Атмосферное давление какой буквой обозначается: Какой буквой обозначается давление в физике?

Содержание

Единицы измерения давления

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.
т.е. P = F / S.

В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:

Па — русское обозначение.

Pa — международное.

1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)

Для практических измерений в КИП и А, 1 Па часто оказывается слишком маленькой величиной давления, и для оперирования реальными данными применяются умножающие приставки — (кило, Мега), умножающие значения в 1тыс. и 1млн. раз соответственно.

1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па

Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:

Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм².

Тогда получаем следующее соответствие:

1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).

1 бар — это внесистемная единица, равная 100000 Па.

1 кгс/см² — это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.

1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па

Атмосфера

Атмосфера — это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.

Существует два понятия атмосферы для измерения давления:

Физическая (атм) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па
Техническая (ат) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²

В России для использования в измерениях допущена только техническая атмосфера, и срок ее действия ограничен по некоторым данным 2016 годом.

Водяной столб

Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.

Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4° C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения — 9,80665 м/сек².

м вод. ст. — русское обозначение.

mH₂O — международное.

Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.

1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.

Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:

1 м вод. ст. = 1000 кгс/м² = 0.0980665 бар = 9.80665 Па = 73.55592400691 мм рт. ст.

Ртутный столб

Миллиметр ртутного столба — внесистемная единица измерения давления, равная 133.3223684 Па. Синоним — Торр (Torr).

мм рт. ст. — русское обозначение.

mmHg. — международное.

Использование в России — не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.

Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.595098063 мм вод. ст.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.

Примеры некоторых из них:

Дюйм водного столба

Обозначение: inH₂O = 249.08891 Па.
Фут водного столба

Обозначение: ftH₂O = 2989.006692 Па.
Дюйм ртутного столба

Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па.
Фунт на квадратный дюйм

Обозначение: psi = 6894.757293178 Па.
1000 фунтов на квадратный дюйм

Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па.
Фунт на квадратный фут

Обозначение: psf = 47.8802589803 Па.
Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм

Обозначение: tsi = 13789514. 58633672267344 Па.
Американская (короткая) тонна на квадратный фут

Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па.
Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм

Обозначение: br.tsi = 15444256.3366971 Па.
Британская (длинная) тонна на квадратный фут

Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.

Приборы для измерения давления

Для измерения давления применяются манометры, дифманометры (разность давлений), вакуумметры (измерение разряжения).

Измерение давления

Измерение давления — это анализ силы , приложенной жидкостью ( жидкостью или газом ) к поверхности. Давление обычно измеряется в единицах силы на единицу площади поверхности . Многие методы были разработаны для измерения давления и вакуума . Инструменты , используемые для измерения давления и отображения в едином целом, называются метры давления или датчики давления или вакуум датчики . Манометр является хорошим примером, так как он использует площадь поверхности и весстолба жидкости для измерения и индикации давления. Точно так же широко используемый манометр Бурдона — это механическое устройство, которое одновременно измеряет и показывает, и, вероятно, является самым известным типом манометра.

Вакуумметр — это манометр, используемый для измерения давления ниже окружающего атмосферного давления , которое устанавливается в качестве нулевой точки, в отрицательных значениях (например, -15 фунтов на квадратный дюйм или -760 мм рт.ст. равняется общему вакууму). Большинство манометров измеряют давление относительно атмосферного давления в качестве нулевой точки, поэтому такая форма считывания называется просто «манометрическое давление». Однако все, что выше полного вакуума, технически является формой давления. Для очень точных показаний, особенно при очень низких давлениях, можно использовать манометр, который использует полный вакуум в качестве нулевой точки, давая показания давления в абсолютной шкале .

Другие методы измерения давления включают датчики, которые могут передавать показания давления на удаленный индикатор или систему управления ( телеметрия ).

Ежедневные измерения давления, например давления в шинах автомобиля, обычно производятся относительно давления окружающего воздуха. В других случаях измерения производятся относительно вакуума или какого-либо другого конкретного эталона. При различении этих нулевых ссылок используются следующие термины:

Используемая нулевая ссылка обычно подразумевается контекстом, и эти слова добавляются только при необходимости пояснения. Давление в шинах и артериальное давление принято считать манометрическими, в то время как атмосферное давление , давление глубокого вакуума и давление высотомера должны быть абсолютными.

Для большинства рабочих жидкостей , где жидкость присутствует в замкнутой системе , преобладает измерение манометрического давления. Приборы для измерения давления, подключенные к системе, будут показывать значения давления относительно текущего атмосферного давления. Ситуация меняется, когда измеряются экстремальные вакуумные давления, и вместо них обычно используются абсолютные давления.

Тест по физике на тему «Давление» для 7 класса

1. Давление обозначается буквой, измеряется

1) р, Н

2) р, Па

3) Р, Па

2. Давление твердого тела можно найти по формуле

1) p=FS

2) p=F/S

3) p=S/F

3. Во сколько раз и как изменится давление, если сила давления уменьшится в 3 раза, а площадь поверхности увеличится в 2 раза?

1) увеличится в 6 раз;

2) уменьшится в 6 раз;

3) увеличится в 1,5 раза;

4) уменьшится в 1,5 раза.

4. Давление газа есть результат:

1) ударов частиц о стенки сосуда;

2) соударения частиц между собой;

3) ударов частиц о стенки сосуда и соударения частиц между собой.

5. При увеличении объема газа давление:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

6. При повышении температуры газа давление:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

7. Давление жидкости на дно сосуда не зависит от:

1) плотности жидкости;

2) высоты столба жидкости;

3) формы сосуда.

8. В открытых сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются:

1) на разных уровнях в зависимости от площади сечения сосудов;

2) на разных уровнях в зависимости от формы сосудов;

3) на одном уровне.

9. При подъеме в гору атмосферное давление уменьшилось на 5 мм рт. ст.. Высота горы:

1) 12 м; 2) 60 м; 3) 120 м.

10. Каким прибором измеряют атмосферное давление?

В чем выражается давление. В чем измеряется давление в физике, единицы измерения давления

Всем нам мерили давление. Почти каждый знает, что нормальный показатель давления равен 120/80 мм ртутного столба. Но далеко не все могут ответить, что на самом деле обозначают эти цифры.

Попытаемся разобраться, что вообще значит верхнее/нижнее давление, а также чем эти значения друг от друга отличаются. Вначале определимся с понятиями.

Артериальное давление (АД) – это один из самых важных показателей, оно демонстрирует функционирование кровеносной системы. Этот показатель формируется при участии сердца, сосудов и крови, движущейся по ним.

Артериальное давление — это давление крови на стенку артерии

При этом он зависит от сопротивления крови, ее объема, «выбрасываемого» в результате одного сокращения (это называется систолой), и интенсивности сокращений сердца. Самый высокий показатель АД может наблюдаться, когда сердце сокращается и «выбрасывает» кровь из левого желудочка, а самый низкий – во время попадания в правое предсердие, когда главная мышца расслаблена (диастола). Вот мы и подошли к самому важному.

Под верхним давлением или, если говорить языком науки, систолическим, подразумевается давление крови при сокращении. Этот показатель демонстрирует то, как сокращается сердце. Формирование такого давления выполняется при участии крупных артерий (например, аорты), а зависит данный показатель от ряда ключевых факторов.

К таковым относят:

ударный объем левого желудочка;
растяжимость аорты;
предельную скорость «выброса».

Что же касается нижнего давления (другими словами, диастолического), то оно показывает, какое сопротивление испытывает кровь во время движения по кровеносным сосудам. Нижнее давление наблюдается, когда клапан аорты закрывается, и кровь не может вернуться в сердце. При этом само сердце наполняется другой кровью, насыщенной кислородом, и готовится к следующему сокращению. Движение крови происходит как бы самотеком, пассивно.

К факторам, влияющим на диастолическое давление, относится:

частота сокращения сердца;
периферическое сопротивление сосудов.

Обратите внимание! В нормальном состоянии разница между двумя показателями колеблется между 30 мм и 40 мм ртутного столба, хотя здесь многое зависит от самочувствия человека. Невзирая на то, что существуют конкретные цифры и факты, каждый организм индивидуален, равно как и его артериальное давление.

Делаем вывод: в приведенном в начале статьи примере (120/80) 120 – это показатель верхнего АД, а 80 – нижнего.

Артериальное давление — норма и отклонения

Что характерно, формирование АД зависит преимущественно от образа жизни, питательного рациона, привычек (в том числе вредных), частоты стрессов. К примеру, при помощи употребления той или иной пищи можно специально понижать/повышать давление. Достоверно известно, что были случаи, когда люди полностью излечивались от гипертонии после изменения привычек и образа жизни.

Для чего нужно знать величину АД?

При каждом повышении показателя на 10 мм ртутного столба риск возникновения сердечно-сосудистых болезней увеличивается примерно на 30 процентов. У людей с повышенным давлением в семь раз чаще развивается инсульт, в четыре раза — ишемические заболевания сердца, в два — поражение кровеносных сосудов нижних конечностей.

Именно поэтому выяснение причины возникновения таких симптомов, как головокружение, мигрени или общая слабость, следует начинать с измерения АД. В нередких случаях давление нужно постоянно контролировать и проверять каждые несколько часов.

Как проводится измерение давления

В большинстве случаев АД измеряют при помощи специального приспособления, состоящего из следующих элементов:

пневмоманжета для сжатия руки;
манометр;
груша с регулировочным клапаном, предназначенная для накачивания воздуха.

Манжета накладывается на плечо. В процессе измерения необходимо придерживаться определенных требований, в противном случае результат может быть неверным (заниженным или завышенным), что, в свою очередь, может повлиять на последующую тактику лечения.

Давление крови — измерение

Манжета должна соответствовать объему руки. Для людей с лишним весом и детей используются особые манжеты.
Обстановка должна быть удобной, температура – комнатной, начинать следует как минимум после пятиминутного отдыха. Если будет холодно, то возникнут сосудистые спазмы и давление поднимется.
Выполнять процедуру можно лишь через полчаса после употребления пищи, кофе или курения.
Перед процедурой больной садится, опирается на спинку стула, расслабляется, его ноги в это время не должны быть скрещенными. Рука также должна быть расслабленной и лежать неподвижно на столе до конца процедуры (но только не на «весу»).
Не менее важна и высота стола: нужно, чтобы зафиксированная манжета располагалась на уровне примерно четвертого межреберья. При каждом пятисантиметровом смещении манжеты в отношении сердца показатель снизится (если конечность поднята) или повысится (если опущена) на 4 мм ртутного столба.
В ходе процедуры шкала манометра должна располагаться на уровне глаз – так будет меньше шансов ошибиться при считывании.
Воздух закачивается в манжету настолько, чтобы внутреннее давление в ней превысило ориентировочное систолическое АД хотя бы на 30 мм ртутного столба. В случае слишком высокого давления в манжете могут возникнуть боли и, как следствие, измениться АД. Воздух должен сбрасываться со скоростью 3-4 мм ртутного столба в секунду, тоны прослушиваются тонометром или стетоскопом. Важно, чтобы головка прибора не слишком давила на кожу – это также способно исказить показатели.
Во время сброса появление тона (это называют первой фазой тонов Короткова) будет соответствовать верхнему давлению. Когда при последующем прослушивании тоны вовсе исчезнут (пятая фаза), то полученное значение будет соответствовать нижнему давлению.
Спустя несколько минут проводится повторное измерение. Средний показатель, полученный из нескольких проведенных подряд измерений, точнее отражает положение дел, чем однократная процедура.
Первое измерение рекомендуется проводить сразу на двух руках. Дальше можно использовать одну руку – ту, на которой давление выше.

Обратите внимание! Если у человека нарушен ритм сердца, то измерение АД будет более сложной процедурой. Поэтому лучше, чтобы этим занимался медицинский сотрудник.

Как оценить показатель АД

Чем выше у человека АД, тем большая вероятность появления таких недугов, как инсульт, ишемия, почечная недостаточность и проч. Для самостоятельной оценки показателя давления можно использовать специальную классификацию, разработанную еще в 1999-м.

Таблица №1. Оценка уровня АД. Норма

* — оптимальное с точки зрения развития заболеваний сосудов и сердца, а также смертности.

Обратите внимание! Если верхнее и нижнее АД находятся в разных категориях, то выбирается та из них, которая выше.

Таблица №2. Оценка уровня АД. Гипертония

Давление	Верхнее давление, в мм ртутного столба	Нижнее давление, в мм ртутного столба
Первая степень	От 140 до 159	От 90 до 99
Вторая степень	От 160 до 179	От 100 до 109
Третья степень	Свыше 180	Свыше 110
Пограничная степень	От 140 до 149	До 90
Систолическая гипертония	Свыше 140	До 90

Физика — предмет сложный. Не каждый может понять его

В физике очень много разных интересных терминов и формул

Полезная информация — давление измеряется в паскалях

Что касается буквы, которая обозначает давление в физике — латинская буква Р

P,Па больше добавить нечего, но длина сообщения должна быть 40)

Давление
является физической величиной. Определяется оно, как сила давления на какую-либо поверхность, к площади данной поверхности.

Обозначается физическое давление маленькой английской буквой р.

Буквой F обозначается сила давления, а буквой S обозначается площадь поверхности.

Измеряется давление Н/м2 (Ньютон на метр квадратный). Данную величину можно перевести в Паскали (Па). Один Па будет равен одному Н/м.

Ответ на этот лгкий вопрос из области физики, начальный курс, которой проходят в средней школе. С того времени отчтливо помню, что буква, обозначающая давление, p. А формула следующая p=f/s. Эту формулу можно отыскать в любом учебнике физики.

Как я помню еще со школьных уроков физики, давление обозначается латинской буквой p. Думаю, что за несколько лет ничего не поменялось. Измеряется давление в паскалях (обозначается Па, или Pa латинскими буквами).

Еще помню из уроков по физике, что давление измеряется в Паскалях, а обозначается данная единица в системе СИ как Па. Я думаю, что такие единицы измерения не меняются со временем, так как были еще придуманы давно и все ими пользуются.

Давление
представляет собой физическую величину, которая характеризует распределение силы по той площади, куда она приложена. Отношение этой силы F к площади поверхности S и показывает давление, что записывается в виде формулы.

В этой формуле латинской буквой P обозначается физическая величина — давление
.

Пользуясь формулой можно проследить за изменением давления. Например, для того чтобы давление увеличить нужно увеличить силу (величина в числителе) или уменьшить площадь приложения (знаменатель).

Как верно сказано выше, давление в физике обозначается буквой P
. А единицей для измерения давления в Международной системе единиц (СИ), действительно является паскаль (Па).

Своим названием, данная физическая величина обязана талантливейшему французскому учному и писателю XVII века Блезу Паскалю, который за свою короткую жизнь (39 лет), доказал не только наличие существование атмосферного давления, но и осуществил огромнейшее количество исследований и экспериментов. Особую слабость питал Паскаль к математике, в области которой иногда совершал открытия в течении одной ночи. Представьте себе, что он является одним из создателем математического анализа, проективной геометрии, теории вероятности, и помимо всего прочего — изобретателем первых счтных машин — прообраза современных компьютеров!

Однако, самое главное, что слава и богатство не ожесточили сердце великого человека. Блез Паскаль, до конца своих дней заботился о простом народе, раздавая большую часть доходов на благотворительность.

Счтная машина Паскаля

Насколько помню, давление обозначают буквой P. Причем можно использовать и большую, и маленькую букву P.

К примеру, вот формула избыточного давления газа:

В формуле указаны 3 quot;pquot; — это все разные типы давления. Буквы возле quot;pquot; обозначают тип давления. В данном случае:

p
и — это избыточное давление.

p
— полное давление.

p
а — атмосферное давление.

Единицей измерения этой физической величины (давления) в системе единиц является Па (Паскаль). Названа эта единица в честь известного фр. ученого и философа Блеза Паскаля (годы жизни 1623 — 1662). Кстати, в честь него также назван и один из языков программирования Паскаль.

В физике для обозначения давления используют букву р (английская строчная).

Буковка, которой показывают давление выглядит вот так: p
. В системе Си давление измеряется в Паскалях (Па). Что ещ можно сказать про давление? Разве что физическое его определение, а именно что оно из себя представляет. А представляет вот что: сила, действующая на единицу поверхности расположенная внутри тела и есть давление, а в формуле это выглядит вот так p=F/S.

Это отношение силы, действующей на поверхность перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности.

Единица давления измеряется в СИ = 1Па (паскаль).

Если поршень теперь резко отпустить, то сжатый воздух резко вытолкнет его вверх. Это произойдет потому, что при неизменной площади поршня увеличится сила, действующая на поршень со стороны сжатого воздуха. Площадь поршня осталась неизменной, а сила со стороны молекул газа увеличилась, соответственно увеличилось и давление.

