Давление в сети газа: Как газ доставляется потребителям

Содержание

Давление газа в газопроводе дома – каким оно должно быть? + Видео

Газификация частного сектора – сегодня норма жизни, хотя каких-то десять лет назад об этом многие могли только мечтать. Однако использование газа большим кругом потребителей вызывает ряд проблем, о которых следует знать заранее. Эти знания пригодятся вам при выборе жилья или покупке дорогостоящих газовых котлов и прочего оборудования, потребляющего голубое топливо.

Газовые вены – как циркулирует газ по системе?

Прежде, чем газ загорится голубым пламенем на вашей кухонной плите, он проходит сотни и тысячи километров по газопроводам. Самой главной артерией газотранспортной системы является газовая магистраль. Давление в таких магистралях очень большое – 11,8 МПа, и совершенно не подходит для частного потребления.

Голубое пламя газа на кухонной плите

Однако уже в газораспределительных станциях (ГРС) происходит снижение давления до 1,2 МПа. Кроме того, на станциях происходит дополнительная очистка газа, ему придается специфический запах, который ощутим человеческим обонянием. Без одоризации – так называется этот процесс – мы бы не ощущали наличие газа в воздухе при его утечке, поскольку сам по себе метан не имеет ни цвета, ни запаха. Для придания запаха зачастую используют этантиол – даже если в воздухе будет находиться одна часть этого вещества на несколько десятков миллионов частей воздуха, мы почувствуем его наличие.

Газораспределительная станция

Из газораспределительных станций путь газа пролегает к газорегуляторным пунктам (ГРП). Эти пункты фактически и являются точкой распределения голубого топлива между потребителями. На ГРП автоматическое оборудование контролирует давление и распознает потребность в его повышении или понижении. Также на газорегуляторных пунктах происходит еще один этап фильтрации газа, а специальные приборы регистрируют степень его загрязнения до и после очистки.

Низкое или среднее – какое давление лучше?

Раньше большинство жилых домов снабжались газопроводом низкого давления (0. 003 МПа), поскольку магистраль со средним давлением (0.3 МПа) требует более масштабных монтажных работ и закупки специального оборудования, которое снижает давление непосредственно на входе газа в трубы внутри дома.

Однако с ростом количества потребителей в газопроводе низкого давления топлива может попросту не хватать на всех – особенно это становится заметно зимой, когда большинство включает на полную мощность газовые котлы. В системе со средним давлением такая проблема практически исключена. Следует учитывать и высокие требования современных газовых котлов. При недостаточном давлении многие агрегаты в лучшем случае выдают меньшую мощность, чем указал производитель, а в худшем случае – отключаются до момента появления нужного давления в системе.

Современные газовые котлы

Приобретать дорогостоящие котлы потребителям низкого давления – все равно, что выбрасывать деньги на ветер, поскольку такая покупка себя совершенно не оправдает. Решать проблему с перебоями газа приходится самим потребителям. Как вариант, можно приобрести комбинированный твердотопливный котел, который можно загружать твердым топливом во время отсутствия или слишком низкого давления газа. На кухне же можно пользоваться баллоном со сжиженным газом, установив одну конфорку под такой тип топлива.

При повышенном давлении ситуация ничуть не лучше – если в домах не установлены распределительные аппараты, повышается риск возникновения аварийных ситуаций. Поскольку газ с низким давлением считается более безопасным, его использование предписано в общественных учреждениях, таких как школы, детсады, больницы, а также заводы и предприятия различного типа, где газ используют в целях отопления. Также газовые магистрали с низкими показателями прокладывают в небольшие населенные пункты.

Газовая магистраль в небольшом населенном пункте

В крупных городах с высоким социальным статусом прокладывают газопровод с высоким давлением. Решение об этом принимают, исходя не только из количества потребителей, но и из их финансовой возможности оплатить приобретение более дорогостоящего и мощного оборудования. По большому счету, потребители не выбирают, каким газопроводом пользоваться, разве что только при выборе места жительства.

