12.2 Приборы для измерения давления.

где – плотность жидкости, заполняющей сосуд и левое колено прибора (до уровня рабочей жидкости);– плотность рабочей жидкости;– разность уровней точкии рабочей жидкости в левом колене.Дифференциальный манометр применяется для измерения разности давлений. Разность давлений может быть определена путем измерения каждого из давлений в отдельности. Однако таким способом нельзя воспользоваться в тех случаях, когда разность давлений мала, а каждое из давлений велико, ибо для получения достаточно высокой точности измерения малой разности измерение каждого из больших давлений должно быть выполнено со значительно более высокой, практически недостижимой, точностью. Поэтому для измерения разности давлений применяются специальные приборы. На рис. изображена схема U-образного дифференциального манометра. Он состоит из U-образной стеклянной трубки, примерно до середины заполненной рабочей жидкостью. Под действием разности давлений рабочая жидкость в коленах перемещается. Для горизонтальной плоскости равного давления 0-0 можно записать: идно, что разность давлений по показанию манометра определяется следующим образом:

. Если точки, где измеряется давление, находятся на одном уровне, то В этом случаеИз других жидкостных приборов находят широкое применение микроманометры (пьезометры с наклонной трубкой), чашечные манометры и вакуумметры, а также дифференциальные пьезометры.

Механические приборы используются в тех случаях, когда более точные, жидкостные, не могут применяться из-за чрезмерно больших измеряемых давлений. В некоторых конструкциях механических манометров и вакуумметров используются упругие рабочие элементы (например, полые пружины, гибкие диафрагмы, сильфоны и т.п.), которые деформируются под действием давления жидкости. На схемах приведены две принципиальные схемы таких приборов.

13. Сообщающиеся сосуды. Закон Паскаля.

Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные друг с другом таким образом, чтобы жидкость свободно перетекала из одного сосуда в другой. Закон сообщающихся сосудов гласит: в открытых сообщающихся сосудах при равновесии жидкости давление на любом горизонтальном уровне одинаково. Если в открытые сообщающиеся сосуды налита одинаковая жидкость, то независимо от формы сосудов жидкость в обоих сосудах жидкость будет находится на одном уровне (рис.).

Если заполнить открытые сообщающиеся сосуды двумя несмешивающимися жидкостями, имеющими плотности и, например, ртутью и водой, то жидкость также распределится таким образом, чтобы давления этих жидкостей на любом горизонтальном уровне в обоих сосудах было одинаково. Выберем горизонтальный уровень жидкости AB, ниже которого жидкость однородна. Тогда.

Откуда следует, что Это уравнение представляет собой условие равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах. На законе сообщающихся сосудов основано действие шлюзов, фонтанов и других устройств. Французский ученыйБ. Паскальв середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля: Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует. Для иллюстрации закона Паскаля на рис. изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы:.