Двухступенчатые системы газоснабжения (рис.5.2) обеспечивают распределение и подачу газа потребителям по газопроводам среднего и низкого или высокого и низкого давлений.

Многоступенчатая система газоснабжения предусматривает рас­пределение газа по газопроводам высокого I категории (до 1,2 МПа), высокого II категории (до 0,6 МПа), среднего (до 0,3 МПа) и низкого (до 500 даПа) давлений.

Выбор системы газоснабжения зависит от характера планировки и плотности застройки населенного пункта.

Устройство подземных распределительных газопроводов.

Система газоснабжения должна быть надежной и экономичной, что определяется правильным выбором трассы газопровода, который зависит от расстояния до потребителя, ширины проездов, вида дорожного покрытия, наличия вдоль трассы различных сооружений и препятствий, а также от рельефа местности.

Минимальная глубина заложения газопроводов должна быть не менее 0,8 м.

В местах, где не предусматривается движение транспорта, глубина заложения газопровода может составлять 0,6 м.

Расстояние от газопровода до наружной стены колодцев и камер подземных сооружений должно быть не менее 0,3 м.

Допускается укладка 2^х и более газопроводов в одной траншее на одном или разных уровнях.

При этом расстояние между газопроводами в свету должно быть достаточным для их монтажа и ремонта.

Расстояние по вертикали между подземными газопроводами всех давлений и другими подземными сооружениями и коммуникациями должно составлять:

• при пересечении водопровода, канализации, водостока, каналов телефонных и теплосети — не менее 0,2 м,
• электрокабелей и телефонных бронированных кабелей — не менее 0,5м,
• электрокабелей маслонаполненных (на 110-220 кВ) — не менее 1,0 м.

Допускается уменьшать расстояние между газопроводом и электрокабелем при прокладке их в футлярах.

При этом концы футляра электрокабеля должны выходить на 1 м по обе стороны от стенок пересекаемого газопровода.

При пересечении каналов теплосети, коллекторов, туннелей, каналов с переходом над или под ними следует предусматривать прокладку газопровода в футляре, выходящем на 2 м в обе стороны от наружных стенок пересекаемых сооружений, а также проверку физическими методами контроля всех сварных стыков в пределах пересечения и на расстоянии 5 м в стороны от наружных стенок этих сооружений.

Запорную арматуру и конденсатосборники на газопроводах устанавливают на расстоянии не менее 2 м от края пересекаемой коммуникационной системы или сооружения.

Газопроводы в местах прохода через наружные стены зданий заключают в футляры диаметром не менее чем на 100-200 мм больше диаметра газопровода.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА — это… Что такое ДАВЛЕНИЕ ГАЗА?

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА

— сила, с которой давит газ, стремясь к расширению под действием теплового движения его молекул; оно выражается обычно в кгс/см², или в атм (1 атм соответствует давлению 1,03 кгс/см²).

Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978.

• ДАВЛЕНИЕ ВНУТРИ ЗЕМЛИ
• ДАВЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ

Смотреть что такое «ДАВЛЕНИЕ ГАЗА» в других словарях:

• давление газа — 3.6 давление газа: Избыточное давление движущегося газа относительно атмосферного давления. Источник: ГОСТ Р 52057 2003: Краны для газовых аппаратов. Общие технические требования и методы испытаний …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• давление газа — dujų slėgis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dujų molekulių, atsitrenkiančių į indo sienas, slėgis. atitikmenys: angl. gas pressure vok. Gasdruck, m rus. давление газа, n pranc. pression de gaz, f …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• давление газа — dujų slėgis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gas pressure; gaseous pressure vok. Gasdruck, m rus. давление газа, n pranc. pression de gaz, f …   Fizikos terminų žodynas

• давление газа — статическое давление движущегося газа относительно атмосферного давления. Единица физической величины килопаскаль (кПа). (Смотри: ГОСТ Р 51733 2001. Котлы газовые центрального отопления, оснащенные атмосферными горелками, номинальной тепловой… …   Строительный словарь

• Давление газа рабочее — давление газа рабочее: максимально возможное давление газа, установленное проектом, при котором обеспечивается режим эксплуатации газопровода… Источник: Методические рекомендации по определению и обоснованию технологических потерь природного… …   Официальная терминология

• давление газа в пласте — — [http://slovarionline. ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN gas reservoir pressure …   Справочник технического переводчика

• давление газа, при котором начинается фонтанирование скважины — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN kickoff pressure …   Справочник технического переводчика

• давление газа р, кПа — 3.1.4 давление газа р, кПа: Статическое давление движущегося газа относительно атмосферного давления. Источник: ГОСТ Р 54439 2011: Котлы газовые для центрального отопл …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• давление газа, р, мбар — 3.1.10 давление газа, р, мбар: Статическое давление движущегося газа относительно атмосферного давления. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• общее давление газа-наполнителя газового ионизационного детектора — общее давление газа наполнителя Сумма парциальных давлений газов внутри газового ионизационного детектора. [ГОСТ 19189 73] Тематики детекторы ионизирующих излучений Синонимы общее давление газа наполнителя EN filling gas total pressure of gas… …   Справочник технического переводчика