Отличие газопроводов по типу прокладки

Газовая магистраль может быть проложена разными способами. Чаще всего сегодня используют кольцевой способ прокладки и тупиковый. В случае с тупиковой сетью газ поступает к пользователю только с одной стороны, тогда как в кольцевой магистрали газ поступает с двух сторон и движется дальше по типу замкнутого кольца.

Прокладка газопровода кольцевым способом

В тупиковой системе существует большой недостаток – когда газовые службы проводят ремонтные или профилактические работы, они вынуждены отключать от газа огромное количество потребителей. Если вы проживаете именно в такой зоне, то при выборе газового котла следует учесть наличие автоматического отключения оборудования при отсутствии давления, иначе агрегат будет работать вхолостую.

Ремонтные работы газовой службы

В кольцевой системе такого недостатка нет – газ поступает с двух сторон. Благодаря этому давление равномерно распределяется между всеми потребителями, тогда как в тупиковой системе чем дальше будет находиться дом от ГРП, тем меньше давление будет в трубе. Опять же, этот фактор следует учесть при покупке дома – чем дальше дом находится от газорегуляторного пункта, тем сильнее нивелируется качество газоснабжения.

Причины отключения газа – ремонт или профилактика?

Поломки в системе газоснабжения – явление довольно редкое. Чаще всего отключение газа происходит по той причине, что кому-то из потребителей понадобились услуги газовой службы по замене или переустановке газового оборудования. Только специалист может осуществлять подобные процедуры, и желательно, чтобы это был мастер с большим опытом подобных работ. Газовую трубу обесточивают в том случае, если необходима ее обрезка.

Обесточивание трубы

В частном секторе сделать это намного проще, чем в многоэтажном доме. Если частник может попросту закрыть кран, то житель многоэтажки сначала должен получить специальное разрешение от соответствующей инстанции.

Закрытие крана

Советоваться со специалистами следует и в случае необходимости установить или поменять тот или иной аппарат, который будет подключен к газовой магистрали. Как уже было отмечено выше, разное оборудование предназначено для разных состояний самого газа в сети. Именно по причине неосведомленности потребителей им приходится впоследствии переделывать целые проекты. Поэтому всегда сначала подбирайте оборудование, и только потом приступайте к составлению проекта. Пренебрегать давлением газа в системе нельзя ни в коем случае, иначе это может обернуться весьма плачевными ситуациями.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Давление газа в газопроводе дома

По различным магистралям газ транспортируется под разным давлением, которое определяется характеристиками системы и нуждами потребителей. Для частных и многоквартирных домов государством утверждены специальные нормы. Соблюдение параметров обеспечивает надежное функционирование всех элементов в системе газоснабжения.

Рекомендуем: Как измерить (проверить) давление газа в газопроводе дома

Природный газ и его перемещения по газопроводу

Природный газ – это ценное ископаемое, которое добывается под землей.

К потребителям этот ресурс доходит в виде очищенного топлива. Состав природного газа отличается, но основу составляет метан (больше 80 %). Остальные элементы загрязняют трубы и приводят к разрушению магистралей.

Природное ископаемое не имеет запаха, поэтому узнать об утечке практически нереально. Для обеспечения безопасности к топливу добавляют разные примеси, придающие газу специфический аромат.

В центральной магистрали обычно наблюдается высокое давление – в среднем 11,8 МПа.

Такой показатель не подходит для труб в частных домах и квартирах, поэтому газ сначала попадает в распределительную станцию. Дальше топливо направляется в пункты газорегулятора, и только потом попадает к пользователям.

Виды магистралей разного назначения

Для разных газопроводов отведена конкретная сфера применения. Подводить газ к жилым домам от центральной магистрали опасно и нецелесообразно, так как перед каждым газовым прибором придется монтировать редукционную технику. К потребителям топливо должно поступать по трубам с низким давлением, что гарантирует безопасность на бытовом уровне.

