Определение
Атмосфера - это оболочка из воздуха, которая окружает Землю. Ее толщина несколько тысяч километров.
В результате действия силы тяжести верхние слои воздуха сжимают нижние. Слой воздуха, находящийся около Земли испытывает наибольшее сжатие. В соответствии с законом Паскаля, этот слой атмосферы передает давление, которое производится на него по всем направлениям. В результате чего поверхность Земли и все объекты, находящиеся на ней испытывают давление всей толщины воздуха. Давление, которое производит атмосфера на все тела, называется атмосферным давлением. Человек не замечает давления атмосферы, так как давление внутри равно давлению снаружи.
Паскали (Па) - единицы измерения атмосферного давления.
Как и для любого другого вида давления, паскали (Па) - единицы измерения атмосферного давления.
Вычислить величину атмосферного давления по формуле для нахождения давления столба жидкости не представляется возможным. Для подобного расчета следует знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но четко определённой границы у атмосферы нет, а плотность воздуха изменяется с высотой. Атмосферное давление находят экспериментально. Хорошо известен опыт Торричелли по измерению давления атмосферы. Ученый брал трубку из стекла длиной в 1 метр, запаянную с одного конца. Наполнял ее ртутью. Плотно закрывал открытый конец трубки, переворачивал ее опускал открытый конец в сосуд со ртутью, открывал его. Часть рту вылилась, но часть оставалась в трубке. Измерялась высота столба оставшейся ртути. Получалось, что она равна примерно 760 мм. Торричелли высказал предположение, что атмосфера оказывает давление на поверхность ртути в чашке. Ртуть в чашке и трубке находится в равновесии, значит давление столба ртути равно давлению атмосферы. При увеличении атмосферного давления увеличивалась высота вертикального столбика ртути. В рассматриваемом случае логично за единицу давления принять один миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.).
И так, паскаль и миллиметр ртутного столба - единицы измерения атмосферного давления. Используя формулу для вычисления давления ($p$) столба жидкости:
где $\rho $ - плотность жидкости (у нас ртути $\rho =13600\ \frac{кг}{м^3}$), $g$ - ускорения свободного падения; $h$ - высота столбика жидкости (у нас ртути). Получаем, что давление, которое оказывает столб ртути в 1 мм равно:
Следовательно:
Нормальным считают давление атмосферы равным 760 мм рт. ст. или 1013 гПа (гПа - гектопаскаль).
Если трубку Торричелли снабдить вертикальной шкалой, то получится простейший ртутный барометр, который можно использовать для измерения атмосферного давления.
Существует внесистемная единица измерения давления, которая называется атмосферой, это давление на поверхности Земли на уровне Мирового океана. Различают техническую атмосферу ($p=98066,5\ Па$) и физическую атмосферу ($p=101325\ {\rm Па}.$).
Иногда используют внесистемную единицу измерения давления бар. Нормальное атмосферное давление равно:
Используют и метры водяного столба (м.вод.ст.) для измерения давления, в том числе атмосферного, при этом:
Мы получили: паскали, миллиметры ртутного столба, метры водяного столба, бары - единицы измерения атмосферного давления.
Примеры задач с решением
Пример 1
Задание. При температуре $t_1=$300С барометр показывал атмосферное давление $p_1=$730 мм рт.ст. При температуре $t_2=$-300С показания барометра были: $p_2=$780 мм рт. ст. Найдите отношение плотности воздуха при данных температурах ($\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}$). Считайте при заданных условиях воздух идеальным газом.
Решение. За основу решения задачи примем уравнение Менделеева - Клапейрона:
Выразим плотность воздуха из (1.1) для первого и второго состояний:
\[{\rho }_1=\frac{p_1\mu }{RT_1};;{\rho }_2=\frac{p_2\mu }{RT_2}\ \ \left(1.2\right).\]
Найдем отношение плотностей:
\[\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}=\frac{p_2\mu RT_1}{p_1\mu RT_2}=\frac{p_2T_1}{p_1T_2}.\]
Для вычисления отношения плотностей следует заданные температуры перевести, используя соотношение:
тогда $T_1=303\ К;;\ T_2=243\ К.$ Давление переводить в единицы системы СИ не обязательно, так как в числителе и знаменателе будет стоять один и тот же множитель. Проведем вычисления:
\[\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}=\frac{780\cdot 303}{730\cdot 243}\approx 1,33.\]
Ответ. $\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}\approx 1,33$
Пример 2
Задание. Барометр анероид показывает, что атмосферное давление равно 101300 Па. Какова высота столба ртути, установленной вертикально (рис.1)?