Или другой пример. Стоит человек на земле, стоит обеими стопами. В таком положении человеку комфортно, он не испытывает неудобств. Но что случится, если этот человек решит постоять на одной ноге? Он согнет одну из ног в колене, и теперь будет опираться на землю только одной стопой. В таком положении человек ощутит определенный дискомфорт, ведь давление на стопу увеличилось, причем примерно в 2 раза. Почему? Потому что площадь, через которую теперь сила тяжести придавливает человека к земле, уменьшилась в 2 раза. Вот пример того, что такое давление, и как легко его можно обнаружить в обычной жизни.

Давление в физике

С точки зрения физики, давлением называют физическую величину, численно равную силе, действующей перпендикулярно поверхности на единицу площади данной поверхности. Поэтому, чтобы определить давление в некоторой точке поверхности, нормальную составляющую силы, приложенной к поверхности, делят на площадь малого элемента поверхности, на который данная сила действует. А для того чтобы определить среднее давление по всей площади, нормальную составляющую действующей на поверхность силы нужно разделить на полную площадь данной поверхности.

Измеряется давление в системе СИ в паскалях (Па). Эта единица измерения давления получила свое название в честь французского математика, физика и литератора Блеза Паскаля, автора основного закона гидростатики — Закона Паскаля, гласящего, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Впервые единица давления «паскаль» была введена в обращение во Франции в 1961 году, согласно декрету о единицах, спустя три столетия после смерти ученого.

Один паскаль равен давлению, которое вызывает сила в один ньютон, равномерно распределенная, и направленная перпендикулярно к поверхности площадью в один квадратный метр.

В паскалях измеряют не только механическое давление (механическое напряжение), но и модуль упругости, модуль Юнга, объемный модуль упругости, предел текучести, предел пропорциональности, сопротивление разрыву, сопротивление срезу, звуковое давление и осмотическое давление. Традиционно именно в паскалях выражаются важнейшие механические характеристики материалов в сопромате.

Атмосфера техническая (ат), физическая (атм), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2)

Кроме паскаля для измерения давления применяют и другие (внесистемные) единицы. Одной из таких единиц является «атмосфера» (ат). Давление в одну атмосферу приблизительно равно атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. На сегодняшний день под «атмосферой» понимают техническую атмосферу (ат).

Техническая атмосфера (ат) — это давление, производимое одной килограмм-силой (кгс), распределенной равномерно по площади в один квадратный сантиметр. А одна килограмм-сила, в свою очередь, равна силе тяжести, действующей на тело массой в один килограмм в условиях ускорения свободного падения, равного 9,80665 м/с2. Одна килограмм-сила равна таким образом 9,80665 ньютон, а 1 атмосфера оказывается равной точно 98066,5 Па. 1 ат = 98066,5 Па.

В атмосферах измеряют, например, давление в автомобильных шинах, например рекомендованное давление в шинах пассажирского автобуса ГАЗ-2217 равно 3 атмосферам.

Есть еще «физическая атмосфера» (атм), определяемая как давление ртутного столба, высотой 760 мм на его основание при том, что плотность ртути равна 13595,04 кг/м3, при температуре 0°C и в условиях ускорения свободного падения равного 9,80665 м/с2. Так выходит, что 1 атм = 1,ат =Па.

Что касается килограмм-силы на квадратный сантиметр (кгс/см2), то эта внесистемная единица давления с хорошей точностью равна нормальному атмосферному давлению, что бывает иногда удобно для оценок различных воздействий.

Внесистемная единица «бар» равна приблизительно одной атмосфере, но является более точной — ровноПа. В системе СГС 1 бар равендин/см2. Раньше название «бар» носила единица, называемая сейчас «бария», и равная 0,1 Па или в системе СГС 1 бария = 1 дин/см2. Слово «бар», «бария» и «барометр» происходят от одного и того же греческого слова «тяжесть».

Часто для измерения атмосферного давления в метеорологии используют единицу мбар (миллибар), равную 0,001 бар. А для измерения давления на планетах где атмосфера очень разряженная — мкбар (микробар), равный 0,бар. На технических манометрах чаще всего шкала имеет градуировку именно в барах.

Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.)

Внесистемная единица измерения «миллиметр ртутного столба» равна/760 = 133,Па. Обозначается «мм рт.ст.», но иногда ее обозначают «торр» — в честь итальянского физика, ученика Галилея, Эванджелисты Торричелли, автора концепции атмосферного давления.

Образовалась единица в связи с удобным способом измерения атмосферного давления барометром, у которого ртутный столб пребывает в равновесии под действием атмосферного давления. Ртуть обладает высокой плотностью околокг/м3 и отличается низким давлением насыщенного пара в условиях комнатной температуры, поэтому для барометров в свое время и была выбрана именно ртуть.

На уровне моря атмосферное давление равно приблизительно 760 мм рт.ст., именно это значение и принято считать теперь нормальным атмосферным давлением, равнымПа или одной физической атмосфере, 1 атм. То есть 1 миллиметр ртутного столба равен/760 паскаль.

В миллиметрах ртутного столба измеряют давление в медицине, в метеорологии, в авиационной навигации. В медицине кровное давление измеряют в мм рт.ст, в вакуумной технике приборы для измерения давления градуируются в мм рт.ст, наряду с барами. Иногда даже просто пишут 25 мкм, подразумевая микроны ртутного столба, если речь идет о вакуумировании, а измерения давления осуществляют вакуумметрами.

В некоторых случаях используют миллиметры водяного столба, и тогда 13,59 мм вод.ст = 1мм рт.ст. Иногда это более целесообразно и удобно. Миллиметр водяного столба, как и миллиметр ртутного столба — внесистемная единица, равная в свою очередь гидростатическому давлению 1 мм столба воды, которое этот столб оказывает на плоское основание при температуре воды столба 4°С.

Давление

Сила, прикладываемая перпендикулярно поверхности тела, под действием которой тело деформируется, называется силой давления. В качестве силы давления может выступать любая сила. Это может быть сила, которая прижимает одно тело, к поверхности другого, или вес тела, действующий на опору (рис.1).

Рис. 1. Определение давления

Единицы измерения давления

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м 2

Давление не зависит от ориентации поверхности.

Часто используются внесистемные единицы: нормальная атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 атм=760 мм рт.ст.=Па

Очевидно, что в зависимости от площади поверхности одна и та же сила давления может оказывать различное давление на эту поверхность. Этой зависимостью часто пользуются в технике, чтобы увеличить или, наоборот, уменьшить давление. Конструкции танков, тракторов предусматривают уменьшение давления на грунт путем увеличения площади с помощью гусеничной передачи. Этот же принцип положен в основу конструкции лыж: на лыжах человек легко скользит по снегу, однако, сняв лыжи, сразу же проваливается в снег. Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается: острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже небольшой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Примеры решения задач

Площадь поверхности лопаты, которая соприкасается с грунтом:

где — ширина лезвия, — толщина режущего края.

Поэтому давление лопаты на грунт:

Переведем единицы в систему СИ:

ширина лезвия: см м;

толщина режущего края мм м.

Вычислим: Па МПа

Сила давления в данном случае — это вес кубика, поэтому можно записать:

а объем кубика в свою очередь:

откуда ребро кубика:

По таблицам определяем плотность алюминия: кг/м.

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения

администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Единицы измерения давления

Международная система единиц (СИ)

Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.

В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:

Па — русское обозначение.

1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)

1 МПа = 1000 КПа =Па

Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:

Килоньютон, Меганьютон / m², cm², mm².

Тогда получаем следующее соответствие:

1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 КН/м² = 1000 КПа =Н/м² =Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы Бар (Bar) и кг/м² (kgf/m²), а также их производные (mBar, кг/см²).

1 Бар — это внесистемная единица, равнаяПа.

1 кгс/см² — это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.

1 кгс/см² =кгс/м² = 0.Бар = 98066.5 Па

Атмосфера

Атмосфера — это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.

Существует два понятия атмосферы для измерения давления:

Физическая (атм) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°C. 1 атм =Па
Техническая (ат) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²

Водяной столб

Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.

Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4°C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения — 9,80665 м/сек².

м вод. ст. — русское обозначение.

m h3O — международное.

Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.

1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.

Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:

1 м вод. ст. = 1000 кг/м² = 0.Bar = 9.80665 Па = 73.мм рт. ст.

Ртутный столб

Миллиметр ртутного столба — внесистемная единица измерения давления, равная 133.Па. Синоним — торр (Torr).

мм рт. ст. — русское обозначение.

mm Hg. — международное.

Использование в России — не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.

Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.мм вод. ст.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.

Примеры некоторых из них:

Дюйм водного столба

Обозначение: in h3O. 1 in h3O = 249.08891 Па.

Фут водного столба

Обозначение: ft h3O. 1 ft h3O = 2989.Па.

Дюйм ртутного столба

Обозначение: in Hg. 1 in Hg = 3386.Па.

Фунт на квадратный дюйм

Обозначение: Psi. 1 Psi = 6894.Па.

1000 фунтов на квадратный дюйм

Обозначение: Ksi. 1 Ksi =.Па.

Фунт на квадратный фут

Обозначение: Psf. 1 Psf = 47.Па.

Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм

Обозначение: Tsi. 1 Tsi =.4 Па.

Американская (короткая) тонна на квадратный фут

Обозначение: Tsf. 1 Tsf = 95760.3226 Па.

Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм

Обозначение: br.Tsi. 1 Tsi =.Па.

Британская (длинная) тонна на квадратный фут

Обозначение: br.Tsf. 1 Tsf =.Па.

Приборы для измерения давления

Давление: единицы давления

Чтобы понять, что такое давление в физике, рассмотрим простой и знакомый каждому пример. Какой?

В ситуации, когда надо порезать колбасу, мы воспользуемся наиболее острым предметом – ножом, а не ложкой, расческой или пальцем. Ответ очевиден – нож острее, и вся прикладываемая нами сила распределяется по очень тонкой кромке ножа, принося максимальный эффект в виде отделения части предмета, т.е. колбасы. Другой пример – мы стоим на рыхлом снегу. Ноги проваливаются, идти крайне неудобно. Почему же тогда мимо нас с легкостью и на большой скорости проносятся лыжники, не утопая и не путаясь все в таком же рыхлом снегу? Очевидно, что снег одинаков для всех, как для лыжников, так и для пешеходов, а вот оказываемое на него воздействие – различно.

При примерно схожем давлении, то есть весе, площадь поверхности, давящей на снег, сильно различается. Площадь лыж намного больше площади подошвы обуви, и, соответственно, вес распределяется по большей поверхности. Что же помогает или, наоборот, мешает нам эффективно воздействовать на поверхность? Почему острый нож качественнее разрезает хлеб, а плоские широкие лыжи лучше удерживают на поверхности, уменьшая проникновение в снег? В курсе физики седьмого класса для этого изучают понятие давления.

Давление в физике

Силу, которую прикладывают к какой-либо поверхности, называют силой давления. А давление – это физическая величина, которая равна отношению силы давления, приложенной к конкретной поверхности, к площади этой поверхности. Формула расчета давления в физике имеет следующий вид:

где p – давление,

F – сила давления,

s – площадь поверхности.

Мы видим, как обозначается давление в физике, а также видим, что при одной и той же силе давление больше в случае, когда площадь опоры или, другими словами, площадь соприкосновения взаимодействующих тел, меньше. И, наоборот, с увеличением площади опоры, давление уменьшается. Именно поэтому, более острый нож лучше разрезает любое тело, а гвозди, забиваемые в стену, делают с острыми кончиками. И именно поэтому, лыжи удерживают на снегу гораздо лучше, чем их отсутствие.

Единицы измерения давления

Единицей измерения давления является 1 ньютон на метр квадратный – это величины, уже известные нам из курса седьмого класса. Также мы можем перевести единицы давления Н/м2 в паскали, — единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля. 1 Н/м = 1 Па. На практике применяются также и другие единицы измерения давления – миллиметры ртутного столба, бары и так далее.

Нужна помощь в учебе?

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Какой буквой обозначается давление в физике?

Физика — предмет сложный. Не каждый может понять его

В физике очень много разных интересных терминов и формул

Полезная информация — давление измеряется в паскалях

Что касается буквы, которая обозначает давление в физике — латинская буква Р

P,Па больше добавить нечего, но длина сообщения должна быть 40)

Давление является физической величиной. Определяется оно, как сила давления на какую-либо поверхность, к площади данной поверхности.

Обозначается физическое давление маленькой английской буквой р.

Буквой F обозначается сила давления, а буквой S обозначается площадь поверхности.

Давление представляет собой физическую величину, которая характеризует распределение силы по той площади, куда она приложена. Отношение этой силы F к площади поверхности S и показывает давление, что записывается в виде формулы.

В этой формуле латинской буквой P обозначается физическая величина — давление.

Как верно сказано выше, давление в физике обозначается буквой P. А единицей для измерения давления в Международной системе единиц (СИ), действительно является паскаль (Па).

Счтная машина Паскаля

Насколько помню, давление обозначают буквой P. Причем можно использовать и большую, и маленькую букву P.

К примеру, вот формула избыточного давления газа:

pи — это избыточное давление.

Единицей измерения этой физической величины (давления) в системе единиц является Па (Паскаль). Названа эта единица в честь известного фр. ученого и философа Блеза Паскаля (годы жизни62). Кстати, в честь него также назван и один из языков программирования Паскаль.

В физике для обозначения давления используют букву р (английская строчная).

Буковка, которой показывают давление выглядит вот так: p. В системе Си давление измеряется в Паскалях (Па). Что ещ можно сказать про давление? Разве что физическое его определение, а именно что оно из себя представляет. А представляет вот что: сила, действующая на единицу поверхности расположенная внутри тела и есть давление, а в формуле это выглядит вот так p=F/S.

Единица давления измеряется в СИ = 1Па (паскаль).

Давление верхнее и нижнее: что означает

Что значат цифры на тонометре

Давление верхнее и нижнее: что означает?

Артериальное давление — это давление крови на стенку артерии

ударный объем левого желудочка;
растяжимость аорты;
предельную скорость «выброса».

Соотношение давлений в организме человека

К факторам, влияющим на диастолическое давление, относится:

Обратите внимание! В нормальном состоянии разница между двумя показателями колеблется между 30 мм и 40 мм ртутного столба, хотя здесь многое зависит от самочувствия человека. Невзирая на то, что существуют конкретные цифры и факты, каждый организм индивидуален, равно как и его артериальное давление.

Делаем вывод: в приведенном в начале статьи примере (120/80) 120 – это показатель верхнего АД, а 80 – нижнего.

Артериальное давление — норма и отклонения

Для чего нужно знать величину АД?

Важно знать свое давление

Почему необходимо знать величину артериального давления

Как проводится измерение давления

Измерение кровяного давления

пневмоманжета для сжатия руки;
манометр;
груша с регулировочным клапаном, предназначенная для накачивания воздуха.

Давление крови — измерение

Манжета должна соответствовать объему руки. Для людей с лишним весом и детей используются особые манжеты.
Обстановка должна быть удобной, температура – комнатной, начинать следует как минимум после пятиминутного отдыха. Если будет холодно, то возникнут сосудистые спазмы и давление поднимется.
Выполнять процедуру можно лишь через полчаса после употребления пищи, кофе или курения.
Перед процедурой больной садится, опирается на спинку стула, расслабляется, его ноги в это время не должны быть скрещенными. Рука также должна быть расслабленной и лежать неподвижно на столе до конца процедуры (но только не на «весу»).
Не менее важна и высота стола: нужно, чтобы зафиксированная манжета располагалась на уровне примерно четвертого межреберья. При каждом пятисантиметровом смещении манжеты в отношении сердца показатель снизится (если конечность поднята) или повысится (если опущена) на 4 мм ртутного столба.
В ходе процедуры шкала манометра должна располагаться на уровне глаз – так будет меньше шансов ошибиться при считывании.
Воздух закачивается в манжету настолько, чтобы внутреннее давление в ней превысило ориентировочное систолическое АД хотя бы на 30 мм ртутного столба. В случае слишком высокого давления в манжете могут возникнуть боли и, как следствие, измениться АД. Воздух должен сбрасываться со скоростью 3-4 мм ртутного столба в секунду, тоны прослушиваются тонометром или стетоскопом. Важно, чтобы головка прибора не слишком давила на кожу – это также способно исказить показатели.

Правила использования механического тонометра

Как пользоваться тонометром полуавтоматом

Распространенные ошибки при измерении артериального давления

Обратите внимание! Если у человека нарушен ритм сердца, то измерение АД будет более сложной процедурой. Поэтому лучше, чтобы этим занимался медицинский сотрудник.

Как оценить показатель АД

Таблица №1. Оценка уровня АД. Норма

* — оптимальное с точки зрения развития заболеваний сосудов и сердца, а также смертности.

Обратите внимание! Если верхнее и нижнее АД находятся в разных категориях, то выбирается та из них, которая выше.

