Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.
Очень важным показателем состояния организма человека является давление крови.
Это давление, с которым кровь действует на стенки кровеносных сосудов. Значение кровяного давления показывает разницу между давлением крови в сосудах и атмосферное давление. Причины возникновения давления — сокращения желудочков сердца и сопротивление стенок сосуда.
Рис. (1). Давление крови
В разных сосудах давление отличается, поэтому кровь может двигаться по кровяному руслу. Ток крови направлен в ту область, где давление меньше.
Наиболее высокое давление крови в аорте ((120) мм рт. ст.). При движения крови по сосудам оно становится всё меньше и достигает самого низкого значения в полых венах.
Если давление крови резко снижается (например, при больших потерях крови), то органы не получают необходимое количество питательных веществ и кислорода. Состояние человека ухудшается: появляется слабость, сонливость, нарушается внимание и память. При низком давлении человек может потерять сознание, а без своевременной медицинской помощи — даже погибнуть.
Если кровяное давление повышается, то это тоже очень опасно. При резком увеличении давления тонкие стенки кровеносных сосудов могут разрушиться, и тогда происходит кровоизлияние.
Измеряют кровяное давление с помощью специального прибора — тонометра.
Рис. (2). Измерение давления тонометром
Нормальным у взрослого человека считается давление (120) мм рт. ст. на (70)–(80) мм рт. ст.. Первое значение (максимальное давление) определяется при сокращении сердца, а второе ((минимальное давление) — при его расслаблении.
Рис. (3). Прибор для измерения пульса и давления
Стойкое повышение артериального давления у человека называют гипертонией, а стойкое понижение — гипотонией.
Скорость тока крови — важная характеристика кровообращения.
В разных участках кругов кровообращения скорость движения крови различается. Она зависит от суммарного просвета сосудов и от сопротивления, которое оказывают стенки этих сосудов.
Самая большая скорость движения крови в аорте — примерно (0,5) м/с.
Поперечное сечение капилляров намного больше сечения аорты, поэтому в них скорость тока крови самая низкая — всего (0,5)–(1,2) мм/с. Низкая скорость движения крови по капиллярам обеспечивает обмен газов и веществ между кровью и тканями: успевает произойти диффузия кислорода и питательных веществ из крови в ткани, а продуктов обмена и углекислого газа — из тканей в кровь.
Суммарный просвет вен меньше, чем капилляров, поэтому скорость движения крови в них возрастает и в полых венах составляет около (0,2) м/с.
Перераспределение крови в организме
Количество веществ, поступающих в органы, определяется интенсивностью их деятельности. К тем органам, которым для выполнения работы нужно больше кислорода и питательных веществ, поступает больше крови. Так, при занятиях спортом приток крови к мышцам увеличивается, а к внутренним органам на какое-то время уменьшается. В нашем организме кровь постоянно перераспределяется: к активно работающим органам её поступает больше, а к другим — меньше.
Увеличение или уменьшение объёма крови, поступающей к органу, происходит из-за изменения просвета кровеносных сосудов. Просвет сосудов изменяется рефлекторно (нервная регуляция), а также под действием некоторых веществ (гуморальная регуляция).
Рис. 1. Давление крови. https://image.shutterstock.com/z/stock-vector-anatomy-heart-circulation-blood-composition-with-editable-text-captions-pointing-to-different-parts-1688939827.jpg
Рис. 2. Измерение давления тонометром. https://image.shutterstock.com/image-photo/closeup-doctor-measuring-patients-blood-600w-416637259.jpg
Рис. 3. Прибор для измерения пульса и давления. https://image.shutterstock.com/image-photo/blood-pressure-600w-705180745.jpg
Алматы 2023 год
Я, Ким Сергей ученик 7 «Б» класса общеобразовательной школы №20, представляю свой доклад на тему «Давление».
1. Цель проекта
2. Введение
3. Значение слова “Давление”
4. Давление в жидкостях и газах
5. Закон Паскаля
6. Отрицательное и положительное влияние давления на человека
7. Атмосферное давление
8. Давление в теле человека
9. Давление в природе
Цель проектной работы.
Цель проектной работы – это сформировать представление об давлении. Изучить его происхождение, формы, правила поведения и меры предосторожности.