Классификация природного газа по давлению

Единица измерения	Низкое давление газа	Среднее давление газа	Высокое давление газа II категории	Высокое давление газа I категории
1 МПа	до 0,005	от 0,005 до 0,3	от 0,3 до 0,6	от 0,6 до 1,2
1 кПа	до 5	от 5 до 300	от 300 до 600	от 600 до 1200
1 мбар	до 50	от 50 до 3000	от 3000 до 6000	от 6000 до 12000
1 бар	до 0,05	от 0,05 до 3	от 3 до 6	от 6 до 12
1 атм	до 0,049	от 0,049 до 2,960	от 2,960 до 5,921	от 5,921 до 11,843
1 кгс/см2	до 0,050	от 0,050 до 3,059	от 3,059 до 6,118	от 6,118 до 12,236
1 н/м2 (Па)	до 5000	от 5000 до 300000	от 300000 до 600000	от 600000 до 1200000
1 мм. вод. ст.	до 509,858	от 509,585 до 30591,48	от 30591,48 до 61182,96	от 61182,96 до 122365,92

Газопровод — это основа газовых сетей. Классифицировать газопроводы принято по давлению:

• газопроводы низкого давления служат для снабжения отоплением обыкновенных граждан, небольших газовых котельных, некрупных предприятий; давления газа в них составляет до до 5кПа;
• газопроводы среднего давления до 0,3МПа;
• газопроводы высокого давления до 1,2МПа, которые, в свою очередь, подразделяются на I, II и III категории.

Тогда как газопроводы низкого давления служат для работы в небольших газовых котельных, газопроводы среднего и высокого давления обеспечивают теплом и горячим водоснабжением различные коммунальные и промышленные предприятия. Обычно они работают через газорегуляторные установки.

Газоснабжение осуществляется при помощи разных систем, многоступенчатых и одноступенчатых. Обычно в небольших населённых пунктах предпочтение отдаётся двухступенчатому газопроводу, а в больших городах применяются, по большей части, многоступенчатые газопроводы высокого давления. Совсем крупные потребители газа имеют возможность подключиться к ТЭЦ с помощью газорегуляторной установки или напрямую к магистрали.

Кроме того, газопроводы разного давления делятся на наземные (или наводные) и подземные (или подводные).

Таблицы в картинках

Приведенные ниже картинки вы можете сохранить к себе для личного пользования.

По всем возникшим вопросам:
телефон: 8 (906) 700-40-55
электронная почта: [email protected]

Вас также может заинтересовать

Отличие между парциальным давлением и полным давлением газа

Если поместить любой газ в закрытую емкость, то он всегда будет равномерно занимать весь объем этой емкости. Молекулы газа постоянно совершают тепловое движение по всему объему, ударяясь при этом о стенки емкости и создавая давление внутри.

В вакуумной технике существуют понятия парциальное давление и полное давление газовой смеси:

Газовая смесь состоит из нескольких типов газа.

Парциальное давление — это давление отдельно взятого компонента газовой смеси.

Полное давление — это сумма парциальных давлений всех газов.

В вакуумной технике парциальное давление и полное давление измеряются разными способами.

Измерение парциального давления

Измерение полного давления

Для измерения общего давления используется вакуумметр Пирани	На изображении представлены измерения полного давления 2НВ-16МТ (3. 5*10-1 Па.)

Заключение

Парциальное предельное остаточное давление (измеренное вакуумметром Мак-Леода) и полное предельное остаточное давление (измеренное вакуумметром Пирани) одного и того же насоса соответственно 3*10^-2 Па и 3.5*10^-1 Па.

Как правило, парциальное давление в 10 раз меньше, чем полное давление.

Зачастую, в характеристиках вакуумного насоса указываются следующие значения предельно остаточного давления:

1. Парциальное давление без газобалласта — давление откачиваемой среды, в которой отсутствуют пары воды или парогазовые смеси без напуска балластного газа.

2. Полное без газобалласта — давление откачиваемой среды без напуска балластного газа.

3. Полное с газобалластом — давление откачиваемой среды, при работе насоса с напуском балластного газа.

 Что такое газобалласт и как он влияет на работу пластинчато-роторного вакуумного насоса?

« Назад

Давление газа

Попробуйте растянуть воздушный шарик руками. В длину, в ширину. Прикиньте на глазок или замерьте расстояние, на которое вам удалось его растянуть. А теперь надуйте шарик.

И сравните длину и ширину надутого шарика с тем расстоянием, на которое вам удавалось его растянуть. Практически в ста процентах случаев оказывается, что воздух, самый обыкновенный воздух, которым вы дышите, справился значительно лучше ваших мышц. Поразительно, не правда ли? Точно так же мы накачиваем камеры машин и велосипедов, мячи для спортивных игр, и после качественной накачки мы абсолютно не в состоянии сжать руками воздух внутри камеры или мяча. Отчего так происходит? Почему воздух оказывается намного сильнее нас, не имея ни мускулов, ни приспособлений для этого? Это явление носит название давление газа и проходится в седьмом классе на уроках физики. 