Таблица №2. Оценка уровня АД. Гипертония

Нормы артериального давления у взрослых

Параметры нормального давления

Средние показатели максимального и минимального давления крови для учащихся

Артериальное давление у малышей

Делаем выводы

Изменения артериального давления

Итак, АД – это давление, которое оказывается на стенки кровеносных сосудов. Под верхним АД подразумевается показатель во время предельного сокращения сердечной мышцы, а под нижним – во время расслабления. Существует множество факторов, влияющих на оба показателя, но главными из них считаются привычки, питание и образ жизни. Повышение/понижение АД может свидетельствовать о развитии многих серьезных заболеваний, поэтому так важно периодически проводить измерения и уметь оценивать результаты.

Гипертония и гипотония

Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле «Under pressure». Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы – в нашей статье про давление в физике
и не только.

Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей – ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?

По определению:

Давление
– скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях
и обозначается буквой p

. Единица измерения давления – 1 Паскаль
. Русское обозначение – Па
, международное – Pa
.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:

где g
– ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h
– высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро»
– плотность борща.

Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления – барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:

атмосфера;
миллиметр ртутного столба;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133
Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля — около двух атмосфер
.

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100
километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа. Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325
Па
. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия
. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766
миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма

оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120
на 80
, то все хорошо. Если 90
на 50
или 240
на 180
, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Тем не менее, возникает вопрос: 120
на 80
чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба.
Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Кстати!
Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим

давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим

давлением.

При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое – 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Физический вакуум

Вакуум – это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум. Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики . А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Единицы измерения, применяемые в компрессорном оборудовании.

Решив купить компрессор, Вы сталкиваетесь с такими единицами измерения, как: кгс/см2, кПа, МПа, бар, л/мин, м3/мин, м3/час и так далее. Если Вы не занимались до этого момента покупкой компрессора с первого раза разобраться в этом достаточно сложно. Специалисты компании КОМИР предлагают ознакомиться с единицами измерений, используемые в компрессорной технике, и их отношениями друг с другом.

В нашей стране используется система измерения СИ (SI). Давление в ней обозначается как Паскаль, Па (Pa), один Па (1 Pa) равен 1Н/м2. Паскаль имеет две производные: кПа и МПа:
1 МПа=1 000 000 Па,
1 кПа=1 000 Па.
В разных промышленных отраслях используются свои единицы измерения:
— мм.рт. ст. или Торр — миллиметр ртутного столба,
— атм — физическая атмосфера,
— 1 ат.= 1 кгс/см2 — техническая атмосфера.
В странах с Англоговорящим населением используют единицу — фунт на квадратный дюйм, т. е. PSI.

Ниже в таблице приведены соотношения разных единиц измерения друг с другом.

Единицы измерения	МПа	бар	мм.рт.ст	Атм.	кгс/см2	PSI
1 МПа	1	10	7500,7	9,8692	10,197	145,04
1 бар	0,1	1	750,07	0,98692	1,0197	14,504
1 мм.рт.ст	1,3332*10-4	1,333*10-3	1	1,316*10-3	1,359*10-3	0,01934
1 атм	0,10133	1,0133	760	1	1,0333	14,696
1 кгс/см2	0,98066	0,98066	735,6	0,96784	1	14,223
1 PSI (фунд на кв. дюйм)	6,8946*10-3	0,068946	51,175	0,068045	0,070307	1

Давление в компрессорном оборудовании имеет два значения: абсолютное давление или избыточное давление. Абсолютное давление — это давление с учетом давления атмосферы Земли. Избыточное давление — это давление без учета давления Земли. Иначе избыточное давление еще называют рабочим или давлением по манометру — то значение давления, которое показывает стрелочный манометр. несложно заметить, что рабочее давление всегда ниже атмосферного на одну единицу. Это важно знать при заказе компрессора, чтобы правильно подобрать нужный компрессор по максимальному рабочему давлению. Рабочее давление может находиться в диапазоне 8-15 бар. Однако существуют компрессоры и в 40 бар их называют компрессоры высокого давления. О них мы напишем позже.

Промышленный компрессор вне зависимости от своего типа: винтовой, центробежный или поршневой имеет такой основной параметр, как производительность. Под ним подразумевается объем сжатого воздуха произведенный за определенный период времени.

Упрощенно производительность компрессора — это количество сжатого воздуха на выходе компрессора, приведенное (пересчитанное) к условиям на всасе компрессора. Т.е. это не объем сжатого воздуха на выходе компрессора с каким-то избыточным давлением, это количество пропущенного через компрессор воздуха с атмосферным давлением.

Простой пример для понимания:

При производительности компрессора 10м3/мин и избыточном (рабочем) давлении 8 бар на выходе компрессора будет 1,25 м3/мин сжатого воздуха до давления 8 бар (10 м3/мин : 8 = 1,25 м3/мин).

Как правило, данный объем измеряют следующей величиной: метр кубический в минуту (м3/мин). Иногда встречаются и другие единицы измерения: метр кубический час (м3/час), литров в минуту (л/мин), литров в секунду (л/с).

Единицы измерения	м3/мин
1 л/мин	0,001
1 м3/час	1/60
л/с	0,06

Стоит отметить, что в Англоговорящих странах для указания производительности компрессора используется единица измерения, под названием — кубический фут в минуту (CFM). Один кубический фут в минуту равен 0,02832 м3/мин.

Сжатый воздух на выходе компрессора в своем составе содержит различные примеси: пары воды, механические частицы и пары масла. Для его очистки до требуемых параметров используются фильтры сжатого воздуха, осушители сжатого воздуха. Уровень загрязненности сжатого воздуха регламентируется следующими нормативными актами: ГОСТ 17433-80, ГОСТ 24484-80, или по ISO 8573.1.

Надеюсь, у нас получилось, рассказать про единицы измерения, применяемые в компрессорном оборудовании, если у Вас остались вопросы позвоните нам по телефону: +7 843 272-13-24.

Атмосферное давление и ветер

Каким бы невесомым ни казался нам воздух, он оказывает давление на земную поверхность. Оно постоянно изменяется, что приводит к возникновению ветров.

Атмосферное давление

Воздух имеет определённый вес. Он оказывает на земную поверхность давление в среднем 1 килограмм 33 грамма на каждый квадратный сантиметр. Холодный воздух тяжелее тёплого и поэтому давит на поверхность сильнее. Солнце нагревает земную поверхность неравномерно, из-за этого неравномерно нагревается и воздух. В связи с этим на поверхности образуются области с более высоким и более низким атмосферным давлением. Они последовательно сменяют друг друга от экватора к полюсам.

Традиционно давление воздуха измеряют ртутным барометром. Показателем давления служит высота ртутного столба, которая измеряется в миллиметрах (мм рт. ст.). Среднее давление на уровне моря при температуре О С составляет 760 мм рт. ст. Эта величина принимается за нормальное атмосферное давление. Па географических картах для изображения величины давления используют способ особых изолиний — изобар. Области высокого давления, окружённые изобарами, обозначают буквой — В, а низкого — Н.

Ветер

Неравномерное распределение атмосферной) давления у земной поверхности — основная причина возникновения горизонтального перемещения воздуха — ветра. Ветер всегда дует из областей с высоким давлением в области с низким давлением и характеризуется направлением, скоростью и силой. Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда он дует. Например, северо-восточный ветер дует с северо-востока на юго-запад. Для изображения направления ветров на карте используются стрелки.

О направлении господствующих ветров в данной местности можно судить по специальному графику — розе ветров. На нём отмечается число дней, в течение которых дул ветер того или иного направления. Роза ветров может быть построена на день, месяц или год. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с) и зависит от разницы в давлении между областями повышенного и пониженного давления. Сила ветра зависит от его скорости и определяется по шкале Бофорта от 0 до 12 баллов.

Постоянные ветры

Постоянные ветры образуются вследствие существования на Земле поясов повышенного и пониженного атмосферного давления. От 30-х широт, где сформировались пояса высокого давления, к экватору — в сторону пояса низкого давления дуют пассаты. Из областей высокого давления 30-х широт в области пониженного давления в умеренных широтах дуют постоянные ветры западного переноса. В полярных широтах господствуют полярные восточные ветры.

Благодаря осевому вращению Земли ветры отклоняются от своего первоначального направления в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Например, южные ветры приобретают в Северном полушарии юго-западное направление, а в Южном полушарии юго-восточное.

Сезонные ветры

Сезонные ветры возникают в определённые сезоны года. К ним относят муссоны — ветры, возникающие на границе суши и моря и дважды в год меняющие своё направление на противоположное. Причина их возникновения — неравномерность нагревания и охлаждения воды и суши и, как следствие, сезонная смена давления.

Суточные ветры

Разница в нагревании и охлаждении суши и океанов проявляется не только в разные сезоны года, но и в различное время суток. Поэтому на границе суши с морем или озером в течение суток идёт образование бризов.

Значение ветров

Венгры могут изменять погоду, перенося огромные массы тёплого или холодного воздуха, облака, а вместе с ними и осадки. Именно ветер переносит влажный воздух океанов на материки. В ветреную погоду в городах легче дышится, так как ветер уносит загрязнённый воздух. Ветры, дующие над морями и океанами, порождают волны и течения. На участках суши, лишённых растительности, ветер может выдувать горные породы, вызывать пыльные бури и эрозию почв. Ветры, дующие постоянно в одном и том же направлении, всегда были морякам верными помощниками, наполняя паруса и подгоняя корабли. Люди издавна использовали энергию ветра и строили ветряные мельницы. Сегодня в ряде районов действуют ветровые электростанции, которые превращают силу ветра в электричество.

Давление и сила давления — Гипермаркет знаний. В чем измеряется давление в физике, единицы измерения давления

Представьте себе заполненный воздухом герметичный цилиндр, с установленным сверху поршнем. Если начать давить на поршень, то объем воздуха в цилиндре начнет уменьшаться, молекулы воздуха станут сталкиваться друг с другом и с поршнем все интенсивнее, и давление сжатого воздуха на поршень возрастет.

Измеряется давление в паскалях (Па). Эта единица измерения давления получила свое название в честь французского математика, физика и литератора Блеза Паскаля, автора основного закона гидростатики — Закона Паскаля, гласящего, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Впервые единица давления «паскаль» была введена в обращение во Франции в 1961 году, согласно декрету о единицах, спустя три столетия после смерти ученого.

Атмосфера техническая (ат), физическая (атм), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2)

Внесистемная единица «бар» равна приблизительно одной атмосфере, но является более точной — ровно 100000 Па. В системе СГС 1 бар равен 1000000 дин/см2. Раньше название «бар» носила единица, называемая сейчас «бария», и равная 0,1 Па или в системе СГС 1 бария = 1 дин/см2. Слово «бар», «бария» и «барометр» происходят от одного и того же греческого слова «тяжесть».

Часто для измерения атмосферного давления в метеорологии используют единицу мбар (миллибар), равную 0,001 бар. А для измерения давления на планетах где атмосфера очень разряженная — мкбар (микробар), равный 0,000001 бар. На технических манометрах чаще всего шкала имеет градуировку именно в барах.

Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.)

Внесистемная единица измерения «миллиметр ртутного столба» равна 101325/760 = 133,3223684 Па. Обозначается «мм рт.ст.», но иногда ее обозначают «торр» — в честь итальянского физика, ученика Галилея, Эванджелисты Торричелли, автора концепции атмосферного давления.

Образовалась единица в связи с удобным способом измерения атмосферного давления барометром, у которого ртутный столб пребывает в равновесии под действием атмосферного давления. Ртуть обладает высокой плотностью около 13600 кг/м3 и отличается низким давлением насыщенного пара в условиях комнатной температуры, поэтому для барометров в свое время и была выбрана именно ртуть.

На уровне моря атмосферное давление равно приблизительно 760 мм рт.ст., именно это значение и принято считать теперь нормальным атмосферным давлением, равным 101325 Па или одной физической атмосфере, 1 атм. То есть 1 миллиметр ртутного столба равен 101325/760 паскаль.

В миллиметрах ртутного столба измеряют давление в медицине, в метеорологии, в авиационной навигации. В медицине кровное давление измеряют в мм рт.ст, в вакуумной технике градуируются в мм рт.ст, наряду с барами. Иногда даже просто пишут 25 мкм, подразумевая микроны ртутного столба, если речь идет о вакуумировании, а измерения давления осуществляют вакуумметрами.

Проделаем опыт. Возьмем небольшую доску, в углы которой вбиты четыре гвоздя, и поместим ее остриями вверх на песок. Сверху на нее положим гирю (рис. 81). Мы увидим, что шляпки гвоздей лишь незначительно вдавятся в песок. Если же мы перевернем доску и снова поставим ее (вместе с гирей) на песок, то теперь гвозди войдут в него значительно глубже (рис. 82). В обоих случаях вес доски был одним и тем же, однако эффект оказался разным. Почему? Вся разница в рассматриваемых случаях заключалась в том, что площадь поверхности, на которую опирались гвозди, в одном случае была больше, а в другом меньше. Ведь сначала песка касались шляпки гвоздей, а затем их острия.

Мы видим, что результат воздействия зависит не только от силы, с которой тело давит на поверхность, но и от площади этой поверхности. Именно по этой причине человек, способный скользить по рыхлому снегу на лыжах, сразу же проваливается в него, как только их снимет (рис. 83). Но дело не только в площади. Важную роль играет и величина прикладываемой силы. Если, например, на ту же. доску (см. рис. 81) положить еще одну гирю, то гвозди (при той же площади опоры) погрузятся в песок еще глубже.

Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления
на эту поверхность.

Силу давления не следует путать с давлением. Давление
— это физическая величина, равная отношению силы давления, приложенной к данной поверхности, к площади этой поверхности:

р
— давление, F
— сила давления, S
— площадь.

Итак, чтобы определить давление, надо силу давления разделить на площадь поверхности, на которую оказывается давление.

При одной и той же силе давление больше в том случае, когда площадь опоры меньше, и, наоборот, чем больше площадь опоры, тем давление меньше.

В тех случаях, когда силой давления является вес находящегося на поверхности тела (F = P = mg
), давление, оказываемое телом, можно найти по формуле

Если давление р
и площадь S
известны, то можно определить силу давления F
; для этого надо давление умножить на площадь:

F = pS
(32. 2)

Сила давления (как и любая другая сила) измеряется в ньютонах. Давление же измеряется в паскалях. Паскаль
(1 Па) — это такое давление, которое производит сила давления в 1 Н, будучи приложенной к поверхности площадью 1 м 2:

1 Па = 1 Н/м 2 .

Используются также другие единицы давления — гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа):

1 гПа = 100 Па, 1 кПа = 1000 Па.

1. Приведите примеры, показывающие, что результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила. 2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег? 3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая? 4. Что называют давлением? 5. Какие вы знаете единицы давления? 6. Чем отличается давление от силы давления? 7. Как можно найти силу давления, зная давление и площадь поверхности, к которой приложена сила?

>>Давление и сила давления

Отослано читателями из интернет-сайтов

Сборник конспектов уроков по физике, рефераты на тему из школьной программы. Календарно тематическое планирование, физика 7 класс онлайн , книги и учебники по физике. Школьнику подготовиться к уроку.

Содержание урока

конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика

тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации

видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения

рефераты
шпаргалки
фишки для любознательных
статьи (МАН)
литература основная и дополнительная
словарь терминов
Совершенствование учебников и уроков

исправление ошибок в учебнике
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей

календарные планы
учебные программы
методические рекомендации

Физика — предмет сложный. Не каждый может понять его

В физике очень много разных интересных терминов и формул

Полезная информация — давление измеряется в паскалях

Что касается буквы, которая обозначает давление в физике — латинская буква Р

P,Па больше добавить нечего, но длина сообщения должна быть 40)

Обозначается физическое давление маленькой английской буквой р.

Буквой F обозначается сила давления, а буквой S обозначается площадь поверхности.

В этой формуле латинской буквой P обозначается физическая величина — давление
.

Счтная машина Паскаля

Насколько помню, давление обозначают буквой P. Причем можно использовать и большую, и маленькую букву P.

К примеру, вот формула избыточного давления газа:

p
и — это избыточное давление.

p
— полное давление.

p
а — атмосферное давление.

В физике для обозначения давления используют букву р (английская строчная).

Единица давления измеряется в СИ = 1Па (паскаль).

В водолазной практике часто приходится встречаться с
вычислением механического, гидростатического и газового
давления широкого диапазона величин. В зависимости от
значения измеряемого давления применяют различные единицы.

В системах СИ и МКС единицей давления служит
паскаль (Па)
, в системе МКГСС — кгс/см 2 (техническая
атмосфера — ат). В качестве внесистемных единиц давления применяются тор (мм рт. ст.), атм (физическая атмосфера),м вод. ст., а в английских мерах — фунт/дюйм 2 . Соотношения между различными единицами давления приведены в табл, 10.1.

Механическое давление измеряется силой, действующей
перпендикулярно на единицу площади поверхности тела:

где р — давление, кгс/см 2 ;

F — сила, кгс;

S — площадь, см 2 .