Решение. Барометр анероид показывает нормальное атмосферное давление $p=$101300 Па. Так как жидкость в трубке и чашке находится в состоянии равновесия, следовательно, давление столбика ртути в трубке равно давлению, которое атмосфера оказывает на поверхность ртути в чаше, это означает, что давление столбика ртути в трубке равно $p=$101300 Па, исходя из формулы:
Выразим высоту столика ртути в трубке:
Плотность ртути равна $\rho =13600\ \frac{кг}{м^3}$, $g=9,8\ \frac{м}{с^2}$, вычислим высоту столба ртути:
Ответ. $h=760$ мм
Для обозначения водонепроницаемости часов разные производители используют различные обозначения и стандарты. Некоторые производители водонепроницаемых часов используют обозначения в барах (бар), другие в метрах, третьи в атмосферах. Также существует множество стандартов ISO определяющие водостойкость и водонепроницаемость не только часов, но и других приборов. Разобраться со всеми этими тонкостями поможет данная статья.
Для начала разберемся в единицах измерения водонепроницаемости
Бар
Бар - международное обозначение: bar. Термин происходит от греческого слова βάρος , что значит тяжесть. Бар - это внесистемная единица измерения давления, то есть она не входит ни в одну систему измерения. Величина бара примерно равна одной атмосфере. Тоесть, давление "один бар" - это тоже самое что и давление в одну атмосферу.
Атмосфера
Ну тут все понятно из названия, и, возможно, из школьного курса физики. Это давление равное силе с которой слой воздуха над землей давит на саму землю. В природе давление конечно постоянно меняется, но в физике принято считать что давление в одну атмосферу равно давлению в 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). Сокращенно давление в атмосферах обозначается как "атм" или "atm".
М или метры
Чаще всего водонепроницаемость часов обозначается в метрах, но это не те метры на которые можно нырять под воду. Это эквивалент давления измеряемого водяным столбом. Так например на глубине в 10 метров вода будет давить с силой в одну атмосферу. То есть, значение давления в 10м равно давлению в одну атмосферу.
Итак, существуют различные системы обозначения водозащищенности часов - в метрах, барах и атмосферах. Но все они обозначают примерно одно и то же: 1 бар равен 1 атмосфере и примерно равняется погружению на 10 метров.
1 bar = 1 atm = 10 m
Стандарты водонепроницаемости часов
Существует множество различных стандартов по которым определяется водонепроницаемость часов и других электронных устройств (например телефонов). Водонепроницаемые часы очень популярны среди туристов, альпинистов и любителей экстремального отдыха.
Стандарт водонепроницаемости часов ISO 2281 (ГОСТ 29330)
Этот стандарт был принят в 1990 году для стандартизации водонепроницаемости часов. Он описывает процедуру проверки водонепроницаемости часов при тестовых испытаниях. В стандарте указаны требования к давлению воды, или воздуха, при которых часы должны сохранить свою герметичность и работоспособность. Однако в стандарте указано, что оно может проводится выборочно. Это значит, что не все часы производящиеся по данному стандарту, проходят обязательную проверку на водонепроницаемость - производитель может выборочно проверить отдельные экземпляры. Этот стандарт используется для часов, специально не предназначенных для ныряния или плавания, а только для часов для ежедневного использования с возможными кратковременными погружениями в воду.
Тестирование часов по этому стандарту водонепроницаемости состоит из следующих шагов:
- Погружение часов в воду на глубину 10 см на один час.
- Погружение часов в воду на глубину 10 см с давлением водяного потока силой 5 N (ньютонов) перпендикулярно к кнопкам или к заводной головке в течение 10 минут.
- Погружение часов в воду на глубину 10 см с изменением температуры между 40°C, 20°C и снова 40°C. При каждой температуре часы находятся в течении пяти минут, переход между температурами не более пяти минут.
- Погружение часов в воду в барокамере и воздействию на них их номинального давления на которое они рассчитаны в течении 1 часа. Не допускается появление конденсата внутри часов и проникновение воды внутрь корпуса.
- Проверка часов с превышением номинального давления на 2 атм.