Давление газа в физике

Абсолютно все вещества состоят из мельчайших, не видимых глазу частиц – молекул. Эти молекулы находятся в беспрерывном хаотичном движении. И если в твердых телах это лишь небольшое колебание на одном месте, то в жидкостях и газах это движение происходит в любых направлениях, молекулы сталкиваются друг с другом, летят в новом направлении, вновь сталкиваются и так далее, рисуя немыслимые траектории и пересекая неисчислимое расстояние. Удар при столкновении одной молекулы очень и очень мал, но, как известно, молекул невероятное множество, двигаются они очень быстро, а потому действие всех молекул – это довольно значительная величина. То есть, многочисленные удары беспорядочно движущихся молекул и создают давление газа на стенки сосуда или на помещенное в газ тело.

Именно потому, когда мы надували воздушный шарик, мы наполняли его все новыми и новыми порциями воздуха, то есть газа, и, будучи накачиваемым все в большем количестве, он создавал все большее давление на стенки шарика, растягивая его. А так как из-за хаотического движения молекулы равномерно распределяются по всему объему, создавая равномерное давление газа на стенки сосуда, то и шарик равномерно раздувался во все стороны.

Зависимость давления газа от температуры

Если же мы уменьшаем объем сосуда при постоянной массе и температуре газа, то его давление на стенки уменьшается. Это и понятно, так как при увеличении объема расстояние между молекулами становится больше и количество соударений уменьшается. Существует также зависимость давления газа от температуры. Чем выше температура, тем выше скорость молекул газа и, соответственно, количество соударений и их сила увеличивается. Поэтому категорически нельзя нагревать баллоны со сжиженным газом, так как от увеличения давления внутри они могут не выдержать и взорваться. Для измерения давления газа существуют специальные приборы, самый известный из которых – это барометр, который позволяет нам узнать величину атмосферного давления и, исходя их этих данных, одеваться на улицу соответственно.

Нужна помощь в учебе?

Давление газа | Химия для майоров

Результаты обучения

• Определить свойство давления
• Определение и преобразование единиц измерения давления
• Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
• Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ. Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой.Давление газа вызывается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов (рис. 1). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

Рис. 1. Атмосфера над нами оказывает сильное давление на объекты на поверхности земли, примерно равное весу шара для боулинга, давящего на область размером с ноготь человека.

В этом коротком видеоролике представлена ​​наглядная иллюстрация атмосферного давления, на которой показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении внутреннего давления. (Обратите внимание, что в видео нет повествования. Вы можете получить доступ к описанию аудио с помощью виджета под видео.)

Расшифровку звукового описания «Вакуумного взрыва железнодорожной цистерны» можно посмотреть здесь (открывается в новом окне).

Демонстрация этого явления в меньшем масштабе кратко объясняется в следующем видео:

Вы можете просмотреть стенограмму «Раздавить бочку объемом 55 галлонов давлением воздуха» здесь (открывается в новом окне).

Атмосферное давление создается за счет веса столба молекул воздуха в атмосфере над объектом, например, цистерной. На уровне моря это давление примерно такое же, как у взрослого африканского слона, стоящего на коврике, или обычного шара для боулинга, опирающегося на большой палец руки. Это может показаться огромным, и это так, но жизнь на Земле развивалась под таким атмосферным давлением. Если вы на самом деле поместите шар для боулинга на ноготь большого пальца, испытываемое давление будет , вдвое , по сравнению с обычным давлением, и ощущение будет неприятным.

Обычно давление определяется как сила, действующая на заданную область: [латекс] P = \ dfrac {F} {A}. [/ Latex] Обратите внимание, что давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади. Таким образом, давление может быть увеличено либо за счет увеличения силы, либо за счет уменьшения площади, по которой оно применяется; давление можно уменьшить, уменьшив силу или увеличив площадь.

Давайте применим эту концепцию, чтобы определить, кто с большей вероятностью упадет сквозь тонкий лед на рисунке 2 — слон или фигурист? Большой африканский слон может весить 7 тонн, опираясь на четыре ноги, каждая из которых имеет диаметр около 1.{2} [/ латекс]

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает менее половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед. С другой стороны, если фигуристка снимает коньки и стоит босиком (или в обычной обуви) на льду, большая площадь, на которую приходится ее вес, значительно снижает оказываемое давление:

[латекс] \ text {давление на ногу человека} = 120 \ dfrac {\ text {lb}} {\ text {skater}} \ times \ dfrac {\ text {1 skater}} {\ text {2 ft}} \ times \ dfrac {\ text {1 фут}} {30 {\ text {in}} ^ {2}} = 2 {\ text {lb / in}} ^ {2} [/ latex]