Рассмотреть какую роль играет давление в окружающем мире, где оно применяется, от чего оно зависит. Я внимательно изучил информацию из разных источников в Интернете и постарался предоставить всю информацию которую узнал в этом докладе
Я заинтересовался давлением, когда мы начали изучать эту тему на уроках физики. И тогда я подумал, давление окружает нас везде на земле, в воде и в воздухе.
Когда я катался на лыжах я встал на сугроб и не провалился, позже я встал на сугроб без лыж и провалился. И мне стало интересно: почему можно проваливаться в сугроб, стоя без лыж, а на лыжах можно скользить по любым снежным горкам? Позже подумал о корабле: Почему корабль такой большой и он не тонет? А когда я летал на самолёте, мне вдруг заложило уши. Я заинтересовался, почему мне заложило уши только в небе?
И поэтому я решил исследовать это явление.
Давление – это величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. От чего зависит давление? Давление зависит от значения силы, которая действует на поверхность. Чем больше сила, тем больше давление.
Давление зависит от площади поверхности, на которую оказывается давление. Чем больше площадь, тем меньше давление Единицей давления является паскаль (Па).
Вы видели, какие следы оставляют тяжёлые машины, трактора на земле? Такие глубокие колеи возникают как раз из- за высокого давления. Значит, в таких случаях его нужно снижать.
Зачем увеличивать давление? Попробуйте тупым ножом порезать хлеб. Чем тупой нож отличается от острого? Конечно, площадью лезвия и создаваемым давлением. Поэтому все режущие и колющие инструменты должны быть очень острыми.
Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа.
Способность газов и жидкостей передавать давление во все стороны объясняется большой хаотической подвижностью молекул, из которых они состоят.
Это утверждение называют законом Паскаля, по имени ученого, открывшего эту закономерность.
Прежде чем переходить к формулировке закона, рассмотрим опыт с шаром Паскаля.
Присоединим к трубе с поршнем полый шар со множеством небольших отверстий. Зальем в шар воду и будем давить на поршень. Давление в трубе вырастет и вода будет выливаться через отверстия, причем напор всех струй будет одинаковым.
Такой же результат получится, если вместо воды в шарике будет газ.
Это работает только с жидкостями и газами. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел.
Если молекулы жидкости и газа движутся почти свободно, то молекулы твердых тел так не умеют. Они могут лишь колебаться, немного отклоняясь от исходного положения. Именно благодаря свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях. Формулировка закона Паскаля, звучит так:
Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.
Давление часто вредит человеку и его деятельности, например: при строительстве высоких зданий необходимо учитывать давление большого веса на фундамент, поэтому его приходится укреплять и применять прочные строительные материалы, что, понятно, не удешевляет процесса строительства. Давление воды на подводные лодки, например, требует особой конструкции, чтобы субмарина не была раздавлена водой.
Но человек нашёл способы использовать силу давления для своей пользы. Где используют давление. Мы используем давление в твёрдых телах на службу человека.
Конструкция лопаты такова, что когда мы ею копаем землю, то своим весом создаём большое давление на поверхность очень маленькой площади. Чем острее заточена лопата, тем меньшее усилие нам нужно приложить, чтобы она вошла глубоко в землю.
Опыт с водой. Нальём в стакан воду, закроем листом бумаги и, поддерживая лист рукой, перевернём стакан вверх дном. Если теперь отнимем руку от бумаги, то вода из стакана не выльется. Бумага остаётся приклеенной к краю стакана. Объяснение опыта. Лист бумаги удерживает атмосферное давление, которое снаружи действует на лист с большей силой, чем вес воды в стакане.
Это и различные насосы, и сложные конструкции фонтанов с регулируемой струёй, и различные технические устройства, такие, как прессы, формующие станки и т. д.
Воздух давит на поверхность Земли – и мы говорим об атмосферном давлении. Опускаясь в морские глубины, мы испытываем давление воды.
Атмосферное давление — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере, на единицу площади поверхности по нормали к ней.
Оказывается, в теле человека тоже есть давление. Его называют «Артериальное давление».
Артериальное давление — один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объёмом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем, и сопротивлением сосудистого русла
Как и раньше упоминалось, давление твёрдых тел вычисляется по формуле, его можно увеличить или уменьшить, изменяя эти величины.