Пример 10.1.
Определить давление, которое водолаз оказывает
на палубу судна и на грунт под водой, когда он делает шаг
(т. е. стоит на одной ноге). Вес водолаза в снаряжении на воздухе 180 кгс, а под водой 9 кгс. Площадь подошвы водолазной
галоши принять 360 см 2 .
Решение. 1) Давление, передаваемое водолазной галошей
на палубу судна, по (10.1):

Р = 180/360 = 0. 5 кгс/см

Или в единицах СИ

Р = 0,5 * 0,98.10 5 = 49000 Па = 49 кПа.

Таблица 10.1.
Соотношения между различными единицами давления

2) Давление, передаваемое водолазной галошей на грунт под
водой:

или в единицах СИ

Р = 0,025*0,98*10 5 = 2460 Па = 2,46 кПа.

Гидростатическое давление
жидкости везде перпендикулярно к поверхности, на которую оно действует, и возрастает с глубиной, но остается постоянным в любой горизонтальной плоскости.

Если поверхность жидкости не испытывает внешнего
давления (например, давления воздуха) или его не учитывают, то давление внутри жидкости называют избыточным
давлением

где p — давление жидкости, кгс/см 2 ;

р — плотность жидкости, гс» с 4 /см 2 ;

g — ускорение свободного падения, см/с 2 ;

Y — удельный вес жидкости, кг/см 3 , кгс/л;

Н — глубина, м.

Если поверхность жидкости испытывает внешнее давление пп. то давление внутри жидкости

Если на поверхность жидкости действует атмосферное
давление воздуха, то давление внутри жидкости называют
абсолютным давлением
(т. е. давлением, измеряемым от
нуля — полного вакуума):

где Б — атмосферное (барометрическое) давление, мм рт. ст.

В практических расчетах для пресной воды принимают

Y = l кгс/л и атмосферное давление p 0 = 1 кгс/см 2 =
= 10 м вод. ст., тогда избыточное давление воды в кгс/см 2

а абсолютное давление воды

Пример 10.2.
Найти абсолютное давление морской воды действующее на водолаза на глубине 150 м, если барометрическое
давление равно 765 мм рт. ст., а удельный вес морской воды
1,024 кгс/л.

Решение.
Абсолютное давление волы по (10/4)

приолиженное значение абсолютного давления по (10.6)

В данном примере использование для расчета приближенной
формулы (10.6) вполне оправданно, так как ошибка вычисления
не превышает 3%.

Пример 10.3.
В полой конструкции, содержащей воздух под
атмосферным давлением р a = 1 кгс/см 2 , находящейся под водой,
образовалось отверстие, через которое стала поступать вода
(рис. 10.1). Какую силу давления будет испытывать водолаз, если
он попытается это отверстие закрыть рукой? Площадь «У сечения
отверстия равна 10X10 см 2 , высота столба воды Н над отверстием
50 м.

Рис. 9.20. Наблюдательная камера
«Галеацци»:
1 — рым; 2 — устройство
отдачи троса и среза кабеля; 3 — штуцер для телефонного
ввода; 4 — крышка люка;
5 — верхний иллюминатор; 6 — резиновое привальное кольцо; 7 — нижний иллюминатор; 8 —
корпус камеры; 9 — баллон кислородный с манометром; 10 — устройство отдачи аварийного
балласта; 11 — аварийный балласт; 12 — кабель
светильника; 13 — светильник; 14 — электровентилятор; 15-телефон-
микрофон; 16 — аккумуляторная батарея; 17 —
коробка регенеративная
рабочая; 18 — иллюминатор крышки люка

Решение.
Избыточное давление воды у отверстия по (10.5)

P = 0,1-50 = 5 кгс/см 2 .

Сила давления на руку водолаза из (10.1)

F = Sp = 10*10*5 = 500 кгс =0,5 тс.

Давление газа, заключенного в сосуд, распределяется
равномерно, если не принимать во внимание его весомость,
которая при размерах сосудов, применяемых в водолазной
практике, оказывает ничтожное влияние. Величина давления неизменной массы газа зависит от объема, который
он занимает, и температуры.

Зависимость между давлением газа и его объемом при
неизменной температуре устанавливается выражением

P 1 V 1 = p 2 V 2 (10.7)

Где р 1 и р 2 — первоначальное и конечное абсолютное давление, кгс/см 2 ;

V 1 и V 2 — первоначальный и конечный объем газа, л.
Зависимость между давлением газа и его температурой
при неизменном объеме устанавливается выражением

где t 1 и t 2 — начальная и конечная температура газа, °С.

При неизменном давлении аналогичная зависимость
существует между объемом и температурой газа

Зависимость между давлением, объемом и температурой
газа устанавливается объединенным законом газового состояния

Пример 10.4.
Емкость баллона 40 л, давление воздуха в нем
по манометру 150 кгс/см 2 . Определить объем свободного воздуха
в баллоне, т. е. объем, приведенный к 1 кгс/см 2 .

Решение.
Начальное абсолютное давление р = 150+1 =
151 кгс/см 2 , конечное р 2 = 1 кгс/см 2 , начальный объем V 1 =40 л.
Объем свободного воздуха из (10.7)

Пример 10.5.
Манометр на баллоне с кислородом в помещении
с температурой 17° С показывал давление 200 кгс/см 2 . Этот баллон
перенесли на палубу, где на другой день при температуре -11° С
его показания снизились до 180 кгс/см 2 . Возникло подозрение на
утечку кислорода. Проверить правильность подозрения.

Решение.
Начальное абсолютное давление p 2 =200 + 1 =
=201 кгс/см 2 , конечное р 2 = 180 + 1 = 181 кгс/см 2 , начальная температура t 1 = 17°С, конечная t 2 =-11° С. Расчетное конечное давление из (10.8)

Подозрения лишены оснований, так как фактическое и расчетное давления равны.

Пример 10.6.
Водолаз под водой расходует 100 л/мин воздуха,
сжатого до давления глубины погружения 40 м. Определить расход свободного воздуха (т. е. при давлении 1 кгс/см 2).

Решение.
Начальное абсолютное давление на глубине погружения по (10.6)

Р 1 = 0,1*40 =5 кгс/см 2 .

Конечное абсолютное давление Р 2 = 1 кгс/см 2

Начальный расход воздуха Vi = l00 л/мин.

Расход свободного воздуха по (10.7)

Как читать карту погоды

Если вы смотрели прогноз погоды на своем телевизоре, компьютере или телефоне, вы, вероятно, видели карту погоды, которая выглядит примерно так:

Метеорологи Национальной метеорологической службы используют информацию с наземных станций и метеорологических спутников для создания этих карт. Такие слова, как «дождь» и «снег» довольно очевидны, но что именно символы на погодной карте говорят вам о погоде? Используйте наше удобное руководство для денди ниже, чтобы узнать!

Зоны высокого и низкого давления

Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая планету.Хотя кажется, что эти газы могут легко улететь в космос, гравитация постоянно притягивает атмосферу к поверхности Земли. Сила, с которой наша атмосфера давит на определенное место на Земле, называется атмосферным давлением.

Атмосферное давление в основном зависит от двух факторов: веса атмосферы в определенном месте и температуры воздуха. Если вы находитесь на небольшой высоте — например, в долине — над вами много атмосферы и вес очень тяжелый.Это означает, что вы испытываете более высокое атмосферное давление на более низких высотах и более низкое атмосферное давление на более высоких высотах.

Когда вы находитесь на небольшой высоте, вы испытываете высокое атмосферное давление, потому что на вас давит больше атмосферы.

Теплый воздух также может вызывать повышение атмосферного давления. Когда воздух теплый, молекулы газа быстро перемещаются в воздухе, выталкиваясь на область вокруг них. Это вызывает высокое атмосферное давление. В холодном воздухе молекулы газа замедляются, вызывая пониженное атмосферное давление.

Водяной пар в атмосфере также может изменять атмосферное давление. Очень влажный воздух с большим количеством водяного пара на самом деле легче и менее плотен, чем сухой воздух. Это потому, что молекулы воды легче молекул азота или кислорода — самых распространенных газов в нашей атмосфере. Таким образом, очень влажный воздух в атмосфере может привести к низкому атмосферному давлению, а очень сухой воздух может привести к высокому атмосферному давлению.

Атмосферное давление измеряется наземным прибором под названием барометр , и эти измерения собираются во многих местах по всей территории U.S. Национальной метеорологической службой. На погодных картах эти показания представлены в виде синей буквы «H» для высокого давления или красной «L» для низкого давления.

Что это означает на карте погоды

Системы низкого давления, подобные этой в долине Теннесси, могут вызывать образование облаков и штормов.

Система высокого давления — это плотная воздушная масса, которая обычно холоднее и суше, чем окружающий воздух. Система низкого давления представляет собой менее плотную воздушную массу, которая обычно более влажная и теплая, чем окружающий воздух.

В целом, в регионах с высоким атмосферным давлением также бывает хорошая погода. Системы низкого давления могут вызвать образование облаков и штормов. Воздух обычно течет из областей с высоким давлением в области с низким давлением.

Системы высокого и низкого давления: из космоса

Спутники, такие как GOES-16, находясь высоко над Землей, следят за погодой с помощью систем низкого давления. Красная буква «L» на карте выше указывает на систему низкого давления в районе долины Теннесси.На видео ниже с GOES-16 вы можете увидеть, как та же самая система низкого давления выглядит с метеорологического спутника.

Холодные и теплые фронты

A Теплый фронт — это переходная зона, где масса теплого воздуха перемещается, чтобы заменить массу холодного воздуха. На погодной карте теплый фронт обычно изображается сплошной красной линией с полукругами, указывающими в направлении холодного воздуха, который будет заменен. Теплые фронты обычно перемещаются с юго-запада на северо-восток.Теплый фронт сначала может принести дождь, за которым последует чистое небо и теплые температуры.

A Холодный фронт — это переходная зона, куда входит масса холодного воздуха, чтобы заменить массу теплого воздуха. На погодной карте холодный фронт обычно изображается сплошной синей линией с треугольниками, указывающими в направлении теплого воздуха, который будет заменен. Холодные фронты обычно перемещаются с северо-запада на юго-восток. Холодный фронт может принести низкие температуры, проливные дожди и высокую скорость ветра.

Стационарный фронт возникает, когда встречаются холодный фронт и теплый фронт, но ни один из них не уходит с дороги. На погодной карте стационарный фронт обычно рисуется с использованием чередующихся символов холодного и теплого фронтов. Стационарные фасады приносят продолжительные дождливые периоды, которые остаются на одном месте.

Холодные фронты движутся быстрее, чем теплые, и иногда холодный фронт догоняет теплый фронт. Когда это происходит, это называется закрытым фронтом . Закрытые фронты изображены сплошной фиолетовой линией с полукругами и треугольниками, указывающими в направлении движения передней части.Окклюзия спереди обычно приносит сухой воздух.

Холодные фронты и теплые фронты: из космоса

GOES-16 и другие метеорологические спутники также следят за холодными и теплыми фронтами и погодой, которую они создают. Ниже вы можете увидеть сравнение холодного фронта на карте прогноза и холодного фронта на спутниковом снимке.

Слева — карта прогнозов Национальной службы погоды на 24 марта 2017 года. Карта прогнозов показывает два холодных фронта, движущихся на юго-восток над Техасом.Справа — фактическое изображение водяного пара в атмосфере, полученное с помощью спутника GOES-16, сделанное в тот же день.

Метеорологические спутники

Информация с метеорологических спутников, таких как серия GOES-R и JPSS, поможет улучшить наше понимание погоды на Земле.

Например, серия GOES-R прямо сейчас предоставляет информацию об атмосферном водяном паре и высоте облаков. Это может помочь метеорологам отслеживать и отслеживать суровые погодные явления, такие как штормы и ураганы, по мере их возникновения.Спутники JPSS исследуют всю планету и непрерывно предоставляют информацию о глобальной температуре атмосферы и водяном паре. Эта информация необходима для создания надежных прогнозов погоды до семи дней вперед!

Слева — изображение водяного пара, сделанное спутниками GOES 30 мая 2017 года. Спутники GOES, такие как GOES-16, следят за текущей погодой. Справа — карта прогноза осадков на 6–10 дней вперед. Спутники на полярной орбите, такие как JPSS, позволяют прогнозировать погодные явления на срок до семи дней в будущем.

JPSS и серия GOES-R работают вместе для погодных приложений. JPSS имеет решающее значение для подготовки к суровым погодным явлениям, в то время как GOES-R следит за суровой погодой по мере ее развертывания для предупреждений в режиме реального времени.

Первое измерение барометрического давления

Physiology (Bethesda). 2013 Март; 28 (2): 66–73.

Медицинский факультет Калифорнийского университета в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния

Abstract

Признание атмосферного давления стало важным шагом в развитии физиологии окружающей среды. В 1644 году Евангелиста Торричелли описал первый ртутный барометр в замечательном письме, содержащем фразу: «Мы живем на дне океана, состоящего из элемента воздуха, который, как известно, в результате бесспорных экспериментов имеет вес». Это необычайное прозрение, кажется, пришло совершенно неожиданно.Менее чем за 10 лет до этого великий Галилей дал ошибочное объяснение связанной с этим проблемы откачки воды из глубокого колодца. Ранее Гаспаро Берти наполнил очень длинную свинцовую вертикальную трубу водой и показал, что наверху образуется вакуум. Однако Торричелли первым сделал ртутный барометр и понял, что ртуть поддерживается давлением воздуха. Аристотель утверждал, что воздух имеет вес, хотя некоторое время это вызывало споры. Галилей подробно описал метод измерения веса воздуха, но по неясным причинам его результат был ошибочным примерно в два раза.Торричелли предположил, что давление воздуха на горах может быть меньше, но первой демонстрацией этого был Блез Паскаль. Первый воздушный насос был построен Отто фон Герике, и это побудило Роберта Бойля провести свои классические эксперименты по изучению физиологических эффектов пониженного барометрического давления. Это были поворотные моменты в ранней истории высотной физиологии.

Великое прозрение Торричелли: Океан воздуха

11 июня 1644 года Евангелиста Торричелли (1608–1647) () написал замечательное письмо своему другу Микеланджело Риччи, который был математиком и кардиналом в Риме.Сам Торричелли был математиком и физиком, родом из Фаэнцы, но теперь живущим в Риме. Оба мужчины были участниками необычайно бурной научной деятельности в Италии в начале и середине 17 века. В письме было замечательно сказано: «Мы живем на дне океана стихии воздуха, который в результате бесспорных экспериментов, как известно, имеет вес» (). Это должно быть одно из самых драматических заявлений в ранней истории атмосферной науки и, следовательно, косвенно, в раннем развитии высотной медицины и физиологии.Интересно, сколько студентов-медиков и аспирантов сегодня ценят тот факт, что они живут на дне воздушного моря, которое обрушивается на них и несет ответственность за атмосферное давление. Это замечательное открытие, по-видимому, пришло совершенно неожиданно. Например, он ускользнул от великого ученого Галилея, который, как мы увидим, всего за несколько лет до этого дал ошибочное объяснение родственным явлениям.

Евангелиста Торричелли (1608–1647)

Изображение из Lezioni d’Evangelista Torricelli, доступно по адресу http: // en.wikipedia.org/wiki/File:Libr0367. jpg. Изображение является общественным достоянием.

Часть текста письма Торричелли Риччи, содержащая фразу: «Мы живем на дне океана стихии воздуха, который, как известно, имеет вес»

Изображение взято из работ, 5, 8 и является общественным достоянием.

Торричелли затем продолжил описывать, как он сделал первый барометр и как он понял, что это был вес воздуха, который поддерживал столб ртути.Он взял стеклянную трубку длиной ∼2 локтя (∼110–120 см) и наполнил ее ртутью (). Затем он положил палец на конец и перевернул трубку в таз, содержащий ртуть. Он увидел, что ртуть падала до тех пор, пока ее высота над поверхностью во впадине не стала «на локоть с четвертью и дюймом». Локоть с четвертью составляет, вероятно, ∼73 см, поэтому он сообщил о высоте около 76 см от ртутного столба.

Рисунок барометра Торричелли в письме Риччи

Изображение взято из Ref.5 и является общественным достоянием.

Торричелли правильно рассудил, что пространство над ртутью не содержит ничего и, следовательно, представляет собой вакуум. Предыдущие экспериментаторы, использующие воду (см. Ниже), наблюдали подобное поведение в гораздо более длинных трубках, заполненных водой, и утверждалось, что столб жидкости удерживается свойствами вакуума над ним. Между прочим, по-видимому, поэтому Торричелли использовал две трубки, одну с простым глухим концом, а другую с небольшой сферой на конце, как показано на рис.Он утверждал, что если бы вакуум был ответственным за притяжение ртути, высота столбцов была бы другой, потому что различия в форме конца трубки изменили бы свойства вакуума. Однако, как показывает практика, высота была такой же. Торричелли продолжал утверждать, что вакуум не имеет отношения к поддержанию высоты ртутного столба. Отметив, что пространство над ртутью ничего не содержит и поэтому не может иметь притягивающего эффекта, он заявил, что «на поверхности жидкости, которая находится в бассейне, тяготеет масса воздуха высотой 50 миль.Другими словами, он ясно видел, что именно давление «океана воздуха» на ртуть в желобе было ответственным за поддержание столба ∼76 см.