Рисунок 2. Хотя (а) вес слона велик, что создает очень большую силу на земле, (б) фигуристка оказывает гораздо большее давление на лед из-за небольшой площади поверхности коньков. (Фото А: модификация работы Гвидо да Роззе; кредит б: модификация работы Рёске Яги)

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , где 1 Па = 1 Н / м ² , где N — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с ² . Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100000 Па).В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунт на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфера (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °). В таблице 1 представлена ​​некоторая информация об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления

Таблица 1. Единицы давления
Наименование и сокращение	Определение или отношение к другой единице
паскаль (Па)	1 Па = 1 Н / м 2 Рекомендуемый блок IUPAC
килопаскаль (кПа)	1 кПа = 1000 Па
фунтов на квадратный дюйм (psi)	Давление воздуха на уровне моря ~ 14. 7 фунтов на кв. Дюйм
атмосфера (атм)	1 атм = 101,325 Па Давление воздуха на уровне моря ~ 1 атм
бар (бар, или бар)	1 бар = 100000 Па (точно) обычно используется в метеорологии
миллибар (мбар или мбар)	1000 мбар = 1 бар
дюймов рт. Ст. (Дюймы рт. Ст.)	1 дюйм рт. Ст. = 3386 Па используется в авиационной промышленности, а также в некоторых сводках погоды
торр	[latex] \ text {1 torr} = \ dfrac {\ text {1}} {\ text {760}} \ text {atm} [/ latex] имени Евангелисты Торричелли, изобретателя барометра
миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.)	[латекс] 1 [/ латекс] мм рт. Ст. [Латекс] \ text {~} 1 [/ латекс] торр

Пример 1: Преобразование единиц давления

Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах. Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

1. торр
2. атм
3. кПа
4. мбар

Это проблема преобразования единиц измерения. Отношения между различными единицами измерения давления приведены в таблице 1.

1. [латекс] 29.2 \ cancel {\ text {in Hg}} \ times \ dfrac {\ text {760 torr}} {29.92 \ cancel {\ text {in Hg}}} = \ text {742 torr} [/ латекс]
2. [латекс] 742 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {1 atm}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {0.976 атм} [/ латекс]
3. [латекс] 742 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {98,9 кПа} [/ латекс]
4. [латекс] 98.9 \ cancel {\ text {kPa}} \ times \ dfrac {1000 \ cancel {\ text {Pa}}} {1 \ cancel {\ text {kPa}}} \ times \ dfrac {1 \ cancel {\ text {bar}}} {100 000 \ cancel {\ text {Pa}}} \ times \ dfrac {\ text {1000 мбар}} {1 \ cancel {\ text {bar}}} = \ text {989 мбар } [/ латекс]

Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра (рис. 3). Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью. Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки.Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Рис. 3. В барометре высота столба жидкости h используется как измерение давления воздуха. Использование очень плотной жидкой ртути (слева) позволяет создавать барометры разумного размера, тогда как для использования воды (справа) потребуется барометр высотой более 30 футов.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра.Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть [латекс] \ dfrac {1} {13.6} [/ латекс] высотой с водяной барометр — более подходящий размер. Стандартное атмосферное давление 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но теперь не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , [латекс] п [/ латекс]:

[латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

, где [latex] h [/ latex] — высота жидкости, [latex] \ rho [/ latex] — плотность жидкости, а [latex] g [/ latex] — ускорение свободного падения.

Пример 2: Расчет барометрического давления

Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление около уровня моря соответствует давлению, оказываемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см ³ .

Гидростатическое давление определяется как p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см ³ и g = 9,81 м / с ² .{5} \ text {Pa} \ end {array} [/ latex]

Рассчитайте высоту водяного столба при 25 ° C, что соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре составляет 1,0 г / см ³ .

Манометр — устройство, подобное барометру, которое можно использовать для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними.Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне. Манометр с открытым концом (рис. 4) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Рис. 4. Манометр можно использовать для измерения давления газа.Высота (разница) между уровнями жидкости (h) является мерой давления. Обычно используется ртуть из-за ее большой плотности.

Пример 3: Расчет давления с помощью манометра закрытого типа

Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом, как показано ниже.

Жидкость в манометре — ртуть. Определить давление газа в:

1. торр
2. Па
3. бар

Давление газа равно столбу ртути высотой 26.4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 26,4 см ртутного столба.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg , как в Примере 2, но проще преобразовать единицы измерения с помощью таблицы 1.

1. [латекс] 26,4 \ cancel {\ text {cm Hg}} \ times \ dfrac {10 \ cancel {\ text {mm Hg}}} {1 \ cancel {\ text {cm Hg}}} \ times \ dfrac {\ text {1 торр}} {1 \ cancel {\ text {мм рт. ст.}}} = \ text {264 торр} [/ latex]
2. [латекс] 264 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {1 \ cancel {\ text {atm}}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} \ times \ dfrac {\ text { 101,325 Па}} {1 \ cancel {\ text {atm}}} = \ text {35,200 Па} [/ latex]
3. [латекс] 35 \ text {, 200} \ cancel {\ text {Pa}} \ times \ dfrac {\ text {1 bar}} {100 000 \ cancel {\ text {Pa}}} = \ text {0.352 бар} [/ латекс]

Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть.