Но конечно гораздо раньше человека это научилась делать природа. В процессе эволюции выживают лишь те виды, которые лучше смогли приспособиться к окружающему миру. В животном и растительном мире встречаются как очень большие, так и очень маленькие значения давлений. Одна из основных задач – выжить, защитить себя от врагов. Острые шипы роз и кактусов, и колючки ежа и дикобраза, очень малая их площадь обеспечивает огромное давление даже при незначительной силе. Попробуйте взять в руки ежа или веточку розы – и вы сами убедитесь в этом. По такому же принципу устроены острые зубы и клыки хищников, клювы и лапы птиц. Эти приспособления не только врага устрашат, но и пищу добывать помогают. Тонкие жала комаров, ос, пчёл создают огромное давление, прокалывая кожу. Рекордсменом является комар – при укусе он создает давление до 100 млрд кПа!
Мы определили, что такое давление. Научились определять его, выяснили от чего оно и где используют
Автор материала: С. Ким (7 класс)
1. Характеристика артериального давления
Артериальное давление — один из важнейших
параметров, характеризующих работу кровеносной
системы. Давление крови определяется
объёмом крови, перекачиваемым в единицу
времени сердцем и сопротивлением сосудистого
русла. Поскольку кровь движется под влиянием
градиента давления в сосудах, создаваемого
сердцем, то наибольшее давление крови
будет на выходе крови из сердца (в левом
желудочке), несколько меньшее давление
будет в артериях, ещё более низкое в капиллярах,
а самое низкое в венах и на входе сердца
(в правом предсердии). Наибольшее падение
давления крови происходит в мелких сосудах:
артериолах, капиллярах и венулах. Артериальное
давление меняется циклически в соответствии
с сердечным циклом: в момент сокращения
сердца и выброса крови из него (систола)
артериальное давление максимально (систолическое
давление), в момент расслабления сердца
(диастола) давление минимально (диастолическое
давление). По мере продвижения крови по
сосудистому руслу амплитуда колебаний
давления крови спадает, венозное и капиллярное
давление мало зависят от фазы сердечного
цикла.
Характеристика
артериального давления
Различают систолическое (максимальное)
давление, диастолическое (минимальное)
и пульсовое давление.
Систолическое давление – это
давление в период систолы сердца, когда
оно достигает наибольшей величины на
протяжении сердечного цикла.
Диастолическое давление – это
давление к концу диастолы сердца, когда
оно достигает минимальной величины на
протяжении сердечного цикла (в период
покоя).
Систолическое давление отражает
работу сердца (левого желудочка), диастолическое
давление – состояние (величину) тонуса
периферических сосудов.
Разница между систолическим
и диастолическим давлением называется
пульсовым давлением.
Измерение АД можно проводить
прямым и непрямым методами. Прямой метод
предполагает введение датчика манометра
непосредственно в кровяное русло. Этот
метод применяют при катетеризации с целью
определения давления в крупных сосудах
или полостях сердца. В повсе-дневной практике
АД измеряют непрямым аускультативным
методом, предложенным в 1905 г. русским
хирургом Николаем Сергеевичем Коротковым,
с использованием сфигмоманометра (аппарата
Рива-Роччи, также называемого тонометром).
В современных научных эпидемиологических
исследованиях используются ртутные сфигмоманометры
с так называемым «плавающим нулём», позволяющим
нивелировать влияние атмосферного давления
на результаты измерения.
Сфигмоманометр состоит из
ртутного или чаще пружинного манометра,
соединённого с манжетой и резиновой грушей
(рис. 13-3). Поступление воздуха в манжету
регулируется специ-альным вентилем, позволяющим
удерживать и плавно снижать давление
в манжете. АД измеряется силой сопротивления
пружины (в мм рт. ст.), которая передаётся
стрелке, движущейся по циферблату с нанесёнными
миллиметровыми делениями.
1. Измерение АД проводят в
положении человека лёжа или
сидя на стуле. В последнем
случае пациент должен сесть
на стул с прямой спинкой, опереться
спиной на спинку стула, расслабить
ноги и не скрещивать их, руку
положить на стол. Опора спины
на стул и расположение руки
на столе исключают подъём
АД из-за изометрического мышечного
сокращения.
2. Измерять АД рекомендуется
через 1-2 ч после приёма пищи
и не ранее чем через 1 ч после
употребления кофе и курения.