Настоящий эксперимент был проведен не самим Торричелли, а его коллегой Винченцо Вивиани (1622–1703). Вивиани был помощником Галилея в Арчетри недалеко от Флоренции с 17 лет до смерти Галилея в 1642 году, и он продолжил редактировать первое издание собрания сочинений Галилея. Тот факт, что эксперимент Торричелли был проведен именно Вивиани, подчеркивает тесную связь между Торричелли и Галилео.Торричелли был приглашен работать с Галилео в Арчетри, но прибыл туда всего за несколько месяцев до смерти последнего.

Взгляд Галилея на силу вакуума

В то время был большой интерес к проблеме подъема воды из глубокого колодца с помощью насоса. Это широко обсуждалось до эксперимента Торричелли, и было хорошо известно, что нельзя откачивать воду из колодца, если насос находился на высоте более 9 м над поверхностью воды. Связанный с этим интерес вызывало поведение сифонов, которые использовались для транспортировки воды по трубе через небольшой холм.В 1630 году Джованни Гальяно (1582–1666) написал Галилею, спрашивая его, почему сифон, который Гальяно сконструировал для переноса воды через холм высотой 21 м, не работает. Если трубка сифона заполнялась водой с помощью насоса, а затем насос останавливался, вода отделялась высоко в трубке и вытекала с обоих концов.

Галилей подробно обсуждал эту проблему в своей последней книге Discourses About Two New Sciences (4). Это было опубликовано в 1638 году в Лейдене, вдали от Рима.Причина в том, что Галилей находился под домашним арестом в Арчетри с 1633 года, потому что «яростно подозревался в ереси» Священной канцелярией инквизиции. Это произошло потому, что Галилей в своей предыдущей великой книге Диалоги о двух главных мировых системах (3) утверждал, что Земля вращается вокруг Солнца. Фактически, первоначальным приговором было тюремное заключение, но теперь его заменили домашним арестом. Галилею запретили публиковать что-либо после 1633 года, но, поскольку Лейден в Нидерландах находился вне влияния церкви, его книгу можно было опубликовать там.

Рассуждения о двух новых науках — отличное место для чтения. Формат представляет собой дискуссию между тремя людьми, Сальвиатти, который является представителем Галилео, и двумя другими, Сагредо и Симпличио, которые постоянно бросают вызов Галилею по различным вопросам. Это тот же формат, который Галилей использовал в «Диалогах о двух главных мировых системах» .

Галилей поднимает вопрос о том, почему нельзя поднять воду больше определенного количества из колодца, описывая «мысленный эксперимент», проиллюстрированный на.CABD представляет собой поперечное сечение цилиндра из металла или, предпочтительно, из стекла, полого внутри и точно повернутого. В него входит идеально подогнанный деревянный цилиндр, представленный в поперечном сечении EGHF и способный двигаться вверх и вниз. В цилиндре просверливается отверстие для стальной проволоки с крюком внизу. Коническая головка наверху проволоки идеально сочетается с деревянным цилиндром с потайной головкой. Для эксперимента цилиндр осторожно наполняется водой, чтобы не оставалось воздуха, и постепенно добавляются гири, пока вода не отделится и гири не упадут.Затем весом пробки, проволоки и ведра с его содержимым измеряют силу вакуума ( forza del vacuo ).

Рисунок Галилея «мысленного эксперимента» по измерению силы вакуума

Подробности см. В тексте. Изображение взято из Ref. 4 и является общественным достоянием.

Сегредо, один из участников дискуссии, затем замечает: «До этого времени я был настолько легкомыслен, хотя знал веревку. . . если бы достаточно длинный сломался под собственным весом, когда его держали за верхний конец, мне никогда не приходило в голову, что то же самое могло бы случиться с водяным столбом, только гораздо легче.И на самом деле это не то, что притягивается к насосу (поднимающему воду из колодца), столбу воды, прикрепленному к верхнему концу и растягивающемуся все больше и больше, пока, наконец, не будет достигнута точка, в которой он рвется, как веревка, из-за его чрезмерный вес ». На что Сальвиати отвечает: «Именно так это работает; эта фиксированная высота в 18 локтей [~ 10 м] верна для любого количества воды, будь то большой или маленький насос ». Другими словами, Галилей думал о силе, разрушающей вакуум, подобно тому, как сила может сломать провод, растягивая его.

Этот раздел процитирован довольно подробно, чтобы подчеркнуть, насколько революционным было новое понимание Торричелли. Примерно за 6 лет до эксперимента Торричелли один из величайших ученых всех времен придерживался совершенно иной точки зрения.

Эксперимент Гаспаро Берти с длинной выводной трубкой

Эксперимент Торричелли был революционным, но, как это часто бывает в науке, ему предшествовали другие, в чем-то похожие действия. Одним из наиболее важных из них была замечательная демонстрация Гаспаро Берти (ок.1600–1643), который был еще одним итальянским математиком и физиком эпохи Возрождения. К сожалению, детали эксперимента Берти не так ясны, как у Торричелли, потому что отчеты были написаны несколько лет спустя. Действительно, фактическая дата эксперимента неизвестна, но, вероятно, это было между 1639 и 1644 годами. Лучшее описание принадлежит Эммануэлю Майньяну (1601–1676), который преподавал натурфилософию в монастыре в Риме (6).

Майнян сначала называет Берти «действительно моим лучшим другом», а затем продолжает описывать, как Берти установил длинную свинцовую трубу на внешней стене башни своего дома (). Длина была ∼11 м, и сначала Берти наполнил ее водой и запечатал с обоих концов. Затем он поместил нижнюю часть трубки в резервуар с водой и открыл крышку. Часть воды вытекла из трубы, но много осталось, так что высота столба воды составляла ∼10 м. Берти называл пространство над водой вакуумом.

Иллюстрация эксперимента Гаспаро Берти с использованием очень длинной свинцовой трубки, содержащей воду

Подробности см. В тексте. Изображение взято из Ref. 7 и является общественным достоянием.

Было сделано несколько вариаций этого устройства. Один заключался в том, чтобы прикрепить большую сферу к верхней части трубки, которая сначала была также заполнена водой, а затем стала частью контейнера для вакуума. Сферу можно увидеть в. Свойства пространства над водой вызвали много споров. Один из экспериментов заключался в том, чтобы поместить в сферу колокол и устроить так, чтобы по нему каким-то образом ударили, потому что утверждалось, что звук не может распространяться через вакуум. Однако не было возможности поддержать колокол, чтобы звук не мог распространяться по его опоре.Интересно, что хотя это был очень замечательный эксперимент, в то время он был малоизвестен, и, как указывалось выше, отчеты были написаны лишь несколько лет спустя. Не было никаких предположений, что столб воды поддерживался давлением воздуха.

Взвешивание воздуха

Письмо Торричелли () расширяет процитированный ранее отрывок следующим образом: «Мы живем на дне океана стихии воздуха, который в результате бесспорных экспериментов, как известно, имеет вес, и действительно, очень много. что около поверхности земли, где она наиболее плотная, она весит [объем на объем] около четырех сотых части веса воды.Это поднимает вопрос о том, как эти первые ученые смогли взвесить воздух.

Торричелли здесь имеет в виду раздел в «Рассуждениях о двух новых науках » Галилея , где Сальвиати заявляет: «Но можете ли вы сомневаться в том, что воздух имеет вес, когда у вас есть четкое свидетельство Аристотеля, утверждающее, что все элементы имеют вес, включая воздух, за исключением только Пожар? В качестве доказательства он приводит тот факт, что кожаная бутылка весит больше в надутом состоянии, чем в сложенном ». На самом деле замечания Аристотеля по этому поводу очень краткие.Он заявляет в De Caelo Book IV.4 , 311b, строки 6–11: «Итак, Земля и тела, в которых преобладает Земля, должны иметь вес повсюду, в то время как вода тяжелая везде, кроме земли, а воздух тяжелый. когда не в воде или земле. Каждое из этих тел на своем месте имеет вес, не считая огня и даже воздуха. Об этом свидетельствует тот факт, что надутый пузырь весит больше, чем пустой »(1).

Фактически утверждение Аристотеля о том, что «надутый пузырь весит больше, чем пустой», впоследствии стало предметом многочисленных споров.Даже Галилей дополнил свои замечания, процитированные выше, следующим: «Я склонен полагать, что увеличение веса, наблюдаемое в кожаной бутылке или мочевом пузыре, возникает не из-за силы тяжести воздуха, а из-за множества густых паров, смешанных с ним в атмосфере. эти нижние регионы. Этим я бы объяснил увеличение веса кожаной бутылки ».

Интересно, что сегодня учителя элементарной физики часто используют эксперимент с надутым воздушным шаром, чтобы доказать, что воздух имеет вес. В Интернете есть несколько таких примеров. В типичной демонстрации два надутых игрушечных шара подвешены на концах длинной палки, такой как линейка для метра, и она поддерживается посередине для уравновешивания. Затем один шар лопается, если под него кладут спичку, а другой шар наклоняет весы вниз.

На самом деле, это вводящая в заблуждение демонстрация, потому что неповрежденный воздушный шар падает потому, что он содержит воздух под давлением. Если два воздушных шара надуваются воздухом при нормальном атмосферном давлении, спуск одного воздушного шара не изменит баланса.Причина в том, что воздушный шар при нормальном давлении, такой как тонкий пластиковый пакет, который был частично надут, получает поддержку за счет плавучести окружающего его воздуха, что компенсирует вес воздуха внутри него.

Галилей, по-видимому, понимал это, хотя, похоже, не заявлял об этом. Он подробно описывает метод измерения веса воздуха. Это включено в книгу Discourses About Two New Sciences (4). По сути, он берет пустую бутылку с воздухом при нормальном давлении и взвешивает ее.Затем он вдувает в него воздух, чтобы давление увеличивалось, и снова взвешивает его. Вторую бутылку, наполненную водой, затем соединяют с первой бутылкой, так что воздух, выходящий из первой бутылки, вытесняет воду из второй, и измеряется объем вытесненной воды. Теперь у него есть точное измерение веса воздуха, введенного в первую бутылку, и его объема, измеренного по вытесненной воде. Это позволяет ему определять вес единицы объема или, как он это фактически называет, удельный вес воздуха.В конце описания он заявляет, что это позволяет ему определить «точно, во сколько раз вода тяжелее воздуха, и мы обнаружим, вопреки мнению Аристотеля, что это не в десять раз, а, как показывает наш эксперимент. больше почти в четыреста раз ».

Последняя часть этого утверждения удивительна, потому что фактическое значение составляет ∼800 раз на уровне моря при температуре 20 ° C. Другими словами, цифра Галилея занижена примерно в два раза. Процедура описана настолько подробно, что трудно понять, как возникла такая большая ошибка.Возникает вопрос, было ли это отчасти «мысленным экспериментом», а не чем-то, что на самом деле было проведено, как описано.

Снижение атмосферного давления с высотой

В своем письме Торричелли косвенно указывает на то, что атмосферное давление может уменьшаться с высотой. Во-первых, он заявляет: «Более того, те, кто писал о сумерках, заметили, что парообразный невидимый воздух поднимается над нами примерно на 50 или 54 миль». Это утверждение подразумевает, что выше этой высоты нет воздуха, поэтому по мере приближения к высоте давление будет падать.Торричелли продолжает: «Однако я не верю, что его высота такая большая, потому что в противном случае я мог бы показать, что вакуум должен оказывать гораздо большее сопротивление, чем он». Здесь Торричелли предположительно утверждает, что если бы воздух простирался на 50–54 мили, высота столба ртути в его барометре была бы больше. Затем он продолжает: «Вес, упомянутый Галилеем, применяется к воздуху в очень низких местах, где обитают люди и животные, тогда как на вершинах высоких гор он становится явно редким и имеет гораздо меньший вес, чем четыре сотых части воздуха. вес воды.Другими словами, Торричелли определенно предполагает, что атмосферное давление падает с высотой.

Неоспоримое доказательство падения барометрического давления с высотой обычно приписывается Блезу Паскалю (1623–1662). Он был вундеркиндом, особенно в области математики, но он также много работал над давлением в жидкостях. Студенты изучают закон Паскаля, который гласит, что давление в любой точке жидкости одинаково передается во всех направлениях. Действительно, до сих пор мы концентрировались на интеллектуальном брожении в Италии в начале и середине 17 века.Однако французские ученые, такие как Паскаль и Рене Декарт (1596–1650), также были чрезвычайно активны.

Паскалю пришла в голову идея взять барометр на Пюи-де-Дом недалеко от Клермона в центральной Франции, где он родился. Вместо того, чтобы сделать это сам, он попросил своего зятя Флорина Перье, который жил в Клермоне, провести эксперимент. Результаты были впоследствии отправлены Паскалю в восхитительном письме Перье от 22 сентября 1648 года. Обратите внимание, что это произошло всего через 4 года после письма Торричелли Риччи, и этот короткий период является еще одним свидетельством активной интеллектуальной деятельности того времени.

Perier подробно описал проект. Группа людей собралась рано утром в саду в Клермоне и наполнила несколько ртутных барометров, которые дали давление ∼710 мм рт. Один барометр был оставлен в саду, где его весь день наблюдал благочинный отец Частин, который сообщил, что не было изменений в высоте ртути. Однако на вершине Пюи-де-Дом, высота которой описывалась как 500 саженей над садом, высота ртути составляла всего ∼625 мм рт.Это означало, что произошло падение атмосферного давления на ~ 12%. Результат посчитали настолько замечательным, что эксперимент был повторен несколько раз. Фактически, впоследствии Перье снова поднялся на вершину и обнаружил тот же результат.

Перье был настолько впечатлен результатами этого эксперимента, что затем поднял барометр на башню собора в Клермоне, чтобы посмотреть, не произойдет ли измеримое изменение давления в результате этого гораздо меньшего подъема. Действительно, произошло падение на ~ 5 мм рт. Ст., Что доставило ему большое удовлетворение.Письмо Перье к Паскалю от 1648 года написано настолько красиво, что неловко констатировать, что есть некоторые сомнения в его подлинности (6). Некоторые историки утверждали, что просьба Паскаля к Периру о проведении экспериментов не могла быть сделана еще в ноябре 1647 года, как он утверждал. Другие комментаторы утверждали, что вся идея эксперимента исходила от Декарта, а не от Паскаля.

Эксперимент Торричелли оказал огромное влияние на научное сообщество не только в Италии, но и по всей Европе.Это контрастировало с экспериментом Гаспаро Берти, описанным ранее, который вызвал мало интереса и фактически был опубликован только несколько лет спустя. Однако открытие Торричелли имело быстрые последствия.

Демонстрация огромной силы, развиваемой атмосферным давлением

Один из самых ярких и известных последующих экспериментов был проведен в 1654 году Отто фон Герике (1602–1686), мэром города Магдебурга. в центральной Германии ().Он сделал первый воздушный насос. Он сделал это, модифицировав водяной насос, который раньше использовался для тушения пожаров. Затем фон Герике сконструировал две медные полусферы, которые так точно подогнаны друг к другу, что были герметичны при эвакуации. Когда он откачивал воздух из полушарий диаметром около 50 см, сила, создаваемая давлением воздуха, была настолько велика, что две упряжки лошадей не могли развести полушария. Как и следовало ожидать, эта яркая демонстрация вызвала широкий интерес.

Интересно оценить эксперимент фон Герике. Во-первых, зачем ему две упряжки лошадей? Одна команда дала бы такой же результат, хотя демонстрация, возможно, была бы менее захватывающей. Фактически, одна упряжка лошадей имела бы одинаковую силу растяжения на полушариях, если бы они были прикреплены к твердой конструкции, такой как большая стена. Вторая команда просто обеспечивала противодействие, которое в противном случае обеспечивала бы стена.

Еще один интересный момент: насколько близко лошади подошли к разделению двух полушарий? Наверное, совсем не близко. Если мы предположим в первом приближении, что насос фон Герике был способен удалять весь воздух, сила, удерживающая два полушария вместе, была равна барометрическому давлению, умноженному на площадь круга диаметром 50 см. В английских единицах измерения и радиусе 10 дюймов площадь круга равна π r ² или 3,14 × 100, то есть 314 дюймов ². Барометрическое давление составляет 14,7 фунт / дюйм. ², что дает общую силу около 46 000 фунтов веса. В единицах СИ площадь круга равна 0.0625 м ², а общая сила ∼10 300 Н.