Определить давление газа в:

1. торр
2. Па
3. бар

1. [латекс] \ text {~} 150 [/ латекс] торр
2. [латекс] \ text {~} 20 000 [/ латекс] Па
3. [латекс] \ text {~} 0,20 [/ латекс] бар

Пример 4: Расчет давления с помощью манометра с открытым концом

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано ниже.

Определить давление газа в:

1. мм рт. Ст.
2. атм
3. кПа

Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13,7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.{2} \ text {кПа} [/ латекс]

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано ниже.

Определить давление газа в:

1. мм рт. Ст.
2. атм
3. кПа

1. 642 мм рт. Ст.
2. 0,845 атм
3. 85,6 кПа

Попробуйте

1. Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом.Жидкость в манометре — ртуть.
   
   Определите давление газа в:
   1. торр
   2. Па
   3. бар
2. Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть.
   
   Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:
   1. торр
   2. Па
   3. бар
3. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.
   
   Предполагая, что атмосферное давление составляет 760,0 мм рт. Ст., Определите давление газа в:
   1. мм рт. Ст.
   2. атм
   3. кПа
4. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.
   
   Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:
   1. мм рт. Ст.
   2. атм
   3. кПа

1. Давление газа:

1. [латекс] 26.4 \ cancel {\ text {cm}} \ times \ dfrac {10 \ cancel {\ text {mm}}} {1 \ cancel {\ text {cm}}} \ times \ dfrac {\ text {1 торр}} {1 \ cancel {\ text {mm}}} = \ text {264 торр} [/ latex]
2. [латекс] \ text {264 торр} \ times \ dfrac {101, \ text {325 Па}} {\ text {760 торр}} = 35, \ text {200 Па} [/ латекс]
3. [латекс] 264 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {1. 01325 bar}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {0.352 bar} [/ latex]

3. Давление газа равно гидростатическому давлению, создаваемому давлением атмосферы на уровне моря за вычетом столба ртути высотой 13.7 см. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — атмосферным давлением минус 13,7 см рт. Ст.).

1. В мм рт. Ст. Это: 760 мм рт. Ст. — 137 мм рт. Ст. = 623 мм рт. Ст .;
2. [латекс] \ text {623 мм рт. Ст.} \ Times \ dfrac {\ text {1 атм}} {\ text {760 мм рт. Ст.}} = 0,820 \ text {атм;} [/ латекс]
3. [латекс] \ text {0,820 атм} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {\ text {1 атм}} = \ text {83,1 кПа} [/ латекс]

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным (Рисунок 5). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения.При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление – пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа.За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление — наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления тонометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Рис. 5. (a) Медицинский техник готовится измерить артериальное давление пациента с помощью сфигмоманометра. (b) Типичный сфигмоманометр использует резиновую грушу с клапаном для надувания манжеты и диафрагменный манометр для измерения давления.(кредит а: модификация работы магистра-сержанта Джеффри Аллена)

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое. Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат.Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике. Прогнозы погоды (рис. 6) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т.п., которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

Рисунок 6.Метеорологи используют карты погоды для описания и предсказания погоды. Области высокого (H) и низкого (L) давления сильно влияют на погодные условия. Серые линии представляют собой места постоянного давления, известные как изобары. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

Что касается погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на поверхности земли ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака. Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету. Атмосфера Земли толщиной примерно 100–125 км состоит из примерно 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на области, показанные на рисунке 7: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря) , термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря, примерно 80% земной атмосферы по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Рис. 7. Атмосфера Земли состоит из пяти слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи.Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Ключевые концепции и резюме

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

Ключевые уравнения

• [латекс] P = \ dfrac {F} {A} [/ латекс]
• [латекс] p = h \ rho {g} [/ латекс]

Попробуйте

1. Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (подсказка: подумайте об определении давления)?
2. Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, зависящие от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?
3. Почему лучше кататься или ползать на животе, чем ходить по замерзшему пруду?
4. Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт. Вычислите это давление в атм и кПа.
5. Типичное барометрическое давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?
6. Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?
7. Канадские манометры имеют маркировку в килопаскалях. Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?
8. Во время высадки викингов на Марс атмосферное давление было определено в среднем около 6.50 миллибар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?
9. Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.
10. Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?
11. Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: В середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29. 97 дюймов, 1013,9 мбар.
    1. Какое было давление в кПа?
    2. Давление у побережья на северо-востоке США обычно составляет около 30,0 дюймов рт. Ст. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.
12. Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?
13. Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

1. Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож. Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать более высокое давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

3. Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед, чем стоя. Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.{{-2}} [/ латекс]

11. Ответы следующие:

1. [латекс] 29.97 \ cancel {\ text {in. Hg}} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {29.92 \ cancel {\ text {in. Hg}}} = \ text {101,5 кПа} [/ latex]
2. [латекс] 28.0 \ cancel {\ text {дюйм. Hg}} \ times \ dfrac {\ text {760 торр}} {29.92 \ cancel {\ text {in. Hg}}} = \ text {711 торр;} [/ latex] 762 — 711 = падение 51 торр

13. При использовании манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость будет вносить равные противодействующие давления в обоих плечах трубки манометра.Однако с манометром с открытым концом будет получено более высокое давление газа, чем ожидалось, поскольку P _газ = P _атм + P _{объем жидкости} .