3. Манжета (внутренняя резиновая
её часть) сфигмоманометра должна
охватывать не менее 80% окружности
плеча и покрывать 2/3 его длины.
4. Необходимо произвести не менее
трёх измерений с интервалом
не менее чем в 5 мин. За величину
АД принимают среднее значение,
вычисленное из полученных за два последних
измерения. Техника измерения АД (рис.
13-4):
1. Предложить пациенту принять
удобное положение (лёжа или сидя
на стуле); рука его должна лежать
свободно, ладонью вверх.
2. Наложить пациенту на плечо
манжету сфигмоманометра на уровне
его сердца (середина манжеты
должна примерно соответствовать
уровню четвёртого межреберья) таким
образом, чтобы нижний край манжеты (с
местом выхода резиновой трубки) находился
примерно на 2-2,5 см выше локтевого сгиба,
а между плечом больного и манжетой можно
было бы провести один па-лец. При этом
середина баллона манжеты должна находиться
точно над пальпируемой артерией, а расположение
резиновой трубки не должно мешать аускультации
артерии.
Неправильное наложение манжеты может
привести к искусственному изменению
АД. Отклонение положения середины манжеты
от уровня сердца на 1 см приводит к изменению
уровня АД на 0,8 мм рт. ст.: повышению АД
при положении манжеты ниже уровня сердца
и, наоборот, понижению АД при положении
манжеты выше уровня сердца.
3. Соединить трубку манжеты с
трубкой манометра при использовании
ртутного (наиболее точного) манометра.
4. Установив пальцы левой руки
в локтевую ямку над плечевой
артерией (её находят по пульсации),
правой рукой при закрытом
вентиле сжиманием груши в
манжету быстро накачать воздух
и определить уровень, при котором
исчезает пульсация плечевой
артерии.
5. Приоткрыть вентиль, медленно
выпустить воздух из манжеты,
установить фонендоскоп в локтевую
ямку над плечевой артерией.
6. При закрытом вентиле сжиманием
резиновой груши в манжету
быстро накачать воздух до
тех пор, пока по манометру
давление в манжете не превысит
на 20-30 мм рт. ст. тот уровень, при котором
исчезает пульсация на плечевой артерии
(т.е. несколько выше величины предполагаемого
систолического АД).
Если воздух в манжету нагнетать медленно,
нарушение венозного оттока может вызвать
у пациента сильные болевые ощущения и
«смазать» звучность тонов.
7. Приоткрыть вентиль и постепенно
выпускать (стравливать) воздух из
манжеты со ско-ростью 2 мм рт. ст.
в 1 с (замедление выпускания воздуха занижает
значения АД), проводя при этом выслушивание
(аускультацию) плечевой артерии.
8. Отметить на манометре значение,
соответствующее появлению первых
звуков (тонов Короткова, обусловленных
ударами пульсовой волны), систолическое
АД; значение манометра, при котором
звуки исчезают, соответствует диастолическому
АД.
9. Выпустить весь воздух из
манжетки, открыв вентиль, затем
разъединить стык резиновых трубок
и снять манжету с руки пациента.
10. Занести полученные величины
АД в температурный лист в
виде столбиков красного цвета
соответственно шкале АД. Значение
АД округляют до ближайших 2 мм
рт. ст.
АД можно измерять также осциллографическим
методом (существуют специальные отечественные
приборы для измерения АД этим методом),
который позволяет, кроме показателей
АД, оценить ещё и состояние сосудистой
стенки, тонус сосудов, скорость кровотока.
При компьютерной обработке сигнала при
этом также высчитываются величины ударного,
минутного объёмов сердца, общего периферического
сосудистого сопротивления и, что важно,
их соответствие друг другу.
Нормальный уровень систолического АД
у взрослого человека колеблется в пределах
100-139 мм рт. ст., диастолического – 60-89 мм
рт. ст. Повышенным АД считают с уровня
140/90 мм рт. ст. и выше (артериальная гипертензия,
или артериальная гипертония), пониженным
– менее 100/60 мм рт. ст. (артериальная гипотензия).
Резкое повышение АД называют гипертоническим
кризом, который, помимо быстрого повышения
АД, проявляется сильной головной болью,
голо-вокружением, тошнотой и рвотой.
