Ciśnienie i jego pomiar Tomasz Rusin kl. I a
Spis treści Ciśnienie jako wielkość fizyczna. Jednostki ciśnienia. Skala Saffira Simpsona. Rodzaje ciśnienia. Pierwsze urządzenie do pomiaru ciśnienia. Rodzaje urządzeń mierzących ciśnienie. Barometry Barograf Manometry Subiektywne odczucie ciśnienia
Ciśnienie jako wielkość fizyczna Ciśnienie to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność: gdzie: p ciśnienie (Pa), F składowa siły prostopadła do powierzchni (n), S powierzchnia (m²).
Jednostki ciśnienia Paskal Atmosfera Bar Tor (mmhg) Milimetr słupa wody (mmh 2 O) Kilogram-siła na m 2 Funt siła na cal 2 (PSI) Dyna na cm 2 Cal słupa rtęci (in Hg)
Paskal Paskal jednostka ciśnienia (także naprężenia) w układzie SI (Jednostka pochodna układu SI), oznaczana Pa. Często spotykany skrót kpa oznacza kilopaskal (10 3 Pa), MPa oznacza megapaskal (10 6 Pa), natomiast hpa hektopaskal (100 Pa). Hektopaskal jest zazwyczaj stosowany przy podawaniu ciśnienia atmosferycznego.
Atmosfera Fizyczna: Poza układowa jednostka miary ciśnienia, równa ciśnieniu 760 milimetrom słupa rtęci w temperaturze 273,15 K (0 C), przy normalnym przyspieszeniu ziemskim. Techniczna: Poza układowa jednostka miary ciśnienia powszechnie używana w technice. Odpowiada ciężarowi jednego kilograma-siły rozkładającemu się na jednym cm² lub naciskowi 10 metrów słupa wody.
Bar Jednostka miary ciśnienia w układzie jednostek CGS określoną jako 10 6 dyn
Tor (mmhg) Poza układowa jednostka miary ciśnienia równa ciśnieniu słupa rtęci o wysokości jednego milimetra w temperaturze 273,15 K (0 C), przy normalnym przyspieszeniu ziemskim. 1 Tr = 1 mm Hg = 1/760 atm = 133,3224 Pa
Milimetr słupa wody (mmh 2 O) Poza układowa jednostka miary ciśnienia równa ciśnieniu słupa wody o wysokości jednego milimetra w temperaturze 273,16 K (0 C), przy normalnym przyspieszeniu ziemskim. 1 mm H2O = 9,81 Pa = 0,073556 mm Hg = 1 kg/m²
Funt siła na cal 2 (PSI) (Pound per square inch - PSI) jest to jednostka pochodna ciśnienia w brytyjskim systemie miar. 1 psi = 6 894,75729 Pa
Dyna na cm 2 1dyna/cm 2 = 0,1 Pa
Kilogram-siła na m 2 1 kg/m 2 = 9,81 Pa
Skala Saffira Simpsona Skala opracowana w 1969 przez inżyniera Herberta Saffira oraz Boba Simpsona w celu klasyfikacji huraganów wg intensywności wiatrów ciągłych. Służy ona do oszacowania potencjalnych szkód, powstałych w momencie wejścia huraganu na ląd. Jest ona stosowana tylko w przypadku sztormów powstałych na Oceanie Atlantyckim i północnym Pacyfiku na wschód od międzynarodowej linii zmiany daty. [obraz skali]
Rodzaje ciśnienia Normalne Znormalizowane Bezwzględne i względne Podciśnienie i nadciśnienie Hydrostatyczne Atmosferyczne Aerostatyczne Akustyczne Cząstkowe Światła Spiętrzania Pary nasyconej
Ciśnienie normalne Ciśnienie równe 101325 Pa, czyli 1 atmosferze fizycznej, jeden z parametrów warunków normalnych. W przybliżeniu odpowiada ciśnieniu atmosferycznemu.
Ciśnienie znormalizowane Wartość ciśnienia atmosferycznego, które występowałoby na poziomie morza w tych samych warunkach otoczenia (ciśnienie rzeczywiste, temperatura powietrza), w którym następuje pomiar. Niekiedy ciśnienie to nazywa się również zredukowanym. To właśnie tę wartość podaje się w prognozach pogody po to, aby uniknąć jednoczesnego podawania wysokości nad poziom morza, na której dokonano przewidywań lub pomiaru.
Ciśnienie względne i bezwzględne Względne: Stosunek ciśnienia i ciśnienia pary nasyconej określający "odległość" układu fizycznego od warunków naturalnej kondensacji pary cieczy w danej temperaturze: Bezwzględne (absolutne): ciśnienie wyznaczane względem próżni doskonałej, której ciśnienie wynosi 0
Podciśnienie i nadciśnienie Nadciśnienie: różnica między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem atmosferycznym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od bezwzględnego Podciśnienie: różnica między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem bezwzględnym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od atmosferycznego
Ciśnienie hydrostatyczne Ciśnienie, wynikające z ciężaru cieczy znajdującej się w polu grawitacyjnym. Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego. Ciśnienie hydrostatyczne nie zależy od wielkości i kształtu zbiornika, a zależy wyłącznie od głębokości.