Глоссарий

атмосфера (атм): единица давления; 1 атм = 101,325 Па

бар: (бар или б) единица давления; 1 бар = 100 000 Па

барометр: прибор для измерения атмосферного давления

гидростатическое давление: давление жидкости под действием силы тяжести

манометр: прибор для измерения давления газа, находящегося в контейнере

паскаль (Па): единица давления в системе СИ; 1 Па = 1 Н / м ²

фунтов на квадратный дюйм (psi): единица давления, общепринятая в США

давление: сила на единицу площади

торр: ед. Давления; [латекс] \ text {1 torr} = \ frac {1} {760} \ text {atm} [/ latex]

Давление газа

Важное свойство любого газа это его давление .У нас есть опыт работы с газом давление, которого у нас нет с такими свойствами, как вязкость и сжимаемость. Каждый день мы слышим, как метеоролог по телевизору дает значение барометрического давления атмосфера (29,8 дюйма ртуть, например). И большинство из нас надували воздушный шар или использовали насос для накачки велосипедной шины или баскетбольного мяча.

Потому что понимание того, что такое давление и как оно работает, так фундаментальные для понимания аэродинамики, мы включаем несколько слайдов о давлении газа в Руководстве для начинающих.An интерактивный симулятор атмосферы позволяет учиться как статическое давление воздуха меняется с высотой. В Программа FoilSim показывает, как изменяется давление вокруг подъемного крыла, а Программа EngineSim показывает, как давление изменяется в газотурбинном двигателе. Другой тренажер поможет вам изучить, как изменяется давление в ударные волны, возникающие на высоких скоростях. Есть два способа взглянуть на давление: (1) мелкомасштабное действие. отдельных молекул воздуха или (2) крупномасштабное действие большого количество молекул.

Молекулярное определение давления

От кинетическая теория газов, газ составлен большого количества молекул, которые очень малы по сравнению с расстояние между молекулами. Молекулы газ находятся в постоянном, случайном движения и часто сталкиваются друг с другом и со стенками любой контейнер. Молекулы обладают физическими свойствами массы, импульс и энергия.Импульс отдельной молекулы равен произведение его массы и скорости, а кинетическая энергия равна единице. половина массы, умноженная на квадрат скорости. Поскольку молекулы газа сталкиваются со стенками контейнер, как показано слева на рисунке, молекулы передают импульс к стенам, создающий силу перпендикулярно стене . Сумма сил всех молекул, ударяющихся о стенку, деленная на площадь стенка определяется как давление .Давление газа равно затем мера среднего количества движения движущихся молекул газа. Давление действует перпендикулярно (перпендикулярно) стене; тангенциальный (сдвиг) составляющая силы связана с вязкость газа.

Скалярная величина

Давайте посмотрим на статический газ; тот, который, кажется, не движется или не течет. Хотя газ в целом не движется, отдельные молекулы газа, которые мы не видим, находятся в постоянном случайном движение.Поскольку мы имеем дело с почти бесконечным числом молекул и поскольку движение отдельных молекул случайным образом во всех направлениях, мы не обнаруживаем никакого движения. Если мы заключаем газ в контейнер, мы обнаруживаем давление в газ из молекул, сталкивающихся со стенками нашего контейнера. Мы может поставить стенки нашего контейнера где угодно внутри газа, а сила на площадь (давление) то же самое. Мы можем уменьшить размер нашего «контейнера» до бесконечно малая точка, а давление имеет единственное значение в таком случае.Следовательно, давление — это скаляр количество, а не векторное количество. Он имеет величину, но не имеет направления, связанного с Это. В точке внутри газа давление действует во всех направлениях. На поверхности газа сила давления действует перпендикулярно поверхность.

Если газ в целом движется, измеренное давление отличается в направление движения. Упорядоченное движение газа производит упорядоченную составляющую импульса в направление движения.Мы связываем дополнительное давление компонент, называемый динамическое давление с этим движением жидкости. Давление, измеренное в направлении движения, называется полное давление и равно сумме статического и динамического давления, описываемого уравнением Бернулли.

Макромасштаб Определение давления

В более крупном масштабе давление — это переменная состояния газа, как температура и плотность. Изменение давления во время любого процесса регулируется законами термодинамика. Вы можете изучить влияние давления на другие параметры газа. в анимационной газовой лаборатории. Хотя само давление является скаляром, мы можем определить сила давления быть равным давлению (сила / площадь), умноженному на поверхность область в направлении, перпендикулярном поверхности. Сила давления — это вектор , величина .