Далее, какое усилие может развить лошадь? В некоторых сельских районах проводятся соревнования, известные как «вытягивание лошадей», в которых максимальная сила, развиваемая лошадью, измеряется динамометром. Лошадь среднего размера может тянуть около 1500 фунтов веса. Следовательно, для разделения полушарий потребуется 46000/1500 лошадей, то есть ∼30 лошадей в одной упряжке. Поэтому команда фон Герике из 8 лошадей с одной стороны () была намного меньше, чем требовалось. Конечно, если бы воздух в полушариях можно было откачать только до половины нормального давления, сила, необходимая для их разделения, уменьшилась бы вдвое.

Последующие исследования эффектов снижения барометрического давления

Известие о демонстрации фон Герике сильно повлияло на одного человека, Роберта Бойля (1627–1691) из Англии. Он прочитал о новом насосе в книге Шотта (7) и осознал потенциал проведения научных исследований в экспериментально созданной среде с низким давлением.Затем он убедил своего блестящего коллегу Роберта Гука (1635–1703) создать воздушный насос, который мог бы откачивать стеклянную сферу, в которую можно было бы помещать маленьких животных и другие предметы. Это было невозможно с металлическими полусферами, которые использовал фон Герике. Эксперименты Бойля были первоначально описаны в его влиятельной книге New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects (2). Эта публикация положила начало новой эре того, что мы теперь называем высотной физиологией (10).

Сноски

Автор (ы) не заявляет о конфликте интересов, финансовом или ином.

Список литературы

2.
Бойл
1660 г. Новые физико-механические эксперименты, касание пружины воздуха и ее эффекты.
Оксфорд:
Х. Холл для Т. Робинсона, 1660 [Google Scholar] 3.
Галилео Г.
Dialogo dei due massimi sistemi del mondo [ Диалоги о двух главных мировых системах ],
переведено
Стиллман Д.
Лос Анджелес, Калифорния:
Univ. Калифорнийской прессы,
1967 [Google Scholar] 5.Лориа Г., Вассура Г.
Opere di Evangelista Torricelli [ Произведения Евангелисты Торричелли ].
Фаэнца, Италия:
Г. Монтанари,
1919, т. III, стр. 186
1919 [Google Scholar] 6.
Миддлтон WEK.
История барометра.
Балтимор:
Johns Hopkins Press, 1964 [Google Scholar] 7.
Schott GP.
Gasparis Schotti Mechanica Hydraulico-Pneumatica. Francofurti ad Moenum: Sumptu Heredum Joannis Godefridi Schönwetteri Bibliopol.
Франкфурт, Германия:
Хенрикус Пигрин, 1657 [Google Scholar] 8.Spiers IHB, Spiers AGH.
Физические трактаты Паскаля; Равновесие жидкостей и массы воздуха (1663).
Нью-Йорк:
Columbia Univ. Press, 1937 [Google Scholar] 9.
фон Герике О.
Новые (так называемые) магдебургские эксперименты Отто фон Герике.
Дордрехт:
Kluwer Academic Publishers, 1994 [Google Scholar] 10.
West JB.
Знаменательная книга Роберта Бойля 1660 года с первыми экспериментами с разреженным воздухом.
J Appl Physiol
98: 31–39, 2005 [PubMed] [Google Scholar]

Полезная информация об условиях давления

Для описания давления используется множество терминов, сокращений и акронимов, а значения могут быть указаны в различных единицах измерения.Это большое разнообразие частично объясняется историческими или культурными различиями, или конкретный метод определения и измерения давления более удобен, интуитивно понятен и полезен в некоторых приложениях, но не в других.

Что такое система SI?

Система единиц СИ — это Международная система единиц (Système International), производная от метрической системы и основанная на килограмме и метре. Он широко распространен и используется во всем мире. Базовая единица давления — паскаль, определяемая как давление, оказываемое силой в один ньютон перпендикулярно на площадь в один квадратный метр.

В Северной Америке, однако, предпочтительна обычная система США. Это основано на британских единицах измерения, таких как фунт (фунт), дюйм (дюйм) или фут (фут). Стандартная единица давления в этой системе — фунт на квадратный дюйм (PSI): давление, возникающее в результате приложения силы в один фунт к площади в один квадратный дюйм. 1 PSI приблизительно равен 6895 Па.

Таблица 1. Единицы давления систем SI и USCS

Измерительная система	Базовые блоки	Блок стандартного давления	Сокращение
SI	кг, м, см, мм, с	Паскаль	Па, Н / м²
Обычная система США (UCS или USCS)	фунт, фут, дюйм, с	фунтов на квадратный дюйм	фунт / кв. Дюйм, фунт / дюйм²

Как измеряется давление?

Значения давления можно указать тремя способами:

Относительное
Большинство измерений давления (манометрическое давление) производится относительно давления окружающего воздуха — манометр показывает нулевое значение при атмосферном давлении.
Абсолютное
Абсолютное давление сравнивается с абсолютным вакуумом с использованием абсолютной шкалы, поэтому оно равно манометрическому давлению плюс атмосферное давление (торр — это абсолютная единица измерения).
Дифференциал
Дифференциальное давление — это разница давлений между двумя точками в системе (значения напора — это перепады давлений).

Иногда к единицам давления добавляются буквы, чтобы показать, как было измерено значение.Например, в системе USCS фунт-сила / дюйм ² («f» означает силу) или фунт / кв. Дюйм («g» означает манометр) показывает, что значение относится к атмосферному давлению окружающей среды. Это отличает его от измерения абсолютного давления (фунт / дюйм ², фунт / кв. Дюйм), которое относится к вакууму. Подобные суффиксы и примечания иногда применяются к единицам СИ, например 101 кПа (абс.).

Поскольку паскаль — очень маленькая единица, его обычно используют в вакуумных системах. Для определения промышленного давления используется килопаскаль, если предпочтительны единицы системы СИ (1000 кПа = 145 фунтов на квадратный дюйм).Исходя из исходного определения, можно заменить другие единицы (г на кг; см или мм на м) для получения целого ряда комбинаций, таких как гс / м², кгс / см² и гс / мм².

Что такое атмосфера?

Стандартная «атмосфера» (сокращенно атм) — удобная единица измерения давления. 1 атм равен 101,325 кПа или 14,7 фунтов на квадратный дюйм, что соответствует атмосферному давлению на среднем уровне моря. На самом деле атмосферное давление довольно сильно зависит от высоты, погоды, температуры и влажности. Например, атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет всего около 12,1 фунта на квадратный дюйм.

Аббревиатура ata обозначает абсолютное измерение общего давления в системе, включая атмосферное давление. Например, давление воды 3 ата состоит из 1 атм давления воздуха и 2 атм давления воды.

Давление, создаваемое 10-метровым столбом пресной воды, примерно равно атмосферному давлению, и это максимальная высота, на которую вода может быть поднята насосом с помощью всасывания.В действительности предел составляет всего около 7-8 м из-за неэффективности насоса, потерь на трение, перепада высот и температур. Этот предел всасывания можно преодолеть только путем создания давления в резервуаре подачи или с помощью нескольких насосов и промежуточных резервуаров.

Что такое бар?

Бар определяется как 100000 Па (100 кПа). Это немного ниже стандартного атмосферного давления (101325 Па). Полоса обычно используется в прогнозировании погоды и инженерии. При измерении вакуума давление обычно указывается в миллибарах (мбар), хотя также используются торр или миллиметр ртутного столба (мм рт. Ст.) (См. Ниже).

Что такое торр?

Атмосферное давление впервые было измерено итальянским ученым Евангелистой Торричелли с помощью стеклянной трубки, заполненной ртутью. Он обнаружил, что атмосферное давление может выдержать столб ртути размером около 760 мм. Раннее широкое использование ртути в манометрах привело к широкому распространению мм рт. Ст. В качестве удобной единицы измерения давления. В Северной Америке предпочтительным является «дюйм ртутного столба», дюйм ртутного столба. В честь работы Торричелли давление в 1 мм рт. Ст. Стало известно как 1 торр.Эти устройства по-прежнему широко используются во многих других областях науки и техники.

Что такое голова?

Исторически насосы впервые использовались для подъема воды для орошения или дренажа. Было важно, чтобы насос был способен поднимать воду с нижнего уровня на верхний. Высота нагнетания стала известна как Напор , и, несмотря на значительно расширенный диапазон современных насосных приложений, этот термин до сих пор используется для характеристики производительности ротодинамического насоса.Напор указывается как высота в метрах (м) или футах (футах), а не как фактическое давление. Часто это обсуждается в двух частях: всасывающая головка — вертикальный подъем от исходного резервуара к насосу и нагнетательная головка , вертикальный подъем от насоса до точки нагнетания. В следующей таблице перечислены некоторые общие термины, используемые для описания давления напора в насосах.

Таблица 2. Определения терминов, используемых для описания значений напора

Главный срок	Значение
Всасывающая головка (также статическая всасывающая головка)	Расстояние по вертикали между уровнем жидкости в подающем баке и осевой линией всасывающего патрубка насоса, когда жидкость находится над насосом.
Статическая высота всасывания	Расстояние по вертикали между уровнем жидкости в подающем баке и осевой линией всасывающего патрубка насоса, когда жидкость находится ниже насоса
Высота всасывания, чистая положительная	Снижение напора всасывания, вызванное потерями в системе, такими как давление паров жидкости и потери на трение в трубопроводе
Общий статический напор	Разница по вертикали между уровнем жидкости на выходе и уровнем в резервуаре подачи
Головка фрикционная	Потеря давления в трубопроводе из-за трения жидкости. Встречается на стороне всасывания и нагнетания насоса
Напорная головка	Давление нагнетания, которое насос должен развивать, чтобы соответствовать требованиям системы
Головка статического разряда	Давление в нагнетательном патрубке, когда насос не работает. Этот напор или давление равны разнице высот между выпускным отверстием и точкой свободного выпуска жидкости
Общая высота напора	Сумма статического напора нагнетания и напора трения (потери в трубопроводе нагнетания).Часто это незначительно, и общий напор нагнетания фактически такой же, как напор нагнетания.

Что такое NPSH?

NPSH (чистый положительный напор на всасывании) — это мера давления, испытываемого жидкостью на всасывающей стороне центробежного насоса. Он используется для предотвращения работы насоса в условиях, благоприятствующих кавитации . NPSH-R (требуется NPSH) и NPSH-A (NPSH доступен) — два ключевых значения NPSH:

NPSH-R — это свойство насоса, указанное производителями насосов как давление всасывания, при котором кавитация уже снизила производительность насоса на 3%.
NPSH-A — это системное свойство, рассчитанное на основе конфигурации системы на стороне всасывания. По сути, это давление на стороне всасывания минус давление пара перекачиваемой жидкости в этой точке.

Во избежание кавитации необходимо убедиться, что NPSH-A превышает NPSH-R с достаточным запасом прочности, например: NPSH-A ³ NPSH-R + 0,5 м. Этот запас зависит от типа насоса и области применения и может быть указан как коэффициент или разница напора.

Что такое НПИП?

Насосы прямого вытеснения работают по принципу, совершенно отличному от центробежных насосов.Жидкость передается от входа к выпуску путем многократного закрытия фиксированного объема с помощью уплотнений или клапанов и механического перемещения ее через систему.

Для насосов

этого типа также требуется давление на входе, превышающее давление пара жидкости, чтобы избежать кавитации во время фазы всасывания, и это обсуждается с точки зрения чистого положительного давления на входе (NPIP) аналогично NPSH для центробежных насосов. В то время как NPSH измеряется в метрах или футах, NPIP измеряется в единицах давления: Па, фунт / кв. Дюйм или бар.При преобразовании в одни и те же единицы измерения NPSH и NPIP одинаковы. Для преобразования значения напора (м) в давление (бар) можно использовать следующую формулу:

где: h = 10,197 x (p / d)

или p = 0,0981 x h x d

h = напор (м)
p = давление (бар)
d = плотность жидкости (кг / дм ³)

Производители могут указать NPIP-R в качестве рекомендуемого давления на входе и предоставить диаграммы, показывающие, как оно изменяется в зависимости от скорости насоса.Доступное или фактическое давление на входе в операционную систему называется NPIP-A.

Коэффициенты преобразования

Часто бывает необходимо преобразовать значения давления из одной системы единиц в другую. Это поможет избежать путаницы или недоразумений, но это особенно важно при вводе значений в вычисления. Важно, чтобы все значения в уравнении были в совместимых единицах измерения. Обратите внимание на расхождения в абсолютных или относительных значениях. При преобразовании значений напора в другие единицы давления с жидкостями, отличными от воды, необходимо учитывать удельный вес жидкости.

Таблица 3. Коэффициенты пересчета для обычно используемых единиц давления.

* 1 Торр изначально был таким же, как 1 мм рт. Однако из-за переопределения этих двух единиц они немного различаются — слишком малы, чтобы их можно было показать в этой таблице.

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Cal / сосуды под давлением OSHA

Cal / OSHA

Емкость под давлением

В соответствии с разделами 7620-7771 Трудового кодекса в соответствии с разделами 7620-7771 Трудового кодекса аппарат под давлением отвечает за проверку котлов.
(любой сожженный или необожженный сосуд высокого давления, используемый для создания давления пара за счет применения тепла), и резервуары
(любой сожженный или необожженный сосуд высокого давления, используемый для хранения сжатого воздуха или сжиженных нефтяных газов).

Разрешения требуются для резервуаров с воздухом, резервуаров для хранения пропана сжиженного нефтяного газа более 125 галлонов и котлов высокого давления с давлением пара более 15 фунтов на кв. Разрешить исключения
зависят от емкости резервуара и рабочего давления. Проверки разрешений могут проводиться инспектором установки сосудов под давлением или нанятым инспектором.
квалифицированной страховой компанией. Запланируйте осмотр в ближайшем офисе сосудов под давлением или свяжитесь со своим страховщиком, чтобы узнать, предоставляют ли они это
инспекционная служба.Полные правила содержатся в правилах Раздела 8, разделах 450-560 и 750-797.

Адрес для оплаты разрешений на сосуды под давлением

Пожалуйста, отправляйте все платежи на:

Департамент производственных отношений
DOSH — Разрешения на сосуды под давлением
P. O. Ящик 511266
Лос-Анджелес, CA

-7821

По любым вопросам обращайтесь в группу по запросам счетов на сосуды под давлением по адресу [email protected].

Расположение офисов установки сосудов под давлением

Северный офис

Оклендский районный офис сосудов под давлением

1515 Clay Street Suite 1622-A
Окленд, Калифорния 94612

Телефон: (510) 622-3066
ФАКС: (510) 622-3063
Электронная почта: [email protected]

Менеджер: Леонард Тонг, старший инженер по технике безопасности

^* Округа север Сан-Луис-Обиспо, Керн
и округа Сан-Бернардино.

Южный офис

^**

Районный офис сосудов под давлением Санта-Ана

2 MacArthur Place, Suite 700
Санта-Ана, Калифорния 92707

Телефон: (714) 567-7208
ФАКС: (714) 567-7297
Электронная почта: capvinsp@dir. ca.gov

Менеджер: Гэри Тил, и.о. главного инженера

^** Графства Сан-Луис-Обиспо, Керн, Сан-Бернардино и юг .

Штаб-квартира сосудов под давлением

Менеджер: Гэри Тил, и.о. главного инженера
1515 Clay Street, Suite 1622-A
Окленд, Калифорния 94612
(510) 622-3052
ФАКС (510) 622-3063

Подать заявку на «Разрешение на работу»

Чтобы подать заявку на «Разрешение на эксплуатацию» резервуара со сжатым воздухом, резервуара для сжиженного топлива или бойлера:

Откройте форму запроса на осмотр сосуда под давлением;
Заполните форму и отправьте распечатанную копию по почте (или факсу) в соответствующий офис, указанный выше;
или
Отправьте отсканированную копию по адресу capvinsp @ dir.ca.gov.

Экземпляры действующих разрешений на деятельность

Копии действующих «разрешений на эксплуатацию» для резервуаров с воздухом, резервуаров для сжиженного топлива или котлов можно получить в штаб-квартире подразделения сосудов высокого давления за плату за замену в размере 45,00 долларов США. Для запроса копий разрешения:

Откройте форму запроса копий действующих разрешений на работу
Заполните форму и отправьте отсканированную копию по электронной почте на адрес [email protected] или отправьте распечатанную копию по почте (или факсу) в штаб-квартиру подразделения сосудов под давлением.

Оплата кредитной картой

Оплата кредитной картой:

(Visa, MasterCard, American Express или Discover)

Оплатить счет по резервуару высокого давления с помощью кредитной карты просто и удобно. Этим методом можно оплатить счета как за текущий, так и за предыдущий год.