Рекомендуем: Газопроводы высокого, среднего и низкого давления и Какие существуют виды давления

Классификация газовых сетей по рабочему давлению

Для обеспечения газом жилые дома и предприятия разработана масштабная сеть. Для ее безопасного функционирования на каждом участке устанавливается разное рабочее давление.

Категории газовых трубопроводов
  • Магистральные сети, которые доставляют газ в больших объемах к станциям распределения. Здесь используется наиболее высокие показатели, достигающее 12 атмосфер.
  • Трубы для транспортировки топлива в котельные и магистральную разводку. Для этого используются параметры 3-6 атмосфер.
  • Коммуникации, поставляющие топливо промышленным организациям и станциям, обеспечивающим отопление домов. Давление в такой сети среднее – до 3 атмосфер.
  • Трубы, доставляющие газ в жилые дома. Обычно параметры не превышают 0,05 атмосфер.

При поломках система не может подавать газ под нужным давлением, что приводит к аварийным ситуациям и нарушениям работы отопительного оборудования.

Разновидности прокладки газовых сетей

Трубы прокладываются разными способами. Чаще всего используется кольцевой или тупиковый метод. При первом варианте топливо подается к жильцам с двух сторон, тем самым замыкая кольцо. Тупиковый способ подразумевает одностороннюю подачу газа.

Оптимальное давление для домашних трубопроводов

Газопроводы в зависимости от места монтажа классифицируются на наземные, подземные, наводные и подводные. Их назначение – транспортировка топлива с места добычи к конечному пользователю.

Газ подается под определенным давлением. Параметр зависит от участка газопровода.

Наиболее высокое давление природного газа наблюдается в центральных магистралях. Самые низкие показатели применяются при доставке топлива непосредственно в жилище потребителя.

Параметры обычно не превышают 0,5 кгс/см2.

Распределительное оборудование и настройка

Для соединения труб с разным давлением газа в сети применяют специальные регуляторы. Для этого в газорегуляторных пунктах находятся уникальные агрегаты, предназначены для управления потоками газа, определяя их дальнейшее направление.

Разновидности оборудования для настройки оптимальных показателей:

  • Редукционные установки, уменьшающие показатели.
  • Коммутационные аппараты, распределяющие топливо по отдельным квартирам и другим магистралям.
  • Параметры системы контролируют различные датчики – манометры, счетчики, прочее.
  • Для очищения газа предусмотрено фильтрационное оборудование.

Современные системы функционируют на автоматическом управлении, что позволяет упростить регулировку параметров. Также удается обезопасить газовые магистрали и приборы, которые подключаются к ним.

Категории давления

Выделяют 4 категории давления бытового газа: низкое, среднее, высокое и очень высокое. Для первого варианта характерны показатели, которые не превышают 0,05 атмосфер. Норма среднего – 0,5-3 атмосферы. В газопроводах высокого давления параметры составляют 3-6 атмосфер, а очень высокого – 6-12 атмосфер.

Правильный выбор давления – среднее или низкое

Оптимальное давление газа в газопроводе дома должно находиться в пределах 0,05 атмосфер.

Эти показатели обеспечивают надежное функционирование газового оборудования в квартире и частном доме. Государственные стандарты допускают небольшое отклонение, но оно не должно превышать 0,005 кг/см2.

Недостаточное давление становится причиной перебоев с подачей топлива в многоэтажных домах. Чем больше потребителей, тем выше потребности в использовании топлива. В зимнее время расход газа значительно увеличивается, ведь требуется обогреть квартиры.

В частных домах перебои в работе сети возникают из-за характеристик газовых приборов. Для нормального функционирования котлов должно соблюдаться определенное давление в трубах. Если показатели слишком низкие, то работы приборов постепенно ухудшается. Чтобы предотвратить поломки устанавливают насосы для повышения давления газа.

Высокие показатели могут спровоцировать серьезные аварии, в результате которых могут погибнуть люди. Для предотвращения проблемных ситуаций монтируются системы распределения. Их основная цель – поддержание оптимальных показателей в сети, основываясь на сезоне года.