Силы давления обладают некоторыми уникальными качествами по сравнению с гравитационными. или механические силы.На рисунке, показанном выше справа, у нас есть красный газ. который заключен в коробку. К верхней части коробка. Сила давления внутри коробки противостоит приложенной силе согласно Ньютону третий закон движения. Скалярное давление равно внешней силе, деленной на площадь вершины. коробки. Внутри газа давление действует во всех направлениях. Так давление давит на дно коробки и на стороны. Это отличается от простой механики твердого тела. Если красный газ был твердым телом, не было бы сил, приложенных к бокам коробки; приложенная сила будет просто передана на Нижний. Но в газе, потому что молекулы могут свободно перемещаться и сталкиваются друг с другом, сила, приложенная по вертикали Направление вызывает силы в горизонтальном направлении.

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Давление газа

Давление газа · Химия

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить свойство давления
• Определение и преобразование единиц измерения давления
• Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
• Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ. Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой. Давление газа вызывается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов ([ссылка]). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

В этом коротком видеоролике наглядно показано атмосферное давление, в котором показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении внутреннего давления.

Кратко объясняется демонстрация этого явления в меньшем масштабе.

Атмосферное давление создается за счет веса столба молекул воздуха в атмосфере над объектом, например, цистерной. На уровне моря это давление примерно такое же, как у взрослого африканского слона, стоящего на коврике, или обычного шара для боулинга, опирающегося на большой палец руки.Это может показаться огромным, и это так, но жизнь на Земле развивалась под таким атмосферным давлением. Если вы на самом деле поместите шар для боулинга на ноготь большого пальца, испытываемое давление будет , вдвое , по сравнению с обычным давлением, и ощущение будет неприятным.

Как правило, давление определяется как сила, действующая на заданную область: P = FA.

Обратите внимание, что давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади. Таким образом, давление может быть увеличено либо за счет увеличения силы, либо за счет уменьшения площади, по которой оно применяется; давление можно уменьшить, уменьшив силу или увеличив площадь.

Давайте применим эту концепцию, чтобы определить, кто с большей вероятностью упадет сквозь тонкий лед в [ссылка] — слон или фигурист? Большой африканский слон может весить 7 тонн, опираясь на четыре ноги, каждая из которых имеет диаметр около 1,5 футов (площадь отпечатка 250 в ² ), поэтому давление, оказываемое каждой ногой, составляет около 14 фунтов / дюйм ² :

давление на ногу слона = 14000 фунтов слон × 1 слон 4 фута × 1 фут 250 дюймов2 = 14 фунтов / дюйм2

Фигурист весит около 120 фунтов, опираясь на два лезвия конька, каждое с площадью около 2 дюймов. ² , поэтому давление, оказываемое каждым лезвием, составляет около 30 фунтов / дюйм. ² :

давление на одно лезвие конька = 120 фунтов на коньках × 1 на коньках 2 лезвия × 1 лезвие 2 дюйма 2 = 30 фунтов / дюйм 2

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает менее половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед.С другой стороны, если фигуристка снимает коньки и стоит босиком (или в обычной обуви) на льду, большая площадь, на которую приходится ее вес, значительно снижает оказываемое давление:

давление на ногу человека = 120 фунтов на конькобежца × 1 на 2 фута × 1 фут 30 дюймов2 = 2 фунта / дюйм2

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , где 1 Па = 1 Н / м ² , где N — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с ² . Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100000 Па).В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунта на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфера (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °). [ссылка] предоставляет некоторую информацию об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления.

Преобразование единиц давления Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах.Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

(а) торр

(б) атм

(c) кПа

(d) мбар

Решение Это проблема преобразования единиц измерения. Отношения между различными единицами измерения давления приведены в [ссылка].

(а) 29,2 дюйма рт. Ст. × 25,4 мм1 дюйм × 1 торр 1 мм рт. Ст. = 742 торр

(б) 742 торр × 1 атм 760 торр = 0,976 атм

(c) 742torr × 101,325 кПа 760torr = 98,9 кПа

(d) 98,9 кПа × 1000 Па 1 кПа × 1 бар 100 000 Па × 1000 мбар 1 бар = 989 мбар

Проверьте свои знания Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр.Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

Отвечать:

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра ([ссылка]). Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью.Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки. Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра.Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть только 113,6

высотой с водяной барометр — более подходящий размер. Стандартное атмосферное давление 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но теперь не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , p :

p = hρg

, где h — высота жидкости, ρ — плотность жидкости, а g — ускорение свободного падения.

Расчет барометрического давления Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление вблизи уровня моря соответствует давлению, оказываемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см ³ .