Измерение
на ногах
В клинике иногда приходится
прибегать к измерению давление на бедренной
артерии. Исследование выполняется в положении
больного на животе. Манжету наклаывают
на нижнюю треть бедра, непосредственно
выше подколенной ямки. Раструб фонендоскопа
устанавливают в подколенной ямке, в проекции
подколенной артерии. Методика измерения
та же, что и на плече.
Давление на ногах в норме выше
на 20-30 мм. рт. ст., чем давление, измеренное
на руках.
Артериальное давление и артериальный
пульс в свою очередь является важными
характеристиками состояния кровообращения.
Артериальный пульс — это механические
колебания стенки артериальных сосудов,
которые предопределены изгнанием крови
из желудочков. Пульсовые колебания отображают
как состояние сосудистой стенки артериальных
сосудов (прежде всего) так и насосную
функцию сердца. Пульс связан с движением
сосудистой стенки, а не крови в сосуде.
Артериальное давление — это давление
крови на стенки сосудов. Измерение артериального
давления является важным диагностическим
методом. Этот показатель отображает силу
сокращения сердца, прилив крови в артериальную систему, сопротивление
и эластичность периферических сосудов.
Поэтому, изучение основных механизмов
возникновения и свойств этих параметров
играет важную диагностическую роль.
1. Емелинов
Н.М. Практикум по медицине. – СПб.: Питер,
2004.-300с.
2. Емельянов Ю.Н. Гражданская оборона.
– Л.: ЛГУ, 1985. – 180 с.
3. Еров А.Д. Первая медицинская помощь
// – М.: МГУ, 2000. – 350 с.
Давление
является одним из важнейших параметров
химико-технологических процессов. От
величины давления часто зависит правильность
протекания процесса химического производства.
Под давлением в общем случае понимают
предел отношения нормальной составляющей
силы к площади, на которую действует сила.
При равномерном распределении сил давление
равно частному от деления нормальной
составляющей силы давления на площадь,
на которую эта сила действует. Величина
единицы давления зависит от выбранной
системы единиц.
Различают абсолютное и избыточное давление.
Абсолютное давление Pа — параметр состояния
вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное
давление ри представляет собой разность
между абсолютным давлением Pа и барометрическим
давлением Рб (т. е. давлением окружающей
среды):
Ри = Ра — Рб.
Если абсолютное давление
ниже барометрического, то
РВ = Рб — Ра,
где Pв — разрежение.
Единицы измерения
давления: Па (Н/м2); кгс/см2; мм вод. ст.;
Целью моей работы является
изучение приборов для измерения давлений.
Задача – рассмотреть основные характеристики
и виды барометров, манометров и вакуумметров.
Глава 1. Барометры
Барометр (от греческих слов «тяжесть»
и «измеряю») – это прибор для измерения
атмосферного давления, а поскольку погода
на улице связана с атмосферным давлением,
то можно смело говорить о барометре, как
о предсказателе погоды. Изобретен барометр
был еще в 1644 году итальянцем, учеником
Галилея, Эванджелистом Торричелли. И
вот уже несколько веков барометр с успехом
используется в различных отраслях науки
и техники, а также в быту.
Барометры бывают жидкостные и анероиды
(т.е. безжидкостные). И принцип их работы
в целом одинаков. Только в первом случае
барометрическое давление фиксируется
по изменению в сосуде уровня жидкости,
на которую давит атмосфера, а во втором
– по деформации герметичного металлического
гофрированного контейнера, в котором
создано разряжение. При повышении атмосферного
давления контейнер немного сжимается,
а при понижении – распрямляется. Изменение
геометрии контейнера через рычажную
систему передается на стрелку.
В быту в основном используют барометр
анероид, т.к. он более компактен. Но более
точными считаются жидкостные, а именно,
ртутные барометры. Недаром измерение
атмосферного давления проводится в эквиваленте
высоты столбика ртути в ртутном барометре.
Вы, наверное, не раз слышали в прогнозе
погоды, что атмосферное давление составляет
столько-то миллиметров ртутного столба.
Даже если измерения проводились с помощью
барометра-анероида, то его показания
все равно указываются в эквиваленте столбика
ртутного барометра. Несмотря на введение
международной метрической системы измерений,
гектопаскали так и не смогли прижиться
для определения значений атмосферного
давления, как, впрочем, и бары, и старые
добрые миллиметры ртутного столба используются
по настоящий день.
