|
|
|
ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯБолее подробное описание динамической теории жидкостей и газов можно найти в учебниках физики. В этом сайте будут приведены краткие основы этой теории, необходимые для разработки и использования сенсоров давления. В общем виде, все материалы можно разделить на твердые тела и жидкие среды. Под термином жидкая среда здесь понимается все, что способно течь. Это могут быть как жидкости, так и газы, поскольку между ними не существует серьезных различий. При изменении давления жидкости превращаются в газы и наоборот. К жидким средам невозможно приложить давление ни в каком другом направлении, кроме перпендикулярного к поверхности. При любом угле кроме 90° жидкость будет просто соскальзывать или стекать. Для жид— кой среды в стационарных условиях давление можно выразить через отношение силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление имеет механическую природу, и поэтому для его описания можно использовать основные физические величины: массу, длину и время. Хорошо известен факт, что давление сильно меняется вдоль вертикальной оси, тогда как на одинаковой высоте оно постоянно во всех направлениях. При увеличении высоты давление падает, что можно выразить следующим соотношением: dp = -wdh , где w — удельный вес среды, dh — изменение высоты, a dp — соответствующее ему изменение давления. Давление жидкой среды в замкнутом объеме не зависит от формы сосуда, поэтому при разработке сенсоров давления такие параметры как форма и размеры часто бывают не очень существенными. Если на одну из сторон сосуда с жидкостью или газом действует внешнее давление, оно передается по всему объему без уменьшения его значения. Кинетическая теория газов утверждает, что давление является мерой полной кинетической энергии молекул. Предполагается, что давление и плотность газов связаны линейной зависимостью, т.е. увеличение давления приводит к пропорциональному росту плотности. к примеру, при температуре 0°С и давлении 1 атм плотность воздуха составляет 1.3 кг/м3, в то время как при той же температуре, но давлении 50 атм — его плотность уже будет 65 кг/м3, т.е. в 50 раз больше. В отличие от газов плотность жидкостей мало меняется в широком диапазоне давлений и температур. к примеру, для воды при температуре 0°С и давлении 1 атм плотность составляет 1000 кг/м3, в то время как при той же температуре и давлении 50 атм — плотность равна 1002 кг/м1, а при температуре 100°С и давлении 1 атм — плотность равна 958 кг/м3. Избыточное давление — это давление газа, превышающее давление окружающей среды. В противоположном случае — речь идет о вакууме. Понятие давления первоначально основывалось на работе Евангелиста Торричелли, который нето время был учеником Галилея. Поставив в 1643 году эксперимент с блюдцами, заполненными ртутью, он сделал вывод, что атмосфера оказывает давление на Землю. Другой великий физик Блэйз Паскаль в 1647 году вместе со своим зятем Перье провели еще один опыт: они измеряли высоту ртутного столба у подножия и на вершине горы Puy de Dome. При этом они обнаружили, что давление действующее на столбик ртути зависит от высоты подъема. Свой прибор, который они использовали в этом эксперименте, Паскаль назвал барометром. В 1660 году Роберт Бойль сформулировал закон: «Для заданной массы воздуха при известной температуре произведение давления на объем является постоянной величиной». В 1738 году Даниэль Бернулли разработал теорию динамического давления газов, из той аналитическим способом можно вывести закон Бойля. По сути Бернулли опередил закон Шарля-Гей-Люссака, сформулировав следующее утверждение: «При нагреве газа в постоянном объеме его давление увеличивается». Давление называется относительным, когда его измеряют относительно давления окружающей среды, и абсолютным — когда оно измеряется по отношению к нулевому давлению. Давление среды может быть стационарным, когда жидкая среда находится в покое, или динамическим, когда оно относится к жидкостям в движении..
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