Подвод газа к жилым домам

В загородных домах применяется природный газ, который проходит предварительную очистку. Топливо подается по трубам под давлением не больше 0,05 атмосфер.

Показатель качества газа, добытого из недр земли – количество метана. Обычно в природном ресурсе его больше 80 %. Чтобы придать газу запаха добавляют одоранты – специальные добавки, помогающие своевременно выявить утечку газа. Если говорить об автономной системе газификации, то газ в дом подается через специальные емкости (газгольдеры).

Читайте по теме больше: Что такое газгольдер и Какой расход сжиженного газа при пользовании газгольдером

Показатели давления в квартирах и многоэтажных домах в больших городах

Для всех жилых домов, в том числе городских квартир, используется давление четвертой категории – 0,05 атмосфер.

Если показатели будут выше, то оборудование может просто взорваться из-за перенапряжения. Низкое — не удовлетворит потребности жильцов, из-за чего газовое оборудование выйдет из строя.

Почему отключают подачу топлива

 

Поломки в системе газопровода случаются крайне редко. Ремонт должен выполнять специалист с большим опытом и необходимыми для работы инструментами. Чтобы устранить поломку, сначала требуется перекрыть подачу газа. Намного проще обесточить сеть в частном секторе, так как в многоквартирном доме такой процесс принесет массу неудобств всем жителям многоэтажки.

Чаще всего газ отключают, когда требуется заменить какие-либо элементы системы. Трубы обесточиваются, когда требуется их обрезать. Для замены конкретного прибора или устранения поломки требуется предварительно проконсультироваться со специалистом.

Читайте так же по теме: Расход газа при отоплении частного дома и Как экономить при газовом отоплении

Мне нравитсяНе нравится

Типовая производственная инструкция «Контроль давления газа в сети газораспределения» — Портал газовиков

1 Общие положения

1.1 Максимальный предел давления газа у потребителей определяется согласно СП 62.13330.2011.
1.2 Минимальный предел давления газа у потребителей определяется по эксплуатационному паспорту на газоиспользующее оборудование. 
1.3 Для проведения работ по контролю давления газа в сети газораспределения должна разрабатываться и утверждаться схема измерений.
1.4 Контроль давления в сети газораспределения проводится бригадами слесарей в количестве не менее двух человек под руководством специалиста.
1.5 Количество бригад определяется количеством точек измерений на одной ветке сети газораспределения.
1.6 Плановый контроль давления газа в сети газораспределения производится путем его измерения в период наибольшего расхода газа (в зимний период) и в часы максимального потребления газа не реже одного раза в 12 месяцев.
1.7 Внеплановые измерения давления газа производятся для уточнения радиусов действия существующих ГРП, выявления возможности подключения новых потребителей, а также при вводе в эксплуатацию новых потребителей с расходом газа более 10 % от расхода газа на участке газопровода, к которому присоединяется потребитель.

2 Порядок производства работ

2.1 Замеры давления производятся в заранее намеченных наиболее неблагополучных по режиму газоснабжения точках по схеме измерений. 
2.2 Точки (пункты) замера давления на газопроводах определяются эксплуатационной организацией исходя из опыта эксплуатации с учетом заявок потребителей о недопустимом снижении давления или прекращении подачи газа.
2.3 Измерения следует производить одновременно во всех точках, предусмотренных схемой замеров. Продолжительность проведения работ не должна превышать 1 ч.
2.4 На сетях среднего и высокого давления контроль давления газа производится на ГРП и у потребителей.
При производстве замеров на сетях среднего и высокого давлений необходимо:
- произвести замер давления газа на входе и выходе ГРП по манометрам;
- у потребителя установить манометр на газоиспользующем оборудовании и произвести замер давления газа;
- сравнить показания манометров в ГРП и у потребителя.
Колебания давления газа на выходе из ГРП допускаются в пределах 10 % от рабочего давления.
2.5 На сетях низкого давления контроль давления газа рекомендуется производить на конденсатосборниках.  При этом число точек замеров должно определяться из расчета одна точка на 500–700 м.
При производстве замеров давления газа в местах установки конденсатосборников на сетях низкого давления необходимо:
- вывернуть пробку на стояке конденсатосборника, присоединить манометр к стояку, открыть запорное устройство на манометре и произвести замер давления газа в сети газораспределения;
- закрыть отключающее устройство на манометре, отсоединить манометр, установить пробку на стояке конденсатосборника и проверить герметичность резьбового соединения пенообразующим раствором или приборным методом.
2.6 Для измерения давления газа следует применять следующие виды манометров:
- при давлении до 0,01 МПа – U-образные, заполняемые водой;
- давлении свыше 0,01 МПа – образцовые или пружинные контрольные с соответствующей шкалой.

