Давление - физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Для обозначения давления обычно используется символ p - от лат.pressūra (давление).
Давление на поверхность может иметь неравномерное распределение, поэтому различают давление на локальный фрагмент поверхности и среднее давление на всю поверхность.
Давление на локальной площади поверхности определяется как отношение нормальной составляющей силы dFn, действующей на этот фрагмент поверхности, к площади этого фрагмента dS:
p = dFn/dS
Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на данную поверхность, к её площади S:
pср = Fn/S
Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления - барометрами.
Единицы измерения давления имеют давнюю историю и с учетом разных сред (жидкость, газ, твердое тело) достаточно разнообразны. Приведем основные.
Паскаль
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.
1 Па = 1 Н/м2
Один паскаль - небольшое давление. Примерно такое давление создает лежащий на столе листок из школьной тетради. Поэтому очень часто используют кратные единицы давления:
| гектопаскаль (гПа) | 1 гПа = 100 Па = 102 Па |
| килопаскаль (кПа) | 1 кПа = 1′000 Па = 103 Па |
| мегапаскаль (МПа) | 1 МПа = 1′000′000 Па = 106 Па |
Тогда получаем следующее соответствие: 1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см².
Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть градуированы в величинах Н/м2 или Н/мм2.
Соотношения величин к 1 Па:
| МПа | |
| Бар (bar, бар) | 0,1 |
| Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см2 | 10,197 |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 9,8692 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 7500,6 |
| Метр водяного столба (м вод.ст., m H2O) | 10,197 |
| Фунт-сила на кв. дюйм (psi) | 145,04 |
Ди́на
Ди́на (русское обозначение: дин, международное обозначение: dyn) - единица силы в системе единиц СГС. Одна дина численно равна силе, которая сообщает телу массой в 1 грамм ускорение в один сантиметр в секунду за секунду.
1 дин = 1 г·см/с2 = 10-5 H = 1,0197·10-6 кгс
СГС (сантиметр-грамм-секунда) - система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название - абсолютная физическая система единиц.
Бар (bar, бар)
Бар (русское обозначение: бар; международное: bar;) - внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере, используется для жидкостей и газов, находящихся под давлением.
Почему бар, а не паскаль? Для технических измерений, где присутствует высокое давление, паскаль - слишком мелкая единица. Поэтому ввели единицу более крупную - 1 бар. Приблизительно это давление земной атмосферы.
| 1 бар = | |
| Паскаль (Pa, Па) | 105 Па = 0,1 МПа |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 0,98692 атм |
| кгс/см2 | 1,0197 кгс/см2 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 750,06 мм рт.ст. |
| дин/см2 | 106 дин/см2 |
Бар - внесистемная единица измерения давления.
| Российская Федерация | Без ограничения срока с областью применения "промышленность". |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Килограмм-сила
Килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения (9,80665 м/с2).
1 кгс = 1 кг * 9,80665 м/с2 = 9,80665 Н
Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой 1 килограмм давит на весы на поверхности Земли, поэтому удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.
| 1 кгс | = 9,80665 Н | ≈ 10 Н |
| 1 Н | ≈ 0,10197162 кгс | ≈ 0,1 кгс |
| 100 кгс/м2 | ≈ 1 кПа | = 1 кН/м2 |
| 1 лошадиная сила | 75 кгс·м/с |
Килограмм-сила (русское обозначение: кгс или кГ; международное: kgf или kgF) - единица силы в системе единиц МКГСС (Метр - КилоГрамм-Сила - Секунда).
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
| Российская Федерация | Килограмм-сила и грамм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения "все области",, допускаемых к применению в Российской Федерации, используется только в тех случаях, когда количественные значения величин "невозможно или нецелесообразно" выражать в единицах СИ. |
Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см2
Техническая атмосфера (русское обозначение: ат; международное: at) - равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см2. Таким образом,
1 ат = 98 066,5 Па
| Российская Федерация | - |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Физическая атмосфера (atm, атм)
Нормальная, стандартная или физическая атмосфера (русское обозначение: атм; международное: atm) - внесистемная единица, равна давлению столба ртути высотой 760 мм на его горизонтальное основание при плотности ртути 13 595,04 кг/м3, при температуре 0°C и при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с2.
1 атм = 760 мм.рт.ст.
В соответствии с определением:
| 1 атм | 101 325 Па |
| 1 атм | 1,033233 ат |
| Российская Федерация | Допущена к использованию в качестве внесистемной единицы с областью применения "все области". |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметр ртутного столба
Миллиметр ртутного столба (русское обозначение: мм рт.ст.; международное: mm Hg) - внесистемная единица измерения давления, иногда называется "торр" (русское обозначение - торр, международное - Torr) в честь Эванджелисты Торричелли.
1 мм рт.ст. ≈ 133,3223684 Па
| Атмуровень моря | 760 мм рт.ст. |
| 760 мм рт.ст. | 101 325 Па |
| 1 мм рт.ст. | 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па |
| 1 мм рт.ст. | 13,5951 мм вод.ст. |
Происхождение этой единицы связано со способом измерения атмосферного давления при помощи барометра, в котором давление уравновешивается столбиком жидкости. В качестве жидкости часто используется ртуть, поскольку у неё очень высокая плотность (≈13 600 кг/м3) и низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре.
| Российская Федерация | Допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения "медицина, метеорология, авиационная навигация" |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметры ртутного столба используются, например, в вакуумной технике, в метеорологических сводках и при измерении кровяного давления.
В США и Канаде также используется единица измерения "дюйм ртутного столба" (обозначение - inHg). 1 inHg = 3,386389 кПа при 0 °C.
Миллиметр водяного столба
Миллиметр водяного столба (русское обозначение: мм вод.ст., мм H2O; международное: mm H2O) - внесистемная единица измерения давления. Равен гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм, оказываемому на плоское основание при температуре воды 4 °С.
В Российской Федерации допущен к использованию в качестве внесистемной единицы измерения давления без ограничения срока с областью использования "все области".