: они измеряли высоту ртутного столба у подножия и на вершине горы Puy de Dome. При этом они обнаружили, что давление, действующее на столбик ртути, зависит от высоты подъема. Свой прибор, который они использовали в этом эксперименте, Паскаль назвал барометром. В 1660 году Роберт Бойль сформулировал закон: "Для заданной массы воздуха при известной температуре произведение давления на объем является постоянной величиной". В 1738 году Даниэль Бернулли разработал теорию динамического давления газов, из которой аналитическим способом можно вывести закон Бойля. По сути Бернулли опередил закон Шарля-Гей-Люссака, сформулировав следующее утверждение: "При нагреве газа в постоянном объеме его давление увеличивается".
В общем виде, все материалы можно разделить на твердые тела и жидкие среды. Под термином жидкая среда здесь понимается все, что способно течь. Это могут быть как жидкости, так и газы, поскольку между ними не существует серьезных различий. При изменении давления жидкости превращаются в газы и наоборот. К жидким средам невозможно приложить давление ни в каком другом направлении, кроме перпендикулярного к поверхности. При любом угле кроме 90 жидкость будет просто соскальзывать или стекать. Для жидкой среды в стационарных условиях давление можно выразить через отношение силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности А:
. (1.1)
Давление имеет механическую природу, и поэтому для его описания можно использовать основные физические величины: массу, длину и время. Хорошо известен факт, что давление сильно меняется вдоль вертикальной оси, тогда как на одинаковой высоте оно постоянно во всех направлениях. При увеличении высоты давление падает, что можно выразить следующим соотношением:
, (1.2)
где w - удельный вес среды, dh - изменение высоты, a dp - соответствующее ему изменение давления.
Давление жидкой среды в замкнутом объеме не зависит от формы сосуда, поэтому при разработке датчиков давления такие параметры как форма и размеры часто бывают не очень существенными. Если на одну из сторон сосуда с жидкостью или газом действует внешнее давление, оно передается по всему объему без уменьшения его значения.
Кинетическая теория газов утверждает, что давление является мерой полной кинетической энергии молекул:
, (1.3)
где КЕ - кинетическая энергия, V - объем, С2 - среднее значение квадрата скоростей молекул, с - плотность, N - число молекул в единице объема, R - универсальная газовая постоянная, а T - абсолютная температура.
Избыточное давление - это давление газа, превышающее давление окружающей среды. В противоположном случае - речь идет о вакууме. Давление называется относительным, когда его измеряют относительно давления окружающей среды, и абсолютным - когда оно измеряется по отношению к нулевому давлению. Давление среды может быть стационарным, когда жидкая среда находится в покое, или динамическим, когда оно относится к жидкостям в движении.
1.4 Единицы измерения давления
В системе СИ единицей измерения давления является паскаль: 1Па=1Н/м2. Это значит, что давление 1 паскаль равно силе, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 квадратный метр. Иногда в качестве технической единицы измерения давления применяется единица, называемая атмосфера, обозначаемая 1 атм. Одна атмосфера это давление, которое оказывает столб воды высотой 1 метр на площадку 1 квадратный сантиметр при температуре +4С и нормальном гравитационном ускорении. Между единицами давления существует следующая взаимосвязь:
Па = 1.45 х 10-4 фунт - сила / дюйм2, (1.4)
Па = 9.869 х 10-6 атм, (1.5)
Па = 7.5 х 10-4 см ртутного столба. (1.6)
Для грубых оценок можно запомнить еще одно соотношение: 0.1 мм Н2О созд?/p>