3 Оформление результатов работы

3.1 Результаты измерений (время и величина давления газа) заносятся в специальный журнал.
3. 2 Выявление резких перепадов давления свидетельствует о наличии закупорок.

4 Контроль качества работ

4.1 Герметичность соединений пробок, штуцеров, установленных по окончании замеров давления газа, должна быть проверена пенообразующим раствором или приборным методом.
4.2 По результатам измерений для оценки фактического режима давления в сети газораспределения по результатам замеров составляется режимная карта давлений для сравнения ее с проектной расчетной схемой и выявления причин недостаточного давления газа.

5 Специальные требования

5.1 На выполнение работы по контролю давления газа в сети газораспределения выдается наряд-допуск на выполнение газоопасных работ по форме ПБ 12-529-03, предусматривающий разработку и последующее осуществление комплекса мероприятий по подготовке и безопасному проведению работы.
5.2 К работе допускаются специалисты и рабочие, прошедшие аттестацию по промышленной безопасности в объеме, соответствующем должностным обязанностям и профилю выполняемых работ, и получившие допуск к выполнению газоопасных работ. 
5.3 Перед выполнением работы по контролю давления газа в сети газораспределения руководитель обязан проинструктировать рабочих о технологической последовательности операций и необходимых мерах промышленной и пожарной безопасности и зафиксировать прохождение инструктажа подписями работников – членов бригады в наряде-допуске на выполнение газоопасных работ.
5.4 После получения задания работники – члены бригады обязаны:
- подготовить необходимые средства индивидуальной защиты (противогаз шланговый, рукавицы, спецодежда, аптечка, спасательные пояса и веревки) и проверить их исправность;
- подобрать инструмент, оборудование и техническую оснастку, необходимые при выполнении работы, проверить их исправность и соответствие требованиям безопасности.
5.5 Наличие и исправность средств индивидуальной защиты определяются при выдаче наряда-допуска на выполнение работы.
5.6 Ответственным за наличие у рабочих средств индивидуальной защиты, их исправность и навыки применения является мастер. 
5.7 При выполнении замеров давления газа в ГРП необходимо:
- перед входом в ГРП открыть дверь и проветрить помещение ГРП в течение 10 мин;
- использовать оборудование, выполненное во взрывозащищенном исполнении;
- использовать обувь без стальных подковок и гвоздей.
5.8 При выполнении работ на проезжей части дорог необходимо:
- выставить со стороны движения транспорта на расстоянии 5 м от места работы предупредительные знаки;
- одному из работников – членов бригады следить за движением транспорта и не допускать к месту проведения работ посторонних лиц;
- следить за недопущением применения открытого огня вблизи места выполнения работы;
- на работниках, производящих работу, должны быть надеты жилеты сигнального цвета.
5.9 Во время присоединения и отсоединения приборов при измерении давления газа в сети газораспределения следует сократить до минимума выход газа из газопровода.

