Допустим, что имеется сосуд, к которому присоединена U-образная трубка с какой-нибудь жидкостью (рис 2.1).
При открытом сосуде давление внутри него будет, очевидно, равно давлению окружающей среды, или атмосферному давлению (), и в этом случае жидкость в обоих коленах U-образной трубки будет находиться на одном уровне по закону сообщающихся сосудов.
Если абсолютное давление в сосуде увеличить, то часть жидкости из левого колена трубки вытеснится в правое, вследствие чего образуется разность уровней. Теперь абсолютное давление в сосуде будет уравновешиваться давлением атмосферного воздуха () и избыточным давлением (), создаваемым столбом жидкости высотой (). Поэтому можно записать:
, (2.4)
откуда
. (2.5)
В термодинамических уравнениях всегда используют значение абсолютного давления в сосуде, так как именно оно является параметром состояния тела. Избыточное давление не является параметром состояния, так как его значение зависит от давления окружающей среды. Избыточное давление измеряется манометром, и поэтому часто еще называется манометрическим.
Рис. 2.1. Схема опыта для демонстрации избыточного давления
Теперь понизим абсолютное давление в сосуде так, чтобы оно стало меньше атмосферного (рис. 2.2). Тогда часть жидкости перейдет из правого колена в левое. Давление будет уравновешиваться абсолютным давлением изнутри () и давлением (), создаваемым столбом жидкости , и поэтому
(2.6)
или
, (2.7)
где – разность давления окружающей среды и абсолютного давления в сосуде, которое измеряется вакуумметром и называется вакуумметрическим.
Рис. 2.2. Схема опыта для демонстрации вакуумметрического давления
При измерении давления высотой ртутного столба следует иметь в виду, что показания прибора зависят не только от давления измеряемой среды, но и от температуры ртути, так как с изменением температуры изменяется и ее объем.
Например, при температуре выше 0 oС высота столба ртути будет больше, чем при том же давлении и температуре ртути 0 oС. При температуре ниже 0 oС наблюдается обратное соотношение. Это следует учитывать при измерении давления ртутным манометром путем введения поправок, которые приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1 Поправки при измерении давления ртутным манометром
Температура столба ртути, oС |
Поправка в мм на 1 м рт. ст. |
Температура столба ртути, oС |
Поправка в мм на 1 м рт. ст. |
0 |
0 |
20 |
3,45 |
5 |
0,87 |
25 |
4,31 |
10 |
1,73 |
30 |
5,17 |
15 |
2,59 |