С помощью показаний барометра можно
не только предсказывать погоду, но и определять
высоту над поверхностью земли. Поскольку
с ростом высоты уменьшается давление
атмосферы, то, зная величину падения барометрического
давления на разных высотах, с помощью
барометра можно определять высоту над
поверхностью земли.
Ртутный барометр показывает
атмосферное давление как высоту ртутного
столба, которую можно измерить по прикрепленной
рядом шкале. В простейшем виде (рис. 1)
он представляет собой наполненную ртутью
стеклянную трубку длиной ок. 80 см, запаянную
на одном конце и открытую с другого, погруженную
открытым концом в чашку (иногда называемую
цистерной) со ртутью. В барометрической
трубке нет воздуха, и пространство в ее
верхней части называется торричеллиевой
пустотой.
Рис.1. Ртутный барометр.
Чтобы сделать ртутный барометр,
нужно сначала наполнить трубку ртутью.
Затем, закрыв открытый конец трубки, погрузить
его в ртуть, находящуюся в чашке. Стоит
отнять преграду с погруженного конца
трубки, как ртуть в трубке опустится настолько,
что давление ее столба уравновесится
атмосферным давлением, действующим на
поверхность ртути в чашке. После этого
атмосферное давление можно измерить
как высоту h столба ртути,
который оно уравновешивает. При изменении
атмосферного давления высота столба
будет изменяться. Среднее атмосферное
давление равно 760 мм рт.ст. (1 мм рт.ст. =
133,3 Па).
В анероиде (рис. 2) жидкости нет (греч.
«анероид» – «безводный»). Он показывает
атмосферное давление, действующее на
гофрированную тонкостенную металлическую
коробку, в которой создано разрежение.
При понижении атмосферного давления
коробка слегка расширяется, а при повышении
– сжимается и воздействует на прикрепленную
к ней пружину. На практике часто используется
несколько (до десяти) анероидных коробок,
соединенных последовательно, и имеется
рычажная передаточная система, которая
поворачивает стрелку, движущуюся по круговой
шкале, проградуированной по ртутному
барометру. Как и у сифонного ртутного
барометра (рис. 1), на шкале анероида могут
быть сделаны надписи («дождь», «переменно»,
«ясно», «очень сухо»), указывающие на
погодные условия.
Анероид меньше ртутного барометра, и
его показания легче снимать. Им можно
пользоваться в экспедиционных условиях,
на морских судах, самолетах и пр. Если
к его стрелке прикрепить перо, то он будет
записывать показания. Такие барографы,
т.е. анероиды, регистрирующие барометрическое
давление, имеются на всех метеостанциях.
Глава 2. Манометры
При проектировании и эксплуатации
систем отопления наиболее важным показателем
и параметром является давление теплоносителя.
При нормальном давлении, находящемся
в пределах гидравлического графика, рабочий
процесс идет без нарушений, теплоноситель
доходит до самых отдаленных точек системы
отопления. При превышении давления выше
критической точки возникает опасность
разрыва трубопроводов. При понижении
давления ниже допустимого возникает
угроза кавитации –
образования пузырьков воздуха, приводящих
к коррозии и разрушению трубопроводов.
Для того, чтобы удерживать показатели
давления на требуемом уровне, нужно постоянно
за ними наблюдать. Именно для этого и
применяются манометры – приборы, которые
это самое давление измеряют.
Основная классификация манометров
ведется по критерию принципа измерения
давления. Применение какого-либо конкретного
из видов манометров обуславливается
особенностями технологического процесса,
сферой использования, а также возможностью
применения в тех или иных условиях. Всего
имеется пять видов данных приборов:
– электроконтактные манометры
(ЭКМ);
Из всех приведенных выше видов
приборов для измерения давления самыми
простыми являются жидкостные манометры.