Проблемы газопротребления сегодня

Мы резко перешли от простых отечественных котлов КЧМ и АОГВ к оборудованию с более совершенными системами управления таких известных во всем мире производителей, как Viessmann, Buderus, Vaillant, а также других «законодателей моды» в области отопительного оборудования. В этом немалая заслуга торговых компаний и представительств, которые занимаются активным внедрением современных технологий в системы газопотребления в России.
Производители техники постоянно форсируют развитие инноваций и усиленно работают над новыми решениями, которые позволяют более экономно использовать газовое топливо, поддерживать необходимый уровень экологической безопасности и обеспечивать высокий уровень комфорта.
Однако, как известно, ни один прибор не работает сам по себе. Для того чтобы его характеристики соответствовали заявленным параметрам, воздействие на окружающую среду было минимальным, максимально экономились энергетические ресурсы, необходимо обеспечить перед газоиспользующим оборудованием стабильное давление газа именно того значения, которое указано в паспорте завода-изготовителя. Величина номинального давления природного газа, определенная для устойчивой работы отопительных приборов, составляет не менее 20 мбар (200 мм вод. ст.). В зимнее время, особенно в период сильных морозов, когда потребление газа растет, давление в сети значительно снижается. Пониженное давление вызывает падение мощности котла, возможности которого, таким образом, используются не полностью, и он работает вполсилы. При этом возникают существенные проблемы, которые зачастую приводят не только к перебоям в работе, но и к остановке котла. Так многие плюсы превращаются в минусы, и вместо энергоэффективности нас ждет дорогостоящий ремонт.
Какие же сети газопотребления мы имеем наряду с современными приборами зарубежного производства? А имеем мы сети, построенные и строящиеся до сих пор по устаревшей нормативной базе, которая не менялась со времен тех самых КЧМ и АОГВ. Законодательно закрепленный СНиП 42- 01-2002 «Газораспределительные системы» является переизданием СНиП 2.04.08-87* Госстроя СССР без существенных изменений в части проектирования и устройства внутридомового газового оборудования. По этой причине газораспределительные организации не могут обеспечить в сети абонента стабильное номинальное давление газа 20 мбар.
Пока законодательные органы работают над внесением изменений и дополнений в нормативные акты и документы, попробуем разобраться, можно ли исправить ситуацию и избежать падения мощности оборудования?
Рассмотрим существующие варианты технологических схем газораспределения и газопотребления населенных пунктов.

Первый вариант 

Сеть (рис. 1), в которой подача газа производится от пункта редуцирования газа (ПРГ) по распределительным газопроводам низкого давления 20 мбар к оборудованию потребителя.

Минэнерго Подмосковья: Завышение давления газа привело к разрыву оборудования и пожару в доме в Балашихе — Агентство городских новостей «Москва»

Минэнерго Подмосковья: Завышение давления газа привело к разрыву оборудования и пожару в доме в Балашихе

22.03 21:13

Теги:
Газ
, Пожары
, Балашиха
, Оборудование
, Жилые дома

Возгорание в частном доме в дер. Полтево городского округа Балашиха произошло из-за завышения давления газа в сети и разрыва газоиспользующего оборудования, сообщили в пресс-службе министерства энергетики Московской области.

«По информации оперативной дежурной группы АО «Мособлгаз», которая своевременно прибыла на место происшествия, в частном доме в дер. Полтево в 18:06 в сети произошло завышение давления газа. По двум частным домам в связи с завышением давления произошел скачок давления газа, который стал причиной разрыва газоиспользующего оборудования, как следствие в доме произошло возгорание на площади 1 кв. м, два человека получили незначительные царапины и ссадины, от госпитализации отказались», — говорится в сообщении.

В пресс-службе подчеркнули, что аварийная бригада Мособлгаза, на чьем обслуживании находится газовое оборудование, оперативно прибыла на место, перекрыла газ. «В настоящее время от газоснабжения отключено 59 домовладений. Пожар был локализован силами МЧС, проводится обход и ревизия оборудования в соседних домах. После окончания проверки в течение нескольких часов газоснабжение в домовладениях будет восстановлено. В причинах происшедшего сейчас на месте разбирается техническая комиссия», — заключили в ведомстве.