Ну и дополнительные проверки, напрямую не связанные с водонепроницаемостью часов:
- Часы не должны показать обтекаемость превышающую 50 μg/мин
- Тест ремешка не требуется
- Тест на коррозию не требуется
- Тест на отрицательное давление не требуется
- Тест на сопротивляемость магнитным полям и ударам не требуется
Стандарт ISO 6425 - часы для дайвинга и погружений под воду
Этот стандарт был разработан и принят в 1996 году, и предназначен специально для часов, к которым предъявляются повышенные требования по водонепроницаемости, например часы для дайвинга, подводной охоты и других видов работ под водой.
Все часы произведенные по стандарту ISO 6425 в обязательном порядке проходят проверку на водонепроницаемость. То есть в отличии от стандарта ISO 2281, где только отдельные экземпляры часов проверяются на водонепроницаемость, в стандарте ISO 6425 - абсолютно все часы проверяются на заводе перед продажей.
Причем проверка также выполняется с превышением расчетных показателей на 25%. То есть часы, рассчитанные на погружения до 100 метров, будут проверять при давлении как на глубине 125 метров.
По стандарту ISO 6425 все часы должны пройти следующие тесты на водонепроницаемость:
Длительное нахождение под водой. Часы погружаются в воду на глубину 30 см, на 50 часов. Температура воды может меняться от 18°C до 25°C. Все механизмы должны продолжать функционировать, внутри часов не должен появляться конденсат.
Проверка на образование конденсата в часах. Часы нагреваются до температуры 40°C - 45°C. После этого на стекло часов льется холодная вода в течении 1 минуты. Часы, у которых на стекле образуется конденсат на внутренней поверхности стекла, должны быть уничтожены.
Сопротивление заводных головок и кнопок повышенному давлению воды. Часы помещаются воду и на них создается давление в воде на 25% выше номинальной водостойкости. В течении 10 минут в таких условиях, часы должны сохранить герметичность.
Длительное нахождение в воде под давлением превышающим расчетное на 25%, в течении двух часов. Часы должны продолжать работать, сохранить герметичность. на стекле не должен образовываться конденсат.
Погружение в воду на глубину 30 см с изменением температуры воды от 40°C до 5°C и снова 40°C. Время перехода от одного погружения до другого не должно превышать 1 мин.
Превышение расчетного давления на 25% обеспечивает запас прочности для предотвращения промокания при динамическом увеличение давления или изменении плотности воды, например морская вода на 2 - 5 % плотнее чем пресная.
Часы прошедшие тестирование ISO 6425 маркируются надписью DIVER"S WATCH L M. Буква L отображает глубину погружения в метрах, гарантированную производителем.
Таблица водонепроницаемости часов Water Resistant
| Водонепроницаемость часов (Water Resistant) | Назначение | Ограничения |
| Water Resistant 3ATM или 30m | для повседневного использования. Выдержат небольшой дождь и попадание брызг | не подходят для принятия душа, купания, ныряния. |
| Water Resistant 5ATM или 50m | Выдержат кратковременное погружение в воду. | плавать не рекомендуется. |
| Water Resistant 10ATM или 100m | Водные виды спорта | не использовать для дайвинга и ныряния |
| Water Resistant 20ATM или 200m | Профессиональное занятие водным спортом. Ныряние с аквалангом. | продолжительность нахождения под водой не более 2 часов |
| Diver’s 100m | Минимальное требование ISO 6425 для ныряния с аквалангом | Такую маркировку носят устаревшие часы. Не подходят для длительного ныряния. |
| Diver’s 200m или 300m | Подходят для ныряния с аквалангом | Типичная маркировка для современных часов для ныряния. |
| Diver’s 300+m для ныряния с газовой смесью в акваланге. | Подходят для длительного ныряния с аквалангом с газовой смесью в акваланге. | Имеют дополнительную маркировку DIVER’S WATCH L M или DIVER’S L M |
Стандарт водостойкости IP
Стандарт IP принятый для различных электронных устройств, в том числе и умных смарт часов регламентирует два показателя: защита от попадания пыли и защита от попадания жидкости. Маркировка по данному стандарту имеет вид IPXX, где вместо «X» находятся цифры, обозначающие степень защиты от попадания пыли и воды внутрь корпуса. За цифрами могут следовать один или два символа, несущие вспомогательную информацию. Например, спортивные часы со степенью защиты IP68 являются пыленепроницаемым устройством, выдерживающим длительное погружение в воду под давлением.