Они представляют собой U-образную стеклянную
трубку, заполненную до половины жидкостью
и снабженной шкалой обычно в миллиметрах
и паскалях. Уровень жидкости в трубке
обязательно должен находиться напротив
нулевой отметки шкалы. Если один конец
трубки соединить с местом измерения давления
газа, а второй конец трубки оставить открытым,
то жидкость в первой трубке опустится,
а во второй – поднимется. Разность уровней
жидкостей относительно нуля будет величиной,
определяющей давление в миллиметрах
столба жидкости. Причем площадь сечения
трубки никоим образом не будет влиять
на показания прибора. Жидкостные U-образные
манометры применяются для измерения
низкого давления с диапазонами показаний
100, 160, 250, 400, 600 и 1000 миллиметров столба
жидкости. При заполнении трубки водой
отсчет ведется в миллиметрах водяного
столба (мм в.ст.), ртутью – в миллиметрах
ртутного столба (мм рт.ст.). При заполнении
жидкостных U-образных ртутных манометров
необходимо поверх ртути в обе трубки
налить 8-10 мм воды или технического масла
во избежание попадания паров ртути в
помещение.
Рис. 3. Жидкостный
манометр
Наиболее широкое применение
среди приборов для измерения давления
нашли пружинные манометры. Их достоинства
в том, что они просты по конструкции, надежны
и пригодны для измерения давления среды
в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от
0,1 до 4000 бар).
Чувствительным элементом пружинного
манометра является полая изогнутая трубка
эллипсоидного или овального сечения,
деформирующаяся под действием давления.
Один конец трубки запаян, а второй соединен
со штуцером, через который соединяется
со средой, в которой измеряется давление.
Закрытый конец трубки соединен с передаточным
механизмом, смонтированным на стойке,
который состоит из поводка, зубчатого
сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра.
Для устранения мертвого хода между зубцами
сектора и шестеренки служит спиральная
пружина. Шкала проградуирована в единицах
давления (паскаль или бар) и стрелка показывает
непосредственную величину избыточного
давления измеряемой среды. Механизм манометра
помещен в корпус. Измеряемое давление
поступает внутрь трубки, которая под
действием этого давления стремится распрямиться,
так как площадь наружной поверхности
больше площади поверхности внутренней.
Перемещение свободного конца трубки
через передаточный механизм передается
стрелке, которая поворачивается на определенный
угол. Между измеряемым давлением и деформацией
трубки существует прямолинейная зависимость
и стрелка, отклоняясь относительно шкалы
манометра, показывает величину давления.
Рис.4. Пружинный манометр.
К пружинным манометрам для
обеспечения их нормального функционирования
предъявляются следующие требования:
– на стекле или корпусе
манометра обязательно должно
быть клеймо с указанием даты
прохождения поверки. Просрочка
клейма не допускается;
– корпус манометра не
должен иметь видимых механических
повреждений, стекло манометра должно
быть без трещин, препятствующих
обзору показаний прибора;
– на шкале манометра
или на его корпусе красной
краской либо лентой должно
быть указано значение шкалы,
соответствующее максимальному
рабочему давлению;
– стрелка манометра при
посадке на «0» должна показывать
нулевое значение, не отклоняясь
более чем на половину погрешности
прибора;
– работающий манометр
должен проходить периодическую
проверку с помощью контрольного
манометра (1 раз в 6 месяцев) и ежедневную
проверку посадкой на «0».
Пружинные манометры выбирают
таким образом, чтобы показание рабочего
давления находилось во второй трети шкалы.
Класс точности манометров должен быть
2,5 для рабочего давления до 25 бар, 1,5 –
для давления более 25 бар.
Как измерить давление жидкости на поверхность твердого тела,
например давление воды на дно стакана?
Конечно, дно стакана деформируется под
действием сил давления, и, зная деформацию, мы могли
бы определить вызвавшую ее силу и рассчитать
давление; но эта деформация настолько
мала, что измерить ее непосредственно
практически невозможно. Так как судить
по деформации данного тела о давлении,
оказываемом на него жидкостью, удобно
лишь в том случае, когда деформации достаточно
велики, то для практического определения
давления жидкости пользуются специальными приборами
— манометрами, у которых деформации сравнительно
велики и легко измеримы.
Рис5. Схема устройства мембранного
манометра
Электроконтактный манометр
– это прибор, который применяется для
замеров избыточного давления различных
рабочих сред (жидкости и газы), при этом
главным критерием к рабочей среде является
исключение ее кристаллизации. Электроконтактные
манометры обеспечивают срабатывание
группы контактов для нижнего или верхнего
построечного предела, в случае перехода
давления среды через метки (стрелки пределов),
установленных на манометре. В итоге, в
зависимости от типа манометра контакты
размыкаются или замыкаются. В результате
данные коммутационные режимы можно использовать
для управления. В зависимости от типа
манометры могут быть использованы следующие
контактные группы, перечисленные в абзаце
далее.
