Статика текучего тела
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
авлений;
чувствительность;
линейность - линейная зависимость между измеряемой величиной и показанием прибора;
быстродействие.
Жидкостные приборы
Основными преимуществами жидкостных приборов являются:
простота устройства;
стабильность показаний;
высокая точность измерений.
Основными недостатками жидкостных приборов являются:
узость диапазона измеряемых давлений;
хрупкость стеклянных трубок;
необходимость пользоваться для увеличения диапазона измеряемых давлений ртутью и другими жидкостями, пары которых ядовиты.
С целью уменьшения ошибки из-за капиллярности в приборах используют стеклянные трубки диаметром 10…15 мм для воды и 6…9 мм для ртути.
Ртутный барометр. Основная часть барометра - вертикальная толстостенная стеклянная трубка со шкалой и с запаянным верхним концом, из которой полностью удален воздух. Нижний конец трубки опущен в чашу с ртутью, в которой на свободную поверхность рабочей жидкости действует атмосферное давление.
Следствие из закона Паскаля для горизонтального уровня , совмещенного с поверхностью ртути в чаше, позволяет приравнять атмосферное давление и давление столба ртути в трубке, то есть
рбар = ррт = rр g h,
Принципиальная схема жидкостного барометра
Пьезометр. Обычно применяется для измерения избыточного давления в рассматриваемой точке. Представляет собой вертикальную стеклянную трубку со шкалой. Верхний конец трубки открыт в атмосферу. Нижний конец пьезометра соединяется с местом измерения давления. Абсолютное давление в точке С в соответствии с основным гидростатическим законом определяется выражением
рс = рбар + r g hc,
где - плотность жидкости;
- глубина погружения точки, в которой измеряется давление, относительно уровня жидкости в пьезометрической трубке.
hc = = .
где - плотность рабочей жидкости, ;
- ускорение свободного падения, ;
- высота столба ртути в трубке, м.
Высота h является мерой атмосферного давления .
Вакуумметр жидкостной. Представляет собой вертикальную стеклянную трубку со шкалой. Один конец трубки соединяется с местом измерения давления. Второй конец трубки опущен в чашу с рабочей жидкостью. Условие равенства давлений, записанное для поверхности , совмещенной со свободной поверхностью рабочей жидкости в чаше, в случае вакуумметра имеет вид
pA + rр g hвак = рбар.
Из этой формулы получаем выражение, определяющее численно вакуумметрическую высоту
hвак = = .
U - образный манометр. Представляет собой U - образную стеклянную трубку со шкалой, заполненную рабочей жидкостью до нулевой отметки. Одна ветвь манометра открыта в атмосферу, другая соединена с местом, где измеряется давление. На рис. показаны U - образные манометры для изменения избыточного и вакуумметрического давлений. На рис. показан U - образный манометр для измерения абсолютного давления. В этом случае одна ветвь манометра соединена с местом, где измеряется давление, а вторая ветвь запаяна и из нее удален воздух.
При измерении избыточного давления для горизонтального уровня справедливо выражение
рА = рбар + rр g Dh,
где - разность уровней рабочей жидкости в ветвях манометра.
Очевидно, что измеренное определяется избыточное давление
Dh = = .
При измерении вакуумметрического давления для горизонтального уровня n-n справедливо выражение
pА + rр g Dh = pбар.
Измеренная разность уровней рабочей жидкости в ветвях манометра является мерой вакуумметрического давления
Dh = = .
При измерении абсолютного давления в сосуде для горизонтального уровня условие равенства давлений имеет вид
пА = rр g Dh.
Разность уровней в ветвях манометра является мерой абсолютного давления в резервуаре
Dh = .
Дифференциальный манометр применяется для измерения разности давлений. Представляет собой U - образный манометр, обе ветви которого присоединяются к местам измерения давления. Разность давлений в рассматриваемых точках определяется разностью уровней рабочей жидкости в ветвях манометра.
Для горизонтального уровня справедливо выражение
pА + r g Dh = pB + rр g Dh
или
pA - pB = g Dh.
Если в рассматриваемых объемах, в которых измеряется разность давлений, находится газ, то изменением весового давления в газе, заполняющем часть измерительной трубки, обычно пренебрегают. Это, как правило, допустимо, так как плотность газов на три порядка меньше плотности жидкостей. Тогда условие равенства давлений горизонтального уровня принимает вид
pА = pB + rр g Dh.
Измеренная разность уровней рабочей жидкости в ветвях манометра является мерой разности давлений в рассматриваемых точках
Dh = .
Микроманометр применяется для измерения давления и разности давлений с достаточно высокой точностью. Представляет собой чашу, заполненную рабочей жидкостью, с наклонной трубкой и наклонной шкалой. При измерении малых давлений в газах для увеличения точности в качестве рабочих жидкостей в приборах применяют легкие жидкости, например, спирт. Показанием прибора является