2.3. Избыточное и вакуумметрическое давление

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