Ранее сообщалось, что СК начал проверку после серии взрывов бытового газа в пяти частных домах в городском округе Балашиха. Балашихинский городской прокурор Никита Брыкин выехал на место происшествия, прокуратура Московской области организовала проверку.

Рубрика:
Происшествия

Ссылка на материал: https://www.mskagency.ru/materials/3097753

Газораспределительная Станция


Природный газ передается по газовым сетям на большие расстояния под высоким давлением. Тем не менее, это давление не подходит для местных газораспределительных сетей для подачи газа в коммунальные предприятия, жилые, общественные и промышленные здания.

Газ из магистральных газопроводов поступает через газораспределительные станции ГРС.

На ГРС давление природного газа снижают до величины, необходимой для потребителя и поддерживают его постоянным.

Дросселирование газа осуществляется в несколько потоков, на каждом из которых устанавливается соответствующий регулятор давления.

На ГРС газ подвергается очистке и одоризации, а также подогреву, что позволяет исключить гидратообразование при дросселировании. Температура подогрева должна быть такой, чтобы влагосодержание насыщенного газа было выше влагосодержания газа, поступающего на ГРС.

Снижение давления газа на ГРС приводит к существенному снижению его температуры, что может привести к образованию гидратов, обмерзанию регулирующих клапанов, запорной арматуры, приборов и трубопроводов. Например, при понижении давления природного газа от 25 бар при 10 ° С до 3 бар охлаждится примерно на 6,5 ° С, т.е. будет примерно 3,5 ° С после дросселирования. Поэтому обычно на газораспределительных станциях применяют системы подогрева природного газа, предпочтительно перед редуктором, так чтобы его температура поддерживалась на приемлемом уровне после понижения давления, чтобы исключить эффект гидратообразования в газораспределительной сети. По приблизительным расчетам, 22 кДж тепловой энергии потребуется для подогрева 1кг природного газа на 16,5 ° C перед редуктором, так чтобы получить после редукора газ 3 бар и 10 ° С.

Электрические нагреватели EXHEAT широко используются на станциях понижения давления для подогрева природного газа в целях предотвращения эффекта Джоуля-Томпсона. Нагреватели EXHEAT обеспечивают более эффективное и контролируемое решение, по сравнению с другими системами, такими как теплообменники или газовые печи.

Дистанционный контроль и измерение избыточного давления и температуры газа в трубопроводе

Назначение

Решение предназначено для организации дистанционного контроля давления газа участка газопровода. Может быть дополнен параметром — измерение температуры газа. Решение по  контролю давления газа обеспечивает сбор и передачу информации на диспетчерский уровень (или пульт управления) по каналам беспроводной связи при помощи встроенного GSM/GPRS-модуля. Оборудование в составе шкафа имеет взрывозащищенное исполнение. Шкаф устанавливаются непосредственно на трубопровод.Питание контроллера и оборудования обеспечивается  модулем искробезопасного автономного питания (перезаряжаемая LiPo аккумуляторная батарея), что позволяет работать в автономном режиме без перезарядки до 1-го года.



 


 

Брошюра «Технические решения»

Состав
Преимущества

  • отечественный производитель — оборудование и программное обеспечение российского производства
  • более 250 инсталляций на промышленных объектах газовой отрасли в регионах Российской Федерации

  • сбор данных в единую систему с различного оборудования: узлы учета энергоресурсов, датчики, хроматографы, влагомеры, станции катодной защиты

  • работа по доступным каналам и линиям связи: GSM/GPRS, телефонная линия, Ethernet и т.п.