Пожалуйста, имейте под рукой счет-фактуру сосуда высокого давления , когда вы будете готовы произвести платеж.Обратите внимание, что номер счета,
Дата счета-фактуры, а также сумма счета-фактуры потребуются для того, чтобы ваш платеж был точно проведен в вашей учетной записи.
Оплатите онлайн: OfficialPayments.com

Также доступны следующие варианты оплаты «без комиссии за обслуживание»:

Оплата электронным переводом денежных средств (EFT)

Оплата чеком

Оплата чеком:

Отправьте квитанцию об оплате вместе с кассовым чеком, денежным переводом или корпоративным чеком по адресу: DIR / PV

При отправке по почте США:

DIR — Разрешения на сосуды под давлением DOSH
П.О. Box 511266
Лос-Анджелес, CA

-7821

Отправка ночной доставки:

Ящик для оптовых продаж банка США
с / о 511266
16420 Valley View Ave,
Ла-Мирада, Калифорния,

-5821

Запросы о статусе платежа

ПРЕЖДЕ ЧЕМ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ:

Чтобы ускорить наш ответ на ваш запрос о статусе платежа, подготовьте следующую информацию при обращении к нам.

Чек	EFT	Кредитная карта
Номер (а) счета-фактуры Оплаченная сумма Контрольные номера. Проверка адреса отправлена Копия лицевой и оборотной сторон чека (ов) — если чек (ы) погашен	Номер (а) счета-фактуры Оплаченная сумма Подтверждение № Дата транзакции или процесса	Номер (а) счета-фактуры Оплаченная сумма Подтверждение № Дата транзакции или процесса Тип карты и последние 4 номера карты

Контактная информация для запросов статуса платежа

Щелкните заголовок, чтобы получить доступ к базе данных сосудов высокого давления с возможностью поиска и печати, в которой показаны текущие разрешения и инспекционные мероприятия для всех паровых котлов, воздушных резервуаров и резервуаров для сжиженного нефтяного газа в штате Калифорния.

Ниже приведены часто запрашиваемые циркулярные письма:

Учебные материалы

2018 Презентации PowerPoint

2017 Презентации PowerPoint

Презентации PowerPoint 2016

Где я могу запросить форму W-9?

Отправьте свой запрос по адресу [email protected] и укажите, какую единицу сбора и / или тип сбора вы будете платить.

Февраль 2021 г.

Стабильность атмосферы — атмосферные процессы и явления

Элисон Ньюджент и Дэвид ДеКу

Цели обучения

К концу этой главы вы должны уметь:

Интерпретировать стабильность на основе значений адиабатического градиента в сухой и влажной среде
Понять, как устойчивость соотносится с вертикальным движением атмосферы
Опишите и различите множество линий на диаграмме Skew-T log-P
Найдите LCL, области CAPE и CIN и тропопаузу на диаграмме Skew-T log-P

Кучево-дождевое облако поднимается и расширяется в результате нестабильности атмосферы (общественное достояние).

Когда вы думаете о слове «стабильный», вы обычно думаете об объекте, который вряд ли изменится, или о чем-то сбалансированном. Противоположное верно для чего-то «нестабильного». Неустойчивый объект со временем может упасть или поменять положение. То же самое и с облаками. Когда вы видите пушистое кучевое облако, вы можете заметить, что оно меняет форму каждую минуту. Такие облака находятся в состоянии постоянного изменения и, таким образом, представляют атмосферу в нестабильном состоянии.

Идеальное кучевое облако к западу от Волшебного острова (фото Сары Уильямсон).

Неустойчивость атмосферы — это понятие, тесно связанное с грозами, развитием кучевых облаков и вертикальным движением. Чтобы представить себе концепцию устойчивости , вы можете представить себе валун, сидящий на дне каньона, окруженный крутыми холмами, как показано на рисунке ниже синим кружком. Если бы вы были достаточно сильны, чтобы толкнуть валун из исходного положения на полпути вверх по одному из холмов, он откатился бы вниз, как только вы отпустите его. Несмотря на то, что на валун действует сила и вызывается начальное смещение, он вернется в исходное положение, а чистое смещение будет равно нулю.Чтобы представить себе концепцию нестабильности , представьте тот же валун на вершине холма (красный кружок внизу). Если бы вы могли немного толкнуть валун в любом направлении, он начал бы катиться вниз и ускоряться от исходного положения. Однако, если бы тот же валун был помещен на ровную поверхность (зеленый кружок ниже), и вы должны были толкнуть его, он изменит положение, но останется в своем новом положении. Это пример нейтральной устойчивости .

Каждая из этих концепций может быть применена к движению частиц воздуха в атмосфере.Тема стабильности в атмосферной науке важна, потому что образование облаков тесно связано со стабильностью или нестабильностью в атмосфере. В этой главе мы свяжем эти концепции с плавучестью частиц воздуха и научимся использовать термодинамические диаграммы для визуализации движения.

Примеры стабильности и нестабильности по отношению к температуре воздуха и посылок (создано Бриттом Зайфертом).

Адиабатические процессы

Обсуждая стабильность в атмосферных науках, мы обычно думаем о частицах воздуха или воображаемых пузырьках воздуха, которые могут свободно расширяться и сжиматься, но не смешиваются с окружающим их воздухом и не распадаются на части.Ключевой частью информации является то, что движение воздушных частиц в атмосфере можно оценить как адиабатический процесс. Адиабатические процессы не имеют теплообмена и являются обратимыми.

Представьте, что у вас есть кусок воздуха на поверхности Земли. Воздушный пакет имеет ту же температуру и давление, что и окружающий воздух, который мы будем называть окружающей средой. Если бы вы подняли пакет с воздухом, он оказался бы в месте, где давление окружающего воздуха ниже, потому что мы знаем, что давление уменьшается с высотой.Поскольку давление окружающего воздуха снаружи посылки ниже, чем давление внутри посылки, молекулы воздуха внутри посылки будут эффективно толкаться наружу на стенки посылки и адиабатически расширяться. Молекулы воздуха внутри посылки должны использовать часть своей собственной энергии для расширения стенок воздушной посылки, поэтому температура внутри посылки снижается по мере уменьшения внутренней энергии. Подводя итог, можно сказать, что поднимающиеся частицы воздуха расширяются и охлаждаются адиабатически, не обмениваясь теплом с окружающей средой.

А теперь представьте, что вы перемещаете ту же посылку с воздухом обратно на поверхность Земли. Воздушный пакет перемещается в среду с более высоким давлением воздуха. Более высокое давление окружающей среды будет толкать стенки посылки внутрь, вызывая их сжатие и повышая внутреннюю температуру.

Процесс является адиабатическим, поэтому теплообмен с окружающей средой опять же отсутствует. Однако изменения температуры в воздушной посылке все же могут происходить, но не из-за перемешивания, а из-за изменений внутренней энергии воздушной посылки.

Сухая адиабатическая выдержка

Пока воздушный пакет является ненасыщенным (относительная влажность <100%), скорость изменения его температуры будет постоянной. Уменьшение температуры с высотой называется периодом отклонения , и хотя температура снижается с высотой, оно определяется как положительное, потому что это коэффициент отклонения . Напомним из главы 3, что скорость адиабатического градиента , Γ _d , равна 9.8 К · км ^-1 = 9,8 ° C · км ^-1 . Это падение температуры связано с адиабатическим расширением и уменьшением внутренней энергии.

Воздух поднимается, расширяется и охлаждается со скоростью сухого адиабатического градиента, приблизительно равной уменьшению на 10 ° C на км (создано Бриттом Зайфертом).

Вернемся к теме стабильности атмосферы. Стабильность в атмосфере относится к состоянию равновесия. Как обсуждалось в примере с валуном на холме или в долине, некоторое начальное движение приводило к большему (нестабильность), меньшему (стабильность) или отсутствию изменений (нейтральное).При некотором начальном изменении высоты посылки с воздухом, если воздух находится в стабильном равновесии, посылка будет иметь тенденцию возвращаться в исходное положение после того, как она будет вынуждена подняться или опускаться. В нестабильном равновесии воздушная посылка будет ускоряться от своего исходного положения после того, как ее толкнут. Движение может быть восходящим или нисходящим, но обычно нестабильная атмосфера способствует вертикальным движениям. Наконец, в нейтральном равновесии некоторое начальное изменение высоты посылки воздуха не приведет к дополнительному перемещению.

Определение устойчивости

Как узнать, будет ли воздушная посылка стабильной после первоначального перемещения? Стабильность определяется путем сравнения температуры поднимающегося или опускающегося воздушного пучка с температурой окружающего воздуха. Представьте себе следующее: в какой-то момент у воздушной посылки такие же температура и давление, как и у окружающей среды. Если поднять воздушную посылку на некоторое расстояние, ее температура упадет на 9,8 К · км ^-1, что соответствует скорости сухого адиабатического градиента.Если воздушная посылка холоднее окружающей среды в ее новом положении, она будет иметь более высокую плотность и будет иметь тенденцию опускаться в исходное положение. В этом случае воздух стабилен, потому что вертикальному движению препятствует. Если поднимающийся воздух теплее и менее плотен, чем окружающий воздух, он будет продолжать подниматься, пока не достигнет нового равновесия, при котором его температура будет соответствовать температуре окружающей среды. В этом случае из-за усиления начального изменения посылка будет нестабильной. Чтобы выяснить, является ли воздушный пакет нестабильным или нет, мы должны знать температуру поднимающегося воздуха и окружающей среды на разных высотах.

Один из способов сделать это на практике — использовать метеозонд. Мы можем получить вертикальный профиль градиента окружающей среды, выпустив радиозонд, прикрепленный к метеозонду. Радиозонд отправляет обратно данные о температуре, влажности, ветре и местоположении, которые отображаются на термодинамической диаграмме. Этот вертикальный график температуры и других переменных известен как зондирование .

Сухая устойчивость

Если пакет с воздухом сухой, то есть ненасыщенный, стабилизация относительно проста. Атмосфера, в которой градиент атмосферного градиента такой же, как и скорость сухого адиабатического градиента, что означает, что температура в окружающей среде также падает на 9,8 К · км ^-1, будет считаться нейтрально стабильной. После некоторого начального вертикального смещения температура воздушной посылки всегда будет такой же, как и в окружающей среде, поэтому дальнейших изменений положения не ожидается.

Если градиент окружающей среды меньше, чем скорость адиабатического градиента в сухом состоянии, некоторое начальное вертикальное смещение воздушной посылки приведет к тому, что воздушная посылка будет либо холоднее, чем окружающая среда (если она поднята), либо теплее, чем окружающая среда (если толкать вниз) .Это связано с тем, что при поднятии температура воздушной посылки упадет больше, чем температура окружающей среды. Это стабильная ситуация для пакета с сухим воздухом и типичный сценарий в атмосфере. Глобальная средняя скорость градиента тропосферы () составляет 6,5 тыс. Км ^-1 , что является стабильным для работы без подъема.

Наконец, если погрешность окружающей среды больше, чем скорость адиабатического градиента в сухом состоянии, некоторое начальное вертикальное смещение воздушной посылки приведет к тому, что воздушная посылка будет либо теплее, чем окружающая среда (если ее поднимают), либо холоднее, чем окружающая среда (если толкать ее). вниз).Это связано с тем, что при поднятии температура воздушной посылки упадет меньше, чем температура окружающей среды. Это нестабильная ситуация для посылки с сухим воздухом.

В целом для посылок с сухим воздухом верно следующее.

Влажная адиабатическая скорость

С добавлением влаги все усложняется. В главе 4 мы узнали, что насыщенность воздушной посылки зависит в первую очередь от ее температуры и, конечно же, от содержания влаги.График зависимости Клаузиуса-Клапейрона показывает нам, что при одинаковом количестве влаги воздух с большей вероятностью будет насыщен при более низкой температуре.

Мы знаем, что при подъеме посылки с воздухом ее температура падает в соответствии с величиной адиабатического градиента в сухом состоянии. Так что же происходит, когда воздушный пакет становится достаточно холодным, чтобы воздух стал насыщенным по отношению к водяному пару? Короткий ответ заключается в том, что если он продолжает охлаждаться, водяной пар конденсируется в жидкую воду, образуя облако.

Когда водяной пар конденсируется, он переходит из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией.Энергия никогда не создается и не разрушается, особенно при фазовых переходах, так что же происходит со всей этой избыточной энергией? Энергия выделяется в виде скрытого тепла. Скрытая теплота конденсации приблизительно равна 2,5 * 10 ⁶ Дж · кг ^-1, что означает, что на каждый кг водяного пара, который конденсируется с образованием жидкой воды, выделяется 2,5 * 10 ⁶ Дж энергии. .

Это имеет большие последствия для градиента воздушной посылки и отличает сухую адиабатическую градиентную скорость от влажной адиабатической градиентной скорости. Поскольку скрытая теплота добавляется в процессе конденсации, она частично компенсирует адиабатическое охлаждение от расширения. Из-за этого воздушный пакет больше не будет охлаждаться с адиабатическим градиентом в сухом состоянии, а будет охлаждаться с меньшей скоростью, известной как влажный адиабатический градиент . Подводя итог, посылка будет охлаждаться с адиабатической скоростью в сухом состоянии до тех пор, пока не станет насыщенной, после чего она не будет остывать так быстро из-за конденсации. Влажный адиабатический градиент немного меняется в зависимости от температуры, но для простоты в этом классе мы будем считать его постоянной: Γ _m = 4.5 К · км ^-1 = 4,5 ° C · км ^-1

Устойчивость к влаге

Воздействие влаги изменяет скорость движения воздушной посылки и, следовательно, влияет на стабильность. Тем не менее, концепции остаются прежними, и мы по-прежнему сравниваем температуру воздуха в пакете с температурой окружающей среды. У нас есть только одна дополнительная проблема, о которой нужно беспокоиться — нам нужно знать, сухая или влажная воздушная посылка. Ниже приведены некоторые определения, в которых учитываются как сухие, так и влажные адиабатические градиенты.

Термодинамическая диаграмма, показывающая стабильность атмосферы на основе сухой (Γ _d = 9,8 K · км ^-1) и влажной (Γ _m = 4,5 K · км ^-1) адиабатических скоростей градиента (Создано Britt Зайферт).

Атмосфера считается абсолютно стабильной , если градиент окружающей среды меньше, чем влажный адиабатический градиент. Это означает, что поднимающийся воздушный пакет всегда будет охлаждаться быстрее, чем окружающая среда, даже после того, как достигнет насыщения.Если воздушный пакет холоднее на всех уровнях, он не сможет подняться даже после того, как станет насыщенным (когда скрытый нагрев будет противодействовать некоторому охлаждению).

Атмосфера считается абсолютно нестабильной , если градиент окружающей среды больше, чем сухой адиабатический градиент. Это означает, что поднимающийся воздушный пакет всегда будет охлаждаться медленнее, чем окружающая среда, даже если он ненасыщен. Это означает, что он будет теплее (и менее плотным), чем окружающая среда, и ему будет позволено подняться.

Атмосфера считается условно нестабильной , если градиент окружающей среды находится между влажным и сухим адиабатическим градиентом. Это означает, что плавучесть (способность воздушной посылки подниматься) зависит от того, насыщена она или нет. В условно нестабильной атмосфере частицы воздуха будут сопротивляться вертикальному движению, когда они ненасыщены, потому что они будут охлаждаться быстрее, чем окружающая среда, при сухой адиабатической градиентной скорости. Однако, если его заставляют подниматься и он может стать насыщенным, он остынет с влажной адиабатической скоростью.В этом случае он будет охлаждаться медленнее, чем окружающая среда, станет теплее окружающей среды и будет подниматься.

Гавайская коробка фокусировки

Атмосфера вокруг Гавайев почти всегда условно нестабильна, что означает, что погрешность в окружающей среде находится где-то между адиабатической погрешностью в сухой и влажной среде. По этой причине на Гавайях почти всегда наблюдаются конвективные облака. Конвективные облака — это облака, края которых неровные и кумулистые, как у цветной капусты. Облака конвективны, потому что атмосфера устойчива при сухом подъеме и нестабильна при подъеме влаги.Как только воздух насыщается, возникает нестабильность и начинается вертикальное движение. Это особенно часто бывает, когда над нашими горными островами поднимается воздух. Принудительный подъем с местности создает облака и дождь прямо над горами! С научной точки зрения, первоначальный подъем стабильного низкого уровня сухого воздуха землей заставляет воздух адиабатически расширяться и достигать насыщения, в результате чего среда становится нестабильной для подъема влаги, и в результате возникает конвекция.

Существует много различных типов термодинамических диаграмм, но основным из них, который мы обсудим, являются диаграммы Skew-T Log-P, названные так потому, что изотермы (линии равной температуры, T) на диаграмме наклонены (перекошены), а изобары (линии равного давления, P) на диаграмме находятся в логическом пространстве. Здесь мы сосредоточимся на том, как читать и использовать диаграммы Skew-T Log-P (часто сокращенные до диаграммы Skew-T) для определения плавучести участка и атмосферной устойчивости.

Пример диаграммы Skew-T Log-P из Лихуэ 31 августа 2018 г. Результаты зондирования были получены из раздела «Верхние аэрологические зондирования» на веб-сайте Погода Университета Вайоминга: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (Авторское право 2018 г., Департамент атмосферных наук Университета Вайоминга, используется с разрешения.)