Первая цифра в коде IPXX обозначает уровень защиты от проникновения пыли. В спортивных GPS-трекерах и умных часах, как правило используются самые высокие уровни пылезащиты:
- 5 пылезащищенные, некоторое количество пыли может проникнуть внутрь корпуса, однако это не нарушает работу устройства.
- 6 пыленепроницаемые, пыль не попадает внутрь устройства.
Вторая цифра в коде IPXX обозначает уровень водозащиты. Изменяется от 0 до 9 - чем цифра больше, тем водонепроницаемость лучше:
- 0 Нет защиты
- 1 Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства.
- 2 Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства, если его отклонить от рабочего положения на угол до 15°.
- 3 Защита от дождя. Вода льётся вертикально или под углом до 60°.
- 4 Защита от брызг, падающих в любом направлении.
- 5 Защита от водяных струй с любого направления.
- 6 Защита от морских волн или сильного водяного течения. Попавшая внутрь корпуса вода не должна нарушать работу устройства.
- 7 Кратковременное погружение на глубину до 1 м При кратковременном погружении вода не попадает в количествах, нарушающих работу устройства. Постоянная работа в погружённом режиме не предполагается.
- 8 Длительное погружение на глубину более 1 м Полная водонепроницаемость. Устройство может работать в погруженном режиме.
- 9 Длительное погружение под давлением. Полная водонепроницаемость под давлением. Устройство может работать в погруженном режиме при высоком давлении воды.
Часто встречающиеся обозначения водонепроницаемости часов
Часы, не обеспечивающие водонепроницаемость
Это часы, которые не предназначены для использования в воде. Постарайтесь не держать их во влажных местах и беречь от случайного попадания воды или брызг, действия пара и т.п.
Обратите внимание, что часы, не обеспечивающие водонепроницаемость, обычно не имеют никаких специальных обозначений на циферблате или задней крышке.
Обычная водонепроницаемость - до 30 м - 3 АТМ - 3 bar - 3 бар
На таких часах имеется надпись "WATER RESISTANT" ("водонепроницаемые"). Это означает, что часы способны выдержать статическое давление 30-метрового водяного столба (3 атмосферы), но не означает, что в них можно нырять на глубину 30 м. Смысл этой надписи в том, что часы не испортятся от попадания капель при умывании, во время дождя и т.п. Конструкция этих часов позволяет использовать их в повседневной жизни - например, при умывании или под дождем, однако в таких часах не стоит купаться, принимать ванну или мыть машину.
Обычная водонепроницаемость - до 50 м - 5 АТМ - 5 bar - 5 бар
На таких часах есть надпись "WATER RESISTANT 50M" или "50M" (или "5 bar"). Это означает, что часы способны выдержать статическое давление 50-метрового водяного столба (5 атмосфер), но не означает, что в них можно нырять на глубину 50 м. Такая водонепроницаемость позволяет работать с водой в часах. Эти часы нельзя использовать для ныряния, прыжков в воду, виндсерфинга и т.п.
Водонепроницаемость до 100 м - 10 АТМ - 10 bar - 10 бар
Часы имеют надпись "WATER RESISTANT 100M" или "100M" (или 10 bar). Это также означает, что часы выдерживают статическое давление 100-метрового водяного столба, но обратите внимание, что нырять на глубину 100 м в них нельзя. На практике эта водонепроницаемость допускает попадание воды на часы или даже погружение часов в воду, но не позволяет часам выдерживать давление воды при купании в бассейне или в море, где на часы могут попасть волны.
Водонепроницаемость до 200 м - 20 АТМ - 20 bar - 20 бар
Часы с такой водонепроницаемостью называются "дайверскими" ("часами для ныряльщиков"). В этих часах можно безбоязненно купаться в море или в бассейне, однако необходимо с осторожностью принимать душ под давлением или заниматься прыжками в воду. Кроме того, лучше избегать купания в горячей воде, потому что под ее действием может испортиться смазочное масло внутри часов.
Обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха - падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.
Измерение атмосферного давления.
измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.
1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.
2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.
Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления . Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.
Каким бывает атмосферное давление.
Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина - 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане "Ненси", а максимальная - 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.
Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря - 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км - в 8 раз, 20 км - в 18 раз.
В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом - минимальную.
Постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит - низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.
Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах - повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления - пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.
Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы "разрывается": сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления - Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это - Азиатский минимум.