Давление тел, жидкостей и газов
Силу, действующую перпендикулярно опоре, называют силой давления.
Давлением () называют отношение модуля силы давления, действующей на опору, к площади поверхности этой опоры: p = F / S
В СИ единица давления носит название паскаль (Па): 1 Па = 1 Н/м2.
Давление – физическая величина, равная отношению силы к площади поверхности, перпендикулярно которой эта сила действует. Давление характеризует силу, приходящуюся на каждую единицу площади её приложения.
https://youtube.com/watch?v=700VrkrWwXI%3Ffeature%3Doembed
Давление газа
Все газы вне зависимости от того, находятся они в сосуде или нет, постоянно оказывают давление на окружающие их тела. Давление газа в закрытом сосуде возрастает при увеличении плотности или температуры газа.
Состояние газа при низком давлении называется вакуумом.
(для газа): Воздух передаёт оказываемое на него давление во всех направлениях одинаково.
Атмосферное давление
Сила, с которой столб атмосферного воздуха давит на земную поверхность, равна силе тяжести: Р = M*g, где М — масса столба воздуха.
Давление воздуха на поверхность Земли (на уровне моря) почти не изменяется и в среднем равно: ратм = 101 325 Н/м2 = 0,1 МПа. Это давление называют нормальным атмосферным давлением. Его существование объясняется притяжением атмосферного воздуха к Земле.
Давление жидкости. Гидростатика
Давление жидкости на покоящееся в ней тело называют гидростатическим давлением. Оно прямо пропорционально плотности и высоте слоя (столба) жидкости. Науку, изучающую давление жидкостей, называют гидростатикой.
Гидростатическое давление на глубине h равно p = pатм + p*g*h
Закон Паскаля: давление, оказываемое на покоящиеся жидкости или газы, передается без изменения во все части этих жидкостей или газов. Жидкость и газ передают оказываемое на них давление во всех направлениях одинаково.
Вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково.
Приборы для измерения давления
Барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Нормальным атмосферным давлением называют такое давление, которое уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм рт.ст. при температуре 0°С: ратм = 0,1 МПа. Существуют ртутные барометры и барометры-анероиды (безжидкостные барометры)
Понижение атмосферного давления, как правило, предвещает ухудшение погоды и наоборот. По мере подъёма над поверхностью Земли атмосферное давление понижается приблизительно на 1 мм рт. ст. на каждые подъёма. Приборы для измерения давлений ниже атмосферного, называются вакуумметрами.
Манометр – прибор для измерения давления внутри закрытых сосудов. Как правило, манометр измеряет разность давления в сосуде и атмосферного давления. Существуют открытые U-образные жидкостные манометры, а также безжидкостные (деформационные) манометры.
Жидкостные манометры основаны на измерении разности высот столбов однородной жидкости в сообщающихся сосудах, один из которых находится под действием атмосферного давления. Измеряемая разность давлений равна p1 – pатм = p*g*D*h
Решение задач
: Задачи на давление твердых тел с ответами и решениями.
: Задачи на давление жидкостей с ответами и решениями.
Таблицы и схемы по теме «Давление тел, жидкостей и газов»
Конспект всех уроков по теме «Давление тел, жидкостей и газов».
Следующая тема «Закон Архимеда»
Виды и работа
- Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
- Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
- Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
- Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).
Барометры
Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.
Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.
Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.
Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.
Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.
Жидкостные манометры
В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).
Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.
На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.
При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.
Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.
Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.
Деформационные манометры
В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.
Деформационные манометры делятся на
- Пружинные.
- Сильфонные.
- Мембранные.
Пружинные манометры
В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).
Мембранные манометры
В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).
Сильфонные манометры
В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.
Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.
Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.
Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.
Дифференциально-трансформаторный преобразователь
Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.
Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).
Магнитомодуляционные приборы для измерения давления
В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.
Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.
Тензометрические манометры
Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.
Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.
Электроконтактные манометры
В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.
Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.
При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).
Классы точности
- Образцовые.
- Рабочие.
Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.
Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.
Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.
Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.
Применение манометров
Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.
Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в
- Газо- и нефтедобывающей промышленности.
- Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
- Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
- Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
- Медицинских устройствах и приборах.
- Железнодорожном оборудовании и транспорте.
- Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
- Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.