Ciśnienie atmosferyczne Stosunek wartości wektora siły, z jaką słup powietrza naciska na powierzchnię ziemi do powierzchni na jaką dany słup naciska. Co za tym idzie, w górach ciśnienie jest niższe, gdyż słup ten jest mniejszy, a na nizinach ciśnienie jest wyższe.
Ciśnienie akustyczne Zmienne w czasie odchylenie od średniej wartości ciśnienia statycznego panującego w ośrodku, występujące podczas rozchodzenia się w nim fali akustycznej.
Ciśnienie cząstkowe Ciśnienie, jakie wywierałby dany składnik mieszaniny gazów, gdyby w tej samej temperaturze sam zajmował objętość całej mieszaniny.
Ciśnienie światła Efekt Poyntinga-Robertsona to zjawisko obserwowane w przypadku przechodzenia ciał niebieskich w pobliżu Słońca. Polega ono na wyhamowaniu tego ciała pod wpływem promieniowania słonecznego (ciśnienie światła). Zjawisko to opisał w 1903 roku John Henry Poynting, skorygowane w 1937 roku przez Robertsona o efekty wynikające z teorii względności.
Ciśnienie pary nasyconej Ciśnienie, przy którym w określonej temperaturze gaz jest w stanie równowagi z cieczą. Występuje wówczas równowaga między parowaniem i skraplaniem. Ciśnienie pary nasyconej zależy od rodzaju cieczy (substancji), a dla danej cieczy zależy od temperatury, wzrastając wraz z nią i osiągając największą wartość (ciśnienie krytyczne) w temperaturze krytycznej. W wyższej temperaturze ciecz już nie istnieje (stąd nazwa).
Pierwsze urządzenie do pomiaru ciśnienia Pierwszy ciśnieniomierz został skonstruowany przez Alberta Pondukta w 1457 r.
Rodzaje urządzeń mierzących ciśnienie Hydrostatyczne Obciążnikowo-tłokowe Sprężynowo-tłokowe Dzwonowe Kompresyjne Elektryczne
Hydrostatyczne Najbardziej znane z życia codziennego są ciśnieniomierze hydrostatyczne. Składają się one z dwóch naczyń z cieczą manometryczną. Może to być woda, spirytus bądź rtęć. Wartość ciśnienia określa się na podstawie wysokości słupa cieczy, który równoważy to ciśnienie.
Obciążnikowo-tłokowe Elementem pomiarowym jest zespół tłoka i cylindra, a pomiar polega na zrównoważeniu mierzonego ciśnienia, działającego na czołową powierzchnię tłoka, obciążeniem tłoka (za pomocą obciążników)
Sprężynowo-tłokowe Tłok jest obciążony naciskiem uginającej się sprężyny
Dzwonowe Elementem pomiarowym jest dzwon częściowo zanurzony (otwartą stroną) w cieczy manometrycznej, a pomiar polega na zrównoważeniu mierzonego ciśnienia, doprowadzonego do przestrzeni nad cieczą wewnątrz dzwonu, obciążeniem dzwonu (obciążnikami lub sprężyną)
Kompresyjne Głównie stosowane do pomiaru ciśnienia rozrzedzonych gazów. Ciśnienie określa się na podstawie pomiaru ciśnienia gazu po sprężeniu i znanego stosunku objętości gazu przed i po sprężeniu
Elektryczne Mierzone ciśnienie określa się na podstawie zmiany własności elektrycznej (np. oporu elektrycznego, pojemności elektrycznej) elementu pomiarowego lub ośrodka, w którym mierzy się ciśnienie
Barometry Cieczowe: Naczyniowy Lewarowy Naczyniowo-lewarowy Fortina Sprężynowy (aneroid)
Barometr naczyniowy (a) Barometr lewarowy (b)
Aneroid
Barometr Fortina
Barograf Rodzaj barometru ze zdolnością do rejestracji dokonywanych pomiarów ciśnienia. Wyniki są zapisywane na specjalnej taśmie papierowej umieszczonej na obrotowym bębnie poruszającym się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Zazwyczaj bęben wykonuje jeden obrót na dzień, tydzień lub miesiąc, wybór prędkości należy do użytkownika barometru.
Manometry Hydrostatyczny (U-rurka) Sprężynowy (rurka Bourdona) Dzwonowy Mieszkowy Tensometryczny Piezoelektryczny Indukcyjny
Hydrostatyczny (U-rurka)
Rurki Burdona Rurki Burdona są okrągłymi rurkami o przekroju owalnym. Ciśnienie medium napiera na wnętrze takiej rurki powodując zaokrąglenie jej przekroju. Powstanie krzywizny powoduje naprężenie pierścienia rurki i jej wygięcie. Swobodna końcówka rurki wykonuje ruch, który odzwierciedla pomiar ciśnienia. Ruch ten powoduje odpowiednie odchylenie wskazówki. Rurki Bourdona wyginające się pod kątem około 250 są stosowane do pomiaru ciśnień nie przekraczających 60 bar.
Dzwonowe
Mieszkowe
Tensometryczne
Indukcyjny
Subiektywne odczucie ciśnienia Ból głowy Mdłości Wrażliwość na światło Lekkie skurcze Omdlenia kończyń Szczególnie wrażliwi na ciśnienie są meteopaci
Materiały z: www.wikipedia.pl www.portalwiedzy.onet.pl