Зондирование радиозонда с аэростата, представленное здесь, было запущено из Лихуэ на острове Кауаи (см. Верхний левый угол, обозначенный как «91165 PHLI Lihue»).Вы можете увидеть вертикальный профиль температуры окружающей среды (T) в виде черной зубчатой линии справа. Температура точки росы (T _d) с высотой отображается черной зубчатой линией слева. Хотя поначалу этот рисунок может показаться сложным для чтения, мы рассмотрим его вместе. По горизонтальной оси отложена температура в ° C, при этом температура увеличивается вправо. По вертикальной оси отложено давление воздуха в гПа, убывающее с высотой, поэтому более высокие значения относятся к верхней части диаграммы.Когда линии T и T _d расположены близко друг к другу, окружающая среда имеет высокую относительную влажность, а воздух ближе к насыщению. В этом конкретном звучании у поверхности много влаги, но она высыхает на средних уровнях.

Воздушные шары с радиозондами запускаются дважды в день (00Z и 12Z) из многих мест по всему миру. Широта и долгота для станции указаны в верхней части списка справа, где широта станции (SLAT) задана как 21,99 градуса северной широты, а SLON равна -159.34 градуса з.д. Высота станции SELV — 30 м. Время и дата зондирования указаны в нижнем левом углу, а в правом нижнем углу написано «Университет Вайоминга», потому что в этом конкретном примере Университет Вайоминга является организацией, которая собрала и заархивировала набор данных. Вы можете найти результаты зондирования для других мест и дат на этом веб-сайте: http://weather. uwyo.edu/upperair/sounding.html.

Давайте пройдемся по строкам одну за другой.

Изобары (горизонтальные, линии постоянного давления) и изотермы (наклонные, линии постоянной температуры) (CC BY-NC-SA 4.0).

Горизонтальные линии на Skew-T представляют собой изобары или линии равного давления воздуха. Обычно вы видите их в гПа, но линии на рисунке выше указаны в кПа. По мере приближения к верхнему краю диаграммы изобары имеют большее пространство, потому что они логарифмичны с высотой. Сплошные равномерно расположенные линии, которые наклонены вверх и вправо, представляют собой изотермы или линии равной температуры (T). Это позволяет отображать на диаграмме более низкие температуры.

Изогуммы (наклонные пунктирные линии), линии постоянного соотношения смешивания (CC BY-NC-SA 4.0).

Пунктирные линии, которые бегут вверх и вправо, представляют собой изогуммы или линии с постоянным соотношением компонентов смеси. Обычно они даются в единицах г · кг ^–1. Если вы используете Skew-T, где эти линии не обозначены пунктиром и не имеют цветовую кодировку, помните, что они расположены ближе друг к другу, чем изотермы, и более крутые. Они также не совпадают с отметками температуры на оси абсцисс.

Сухие эталонные линии адиабатического градиента, также известные как линии постоянной потенциальной температуры (CC BY-NC-SA 4.0).

Равномерно распределенные изогнутые сплошные линии, идущие снизу справа вверх слева, представляют собой сухие адиабаты и изображают скорость сухого адиабатического градиента (9,8 К · км ^-1). Скорость сухого адиабатического градиента считается постоянной, но здесь вы можете видеть, что при больших изменениях температуры и давления она немного меняется. Не беспокойтесь об этих вариациях — мы по-прежнему считаем их константой. Сухие опорные линии адиабатического градиента также называют линиями постоянной потенциальной температуры (θ). Сухие адиабаты всегда вогнуты вверх справа налево.

Влажные реперные линии адиабатического градиента. (CC BY-NC-SA 4.0).

Неровные пунктирные линии, изгибающиеся вверх и влево, представляют собой влажные адиабаты. Скорость адиабатического градиента влажности изменяется в зависимости от температуры и влажности, но близка к скорости адиабатического градиента в сухом состоянии на больших высотах из-за низких температур и небольшого содержания влаги. Эти линии параллельны сухим адиабатам выше на диаграмме Skew-T Log-P. Это также линии постоянной эквивалентной потенциальной температуры (θ _e).

Полная диаграмма Skew-T Log-P, используемая для визуализации изменений в атмосфере с высотой. (CC BY-NC-SA 4.0).

Вот полная диаграмма Skew-T Log-P. Все линии в сочетании выглядят запутанными и сложными, но каждая представляет собой постоянное изменение одной переменной.

Давайте посмотрим, как звучит еще один настоящий воздушный шар. На этот раз запущен из Хило во время урагана Лейн.

Зондирование воздушного шара было запущено из Хило, когда ураган-лейн обрушился на Большой остров. Зондирование было получено из раздела «Верхние аэрологические зондирования» на веб-сайте Погода Университета Вайоминга: http: // weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html. (Авторское право 2018 г., Департамент атмосферных наук Университета Вайоминга, используется с разрешения.)

На этой диаграмме Skew-T присутствуют все те же линии. Горизонтальные синие линии — это изобары, наклонные синие линии — изотермы, наклонные фиолетовые линии — это изомы, зеленые линии — это сухие адиабаты, а синие изогнутые линии — влажные адиабаты. Черные линии T (справа) и T _d (слева) расположены близко друг к другу и иногда перекрываются в самых низких 500 гПа атмосферы, потому что нижние уровни невероятно влажные, а глубокий слой облаков простирается до высоты почти 6 км.

Определение уровня конденсации при подъеме (LCL)

При нанесении зондирования на диаграмму Skew-T у вас может быть набор данных, аналогичный приведенному ниже примеру. Скорее всего, у вас будут давление, температура (T) и температура точки росы (T _d) с высотой.

Образцы атмосферных данных для нанесения на T-образные диаграммы (CC BY-NC-SA 4.0).

Чтобы построить график зондирования, проще всего начать с определения уровня давления, а затем перейти вправо, чтобы построить график температуры и температуры точки росы. Обратите особое внимание на то, что изотермы имеют перекос. Вращайте ось в уме, когда строите график температуры и точки росы. После того, как вы нанесете на график все свои температуры и точки росы, у вас будет вертикальный профиль температуры и влажности атмосферы.

Образец примера нанесен на график (CC BY-NC-SA 4.0).

Теперь, когда мы построили график зондирования, полезно знать, как поднимающийся воздушный пакет будет вести себя, помещенный в эту среду. Атмосфера стабильна, нестабильна или условно нестабильна? Мы можем определить это, оценив скорость, с которой поднимающийся участок будет охлаждаться, и проведя его путь вверх.Поднимающийся воздушный поток будет охлаждаться с адиабатическим градиентом сухого воздуха до насыщения, после чего он будет охлаждаться с адиабатическим градиентом влажности. Как узнать, когда посылка будет насыщена? Сначала нам нужно найти Подъемный уровень конденсации (LCL) .

Уровень конденсации при подъеме (LCL) — это уровень, при котором водяной пар в воздушном пакете, который поднимается адиабатически всухую, будет насыщен.

Красная точка — это температура воздуха, а синий кружок — температура точки росы.Эта диаграмма является примером пакета ненасыщенного воздуха. Рисунок 5.7 Стулла (CC BY-NC-SA 4.0).

Чтобы определить LCL, начните с поверхности (или ближайшего к поверхности уровня давления, обычно 1000 гПа) и нанесите на график температуру и температуру точки росы. В случае приведенного выше примера уровень поверхностного давления должен быть повышенным с P _surf = 90 кПа или 900 гПа, T = 30 ° C и T _d = -10 ° C. Сначала представьте, что воздушный пакет имеет ту же температуру и температуру точки росы, что и окружающая среда.Вначале он будет охлаждаться с адиабатическим градиентом при повышении температуры. Во-первых, проследите за температурой поверхности вверх по сухой адиабате. По всей вероятности, температура не будет находиться прямо вдоль отмеченной линии сухой адиабаты, как в примере, поэтому проследите линию вверх, параллельную сухой адиабате. Точно так же начните с точки росы на вашей поверхности и следуйте по изохуме (линия постоянного соотношения смешивания) вверх, потому что содержание влаги в воздушном пакете не изменяется при сухом подъеме. Проведите эти линии вверх, пока они не пересекутся.Это пересечение даст вам уровень подъема уровня конденсации (LCL).

Следуйте сухим линиям адиабаты и изохумы, пока они не пересекутся (CC BY-NC-SA 4.0).

Место пересечения двух линий — это подъемный уровень конденсации (CC BY-NC-SA 4.0).

В этом примере температура поверхности и температура точки росы хорошо совпадают с линией изогума и сухой адиабаты, но обычно этого не происходит с реальным зондированием. Однако процедура будет такой же.LCL отмечает приблизительную высоту нижней границы облаков для конвективных облаков (кучевого типа), когда поднимающийся воздух сначала становится насыщенным.

После адиабатического подъема воздушной посылки до LCL она становится насыщенной. Как мы знаем, пакет с насыщенным воздухом охлаждается с меньшим влажным адиабатическим градиентом . От LCL проследуйте вверх по линии, параллельной влажной адиабате, чтобы получить приблизительную скорость отклонения вашей посылки при ее подъеме. В показанных ранее примерах зондирования из Хило и Лихуэ эта же линия нанесена светло-серым цветом от поверхности на всем протяжении атмосферы.Он показывает температуру, которую должен был бы иметь земной участок при прохождении через тропосферу.

По мере того, как вы отслеживаете адиабатически восходящую влажную температуру посылки, точка, в которой она пересекает профиль температуры окружающей среды (где ваша посылка становится теплее окружающей среды), называется уровнем свободной конвекции или LFC .

По мере того, как вы продолжаете следовать по пути воздушной посылки вверх влажно адиабатически от LFC, точка, где она снова пересекает зону зондирования (точка, где ваш участок становится холоднее, чем окружающая среда), называется уровнем равновесия ( EL ).

Правило Норманда для температуры влажного термометра

Вы можете оценить температуру поверхности по влажному термометру, продвинувшись на один шаг дальше в примере LCL. Правило Норманда используется для расчета температуры по влажному термометру на основе температуры воздуха и температуры точки росы. Температура по влажному термометру всегда находится между точкой росы и температурой по сухому термометру (T _d ≤ T _w ≤ T). Чтобы найти температуру по влажному термометру на диаграмме Skew- T Log- P , проследите поверхность T вверх по сухой адиабате и поверхность T _d вверх по изохуме.Как только что было объяснено, они встречаются в LCL. Затем вернитесь на поверхность по влажной адиабате. В месте пересечения влажной адиабаты с поверхностью находится значение температуры по влажному термометру.

CAPE & CIN

«Положительная зона» между траекторией посылки и температурным профилем окружающей среды, проведенная между LFC и EL (где участок теплее окружающей среды) дает меру доступной потенциальной энергии конвективной или CAPE , выражено в Дж · кг ^–1. Это оценка выталкивающей энергии посылки, которая может служить средством оценки силы любой возможной конвекции. CAPE также может предоставить оценку максимальной интенсивности восходящего ветра во время грозы.

w _max — расчетное максимальное вертикальное перемещение в результате CAPE.

Конвективное ингибирование или CIN по существу является отрицательным CAPE, также в Дж · кг ^–1. Это отрицательная область между траекторией посылки и кривой температуры окружающей среды, где посылка холоднее окружающей среды.Чем больше значение CIN, тем больше отрицательная энергия плавучести, которая действует против CAPE. CIN иногда действует как «крышка» конвекции. Если у вас большой CAPE, но также большой CIN, ваш CAPE может не быть полностью реализован как плавучая энергия, и у вас может не быть конвекции. Однако, если ваша посылка может пробить крышку, то есть подниматься и нагреваться по сравнению с окружающей средой, конвекция может быть сильной.

На рисунке ниже показано расположение LFC и EL, а также заштрихованы как положительные, так и отрицательные области между трактом посылки и профилем температуры окружающей среды.

Показаны положения LFC и EL при вертикальном зондировании, найденные как положительные и отрицательные области между траекторией участка и профилем температуры окружающей среды (общественное достояние).

В показанных ранее промерах Lihue и Hilo значения CAPE и CIN даны в Дж · кг ^–1 в столбце с правой стороны. Обратите внимание, что CIN записывается как «CINS» и обозначается как отрицательное значение.

Обнаружение тропопаузы

Напомним, что стандартная температура уменьшается с высотой внутри тропосферы, но становится изотермической с высотой внутри тропопаузы и увеличивается с высотой в стратосфере.Обладая этими знаниями, местоположение тропопаузы, определяемое уровнем ее давления, может быть определено путем изучения нанесенного на график зондирования. В верхней части вашего зондирования найдите, где температурный профиль становится изотермическим (параллельно вашим наклонным изотермам) или для инверсии (где температура увеличивается с высотой, которая будет наклонена вправо больше, чем ваши изотермы). Основа изотермического слоя в вашем зондировании — тропопауза.

Построенное зондирование с двумя изотермическими слоями и температурной инверсией обозначено (CC BY-NC-SA 4.0).

Есть много вещей, которые мы можем узнать об атмосфере из диаграмм Skew-T Log-P. Здесь мы рассказали только об основах, которые помогут вам начать работу.

Глава 5: Вопросы для рассмотрения

Перетащите термины в их правильное положение на приведенной ниже диаграмме стабильности атмосферы:
Что означает подъемный уровень конденсации (LCL)? Как его найти на диаграмме Skew-T?
Что такое CAPE? Как его найти на диаграмме Skew-T?

Ответы на избранные практические вопросы:

Самый быстрый словарь в мире | Словарь.com

репертуар диапазон навыков в определенной области или профессии

репертуар Коллекция произведений, которые может исполнить художник или труппа

давление воздуха давление атмосферы

замещающий акт замены одного человека или вещи другим, особенно тем, кто считается вышестоящим

суперзвезда тот, кто обладает ослепительными навыками в любой области

проявить настойчивость, отказаться от остановки

избыточное давление Переходное давление воздуха, превышающее окружающее атмосферное давление

преступник лицо, совершившее проступок

апостроф знак, используемый для обозначения пропуска одной или нескольких букв

репрессированные, характеризующиеся подавлением импульсов или эмоций

Звезда оперы, исполнитель главной роли в опере

заменить или переместить на позицию

ценитель человек, который что-то полностью осознает и понимает

арболатрия поклонение деревьям

Харперс-Ферри, небольшой городок на северо-востоке Западной Вирджинии, который в 1859 г. был местом рейда аболициониста Джона Брауна и его последователей, захвативших находившийся там арсенал

Брустверное укрепление, состоящее из невысокой стены

убеждение побудить кого-то занять определенную позицию или убеждение

амортизационные с тенденцией к уменьшению или уменьшению стоимости

клевета пренебрежительное замечание

отряд Ostariophysi в некоторых классификациях считается надотрядом, включающим карповых и силуриообразных

Единицы измерения давления

Международная система единиц (СИ)

Атмосфера

Водяной столб

Ртутный столб

Единицы США и Британии

Приборы для измерения давления

Измерение давления

Тест по физике на тему «Давление» для 7 класса

В чем выражается давление. В чем измеряется давление в физике, единицы измерения давления

Для чего нужно знать величину АД?

Как проводится измерение давления

Как оценить показатель АД

Давление

Единицы измерения давления

Примеры решения задач

Единицы измерения давления

Международная система единиц (СИ)

Атмосфера

Водяной столб

Ртутный столб

Единицы США и Британии

Приборы для измерения давления

Давление: единицы давления

Давление в физике

Единицы измерения давления

Нужна помощь в учебе?

Давление верхнее и нижнее: что означает

Давление верхнее и нижнее: что означает?

Для чего нужно знать величину АД?

Как проводится измерение давления

Как оценить показатель АД

Делаем выводы

Атмосферное давление

Артериальное давление

Физический вакуум

Единицы измерения, применяемые в компрессорном оборудовании.

Атмосферное давление и ветер

Атмосферное давление

Ветер

Постоянные ветры

Сезонные ветры

Суточные ветры

Значение ветров

Давление и сила давления — Гипермаркет знаний. В чем измеряется давление в физике, единицы измерения давления

Таблица 10.1. Соотношения между различными единицами давления

Как читать карту погоды

Зоны высокого и низкого давления

Что это означает на карте погоды

Системы высокого и низкого давления: из космоса

Холодные и теплые фронты

Холодные фронты и теплые фронты: из космоса

Метеорологические спутники

Первое измерение барометрического давления

Abstract

Великое прозрение Торричелли: Океан воздуха

Взгляд Галилея на силу вакуума

Эксперимент Гаспаро Берти с длинной выводной трубкой

Взвешивание воздуха

Снижение атмосферного давления с высотой

Демонстрация огромной силы, развиваемой атмосферным давлением

Последующие исследования эффектов снижения барометрического давления

Сноски

Список литературы

Полезная информация об условиях давления

Что такое система SI?

Как измеряется давление?

Что такое атмосфера?

Что такое бар?

Что такое торр?

Что такое голова?

Что такое NPSH?

Что такое НПИП?

Коэффициенты преобразования

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Cal / сосуды под давлением OSHA

Емкость под давлением

Таблица 10.1.
Соотношения между различными единицами давления