В поясе повышенного атмосферного давления - тропиках - материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:
- Северо-Атлантический (Азорский);
- Южно-Атлантический;
- Южно-Тихоокеанский;
- Индийский.
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли - образования довольно устойчивые.
Если вы задумались над новой системой отопления, или же водоснабжения, то вы волей или неволей встретитесь с таким понятием как «БАР». Лично я столкнулся, когда монтировал котел отопления. Для опытных физиков, или для тех — кто хорошо учился в школе, это аббревиатура ничего сложного не представляет и уж тем более они легко ее переведут в атмосферы, но вот если верить интернету, то других, которые не совсем все помнят из школьной программы также много! Поэтому сегодня полезная и познавательная статья, по переводу этого значения …
Начну с определения
БАР – (от греческого «baros» переводится — как тяжесть) – это внесистемная единица измерения давления. Также хочется подчеркнуть — что измеряют не только жидкость, но и другие величины, например – атмосферное давление, правда там оно идет в «миллибарах» мБАР.
Простыми словами это просто очередная аббревиатура, которая характеризует давление, и почему то многие производители взяли ее на вооружение в своих системах, как мне кажется, чтобы различать с другими устройствами.
Такие разные внутри
А знаете ли вы что — сейчас в России применяют две категории единиц, которые подразумеваются под «БАР».
- Применяемая в физической системе единиц – сантиметр, грамм, секунда, сокращенно СГС. Определение – 1ДИН/см2, где ДИН – измерение силы (применительно к физике).
- Более распространенная единица, многие ее называют «метеорологической» — она примерно равна одной стандартной атмосфере или 106 ДИН/см2.
Если копнуть глубже, то получаем еще больше атмосфер, например — есть техническая и физическая.
Техническая, или «измерительная», еще известна как «метрическая» – используется в основном в технических системах, равна производимой силе в 1кгс направленный перпендикулярно и равномерно, на поверхность равную 1 см2.
Физическая (нормальная) – является единицей давления на поверхности земли. Измеряется ртутным столбом при 0 градусов Цельсия. Если связать ее с баром, то получается отношение в 0,9869 атм.
Применительно на практике
Немного запутанно, но нужно было отобразить все показатели давления. Теперь давайте спустимся «с небес на землю» и определимся уже с «БАРОМ» который применяется у нас в котлах, системах водного снабжения и т.д.
Если утрировать, то все производители используют технический БАР – а он равен 1,0197 кгс/см2 или примерно 1 атмосфере.
Сейчас во многих двухконтурных котлах измерение давление именно в «БАРАХ» рекомендуемый диапазон работы от 1 до 2. То есть по сути, если перевести это получается, от одной до двух атмосфер, давление примерно такое е же, как в колесе автомобиля, только это давление воды (или антифриза) а не воздуха.
Перевод в PSI
Есть еще такое буржуйское понятие как PSI (соотношение давления газа, которое измеряется в фунтах на квадратный дюйм), по сути эти те же атмосферы, только измеряются не по нашим принятым единицам измерения. Почему многие интересуются именно этими единицами? Опять же просто – многие котлы особенно азиатские, имеют показатель именно в PSI. Поэтому внизу небольшой перевод.
1 БАР ≈ 1 АТМ (тех.) ≈ 14,5 PSI
Почему примерно равно, да потому что есть небольшая погрешность она не более 1 – 2 %.
Про отопительные котлы
Если честно, то все это рассуждение я начал ради отопительного котла, именно в современных моделях которым в своей системе нужно давление, имеют индикаторы сбоку или на цифровом дисплее.
«Зачем оно нужно?» — спросите вы. ДА все просто ребята, в есть насос который гоняет воду по системе, и чем больше давление чем ему проще это делать! Вот почему если оно падает до минимального уровня (обычно ниже 0,9 БАР), котел автоматически отключается – работать не будет.
То есть, чтобы ему нормально функционировать, нужно следить за «барами». Однако «борщить» также не стоит — если довести давление больше 2,7 БАР, то котел также отключиться (сработает защита), потому как теплообменники сделаны из меди или латуни — а это мягкий материал, его просто может разорвать! Поэтому установлены системы сброса лишнего давления.
Вот почему в обязательном порядке выносят датчик с показателем.
Ух, большая статья получилась, старался по максимуму раскрыть тему. Думаю получилось.
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.
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.
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 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 = 1,033233 ат = 101 325 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 - 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.
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.