Решение Гидростатическое давление определяется формулой p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см ³ и g = 9,81 м / с ² . Включение этих значений в уравнение и выполнение необходимых преобразований единиц даст нам искомое значение.(Примечание: мы ожидаем найти давление ~ 101,325 Па 🙂

101,325 Н / м2 = 101,325 кг · м / с2м2 = 101,325 кг · м · с2

p = (760 мм × 1 м1000 мм) × (13,6 г1см3 × 1 кг1000 г × (100 см) 3 (1 м) 3) × (9,81 м1с2)

= (0,760 м) (13,600 кг / м3) (9,81 м / с2) = 1,01 × 105 кг / мс2 = 1,01 × 105 Н / м2

= 1,01 × 105 Па

Проверьте свои знания Рассчитайте высоту столба воды при 25 ° C, что соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре равна 1.0 г / см ³ .

Манометр — устройство, подобное барометру, которое может использоваться для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними. Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне.Манометр с открытым концом ([ссылка]) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Расчет давления с помощью манометра с закрытым концом Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом, как показано справа. Жидкость в манометре — ртуть. Определить давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(с) бар

Решение Давление газа равно столбу ртути высотой 26.4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 26,4 см ртутного столба.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg как в [ссылка], но проще просто преобразовать единицы с помощью [ссылка].

(a) 26,4 см рт. Ст. × 10 мм рт. Ст. 1 см рт. Ст. × 1 торр 1 мм рт. Ст. = 264 торр

(b) 264 торр × 1 атм. 760 торр × 101,325 Па · 1 атм = 35 200 Па

(c) 35 200 Па × 1 бар 100 000 Па = 0.352 бар

Проверьте свои знания Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определить давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(с) бар

Отвечать:

(а) ~ 150 торр; (б) ~ 20 000 Па; (c) ~ 0,20 бар

Расчет давления с помощью манометра с открытым концом Давление пробы газа измеряется на уровне моря с помощью ртутного манометра с открытым концом, как показано справа.Определить давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Решение Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13,7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.)

(a) В мм рт. Ст. Это: 137 мм рт. Ст. + 760 мм рт. Ст. = 897 мм рт. Ст.

(б) 897 мм рт. Ст. × 1 атм. 760 мм рт. Ст. = 1.18 атм

(c) 1,18атм × 101,325 кПа1атм = 1,20 × 102 кПа

Проверьте свои знания Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано справа. Определить давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Отвечать:

(а) 642 мм рт. (б) 0,845 атм; (c) 85,6 кПа

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным ([ссылка]). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения.При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление – пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа.За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление — наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления тонометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое.Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат. Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике.Прогнозы погоды ([ссылка]) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т. Д., Которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

Что касается погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на поверхности земли ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака. Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету.Атмосфера Земли, имеющая толщину примерно 100–125 км, состоит примерно на 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на регионы, показанные на [ссылка]: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря. ), термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря). , примерно 80% атмосферы Земли по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи. Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Ключевые концепции и резюме

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

Ключевые уравнения

Химия: упражнения в конце главы

Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (Подсказка: подумайте об определении давления)?

Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож.Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать более высокое давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, которые зависят от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?

Почему вам лучше кататься или ползать животом, чем ходить по замерзшему пруду?

Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед по сравнению со стоянием.Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.

Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт. Вычислите это давление в атм и кПа.

Типичное атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?

Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?

Канадские манометры указаны в килопаскалях.Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?

Во время высадки викингов на Марс было определено, что атмосферное давление в среднем составляет около 6,50 мбар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?

Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.

Земля: 14,7 фунта на дюйм ^–2 ; Венера: 1.31 × 10 ³ фунтов на дюйм ⁻²

Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?

Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: Днем в середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29,97 дюйма ртутного столба, 1013,9 мбар.

(а) Какое было давление в кПа?

(b) Давление у побережья на северо-востоке США обычно составляет около 30 ° C.0 дюймов рт. Ст. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.

(а) 101,5 кПа; (б) падение 51 торр

Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?

Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определить давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(с) бар

(а) 264 торр; (b) 35 200 Па; (в) 0.352 бар

Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть. Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(с) бар

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. При атмосферном давлении 760.0 мм рт. Ст., Определить давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

(а) 623 мм рт. (б) 0,820 атм; (c) 83,1 кПа

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

Для манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость будет вносить равные противодействующие давления в обоих рукавах трубки манометра. Однако с манометром с открытым концом будет получено более высокое давление газа, чем ожидалось, поскольку P _газ = P _атм + P _{объем жидкости} .

Глоссарий

атмосфера (атм)

единица давления; 1 атм = 101,325 Па

бар

(бар или б) единица давления; 1 бар = 100 000 Па

барометр

прибор для измерения атмосферного давления

гидростатическое давление

Давление жидкости под действием силы тяжести

манометр

прибор для измерения давления газа в баллоне

паскаль (Па)

СИ единица давления; 1 Па = 1 Н / м ²

фунтов на квадратный дюйм (psi)

единица давления общепринятая в США

давление

сила на единицу площади

торр

единица давления; 1 торр = 1760 атм