  • автоматическая запись «Паспорта газа» с привязкой по времени вступления его в действие
Функции
  • осуществление оперативного мониторинга давления и температуры газа как дополнительной опции в наиболее проблемных точках газораспределительной сети (тупиковых участках, местах сбора конденсата, переходов диаметров и т. д.)
  • способствует поддержанию оптимального режима газоснабжения

  • предоставление оперативных данных в системы гидравлического расчета, системы обнаружения утечек и системы телеметрии объектов газоснабжения
Эксплуатация системы позволяет:
  • снизить количество аварийных заявок от населения в часы максимального потребления газа

  • повысить скорость реагирования бригад АДС

  • корректировку режима газоснабжения до возникновения проблем у потребителей

9.1 Давление газа — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определить свойство давления
  • Определение и преобразование единиц измерения давления
  • Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
  • Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ. Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой.Давление газа вызывается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов (рис. 1). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

Рис. 1. Атмосфера над нами оказывает сильное давление на объекты на поверхности земли, примерно равное весу шара для боулинга, давящего на область размером с ноготь человека.

В этом коротком видеоролике представлена ​​наглядная иллюстрация атмосферного давления, в котором показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении его внутреннего давления.

Кратко объясняется демонстрация этого явления в меньшем масштабе.

Атмосферное давление создается за счет веса столба молекул воздуха в атмосфере над объектом, например, цистерной. На уровне моря это давление примерно такое же, как у взрослого африканского слона, стоящего на коврике, или обычного шара для боулинга, опирающегося на большой палец руки.Это может показаться огромным, и это так, но жизнь на Земле развивалась под таким атмосферным давлением. Если вы на самом деле поместите шар для боулинга на ноготь большого пальца, испытываемое давление будет в удвоено обычного давления, и ощущение будет неприятным.

В общем, давление определяется как сила, действующая на заданную область: [латекс] P = \ frac {F} {A} [/ latex]. Обратите внимание, что давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади. Таким образом, давление может быть увеличено либо за счет увеличения силы, либо за счет уменьшения площади, по которой оно применяется; давление можно уменьшить, уменьшив силу или увеличив площадь. 2 [/ латекс]

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает меньше половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед.2 [/ латекс]

Рис. 2. Хотя (а) вес слона большой, что создает очень большую силу на земле, (б) фигуристка оказывает гораздо большее давление на лед из-за небольшой площади поверхности коньков. (кредит а: модификация работы Гвидо да Роззе; кредит б: модификация работы Рёске Яги)

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , при этом 1 Па = 1 Н / м 2 , где Н — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с 2 .Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100000 Па). В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунтов на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфера (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °).В таблице 1 представлена ​​некоторая информация об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления

Название и сокращение Определение или отношение к другой единице
паскаль (Па) 1 Па = 1 Н / м 2

рекомендованный блок IUPAC

килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па
фунтов на квадратный дюйм (psi) Давление воздуха на уровне моря ~ 14.7 фунтов на кв. Дюйм
атмосфера (атм) 1 атм = 101,325 Па

Давление воздуха на уровне моря ~ 1 атм

бар (бар, или бар) 1 бар = 100 000 Па (точно)

обычно используется в метеорологии

миллибар (мбар или мбар) 1000 мбар = 1 бар
дюйм рт. Ст. (Дюйм рт. Ст.) 1 дюйм рт. Ст. = 3386 Па

используется в авиационной промышленности, а также некоторые сводки погоды

торр [латекс] 1 \; \ text {torr} = \ frac {1} {760} \; \ text {atm} [/ latex]

имени изобретателя барометра Евангелисты Торричелли

миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.) 1 мм рт. Ст. ~ 1 торр
Таблица 1. Единицы давления

Пример 1

Преобразование единиц давления
Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах. Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

(а) торр

(б) атм

(c) кПа

(d) мбар

Решение
Это проблема преобразования единиц измерения. Отношения между различными единицами измерения давления приведены в таблице 1.

(a) [латекс] 29.2 \; \ rule [0.5ex] {2.2em} {0.1ex} \ hspace {-2.2em} \ text {in Hg} \ times \ frac {25.4 \; \ rule [0.25ex ] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {mm}} {1 \; \ rule [0.25ex] {0.6em} {0.1ex} \ hspace {-0.6em} \ text { in}} \ times \ frac {1 \; \ text {torr}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2em} {0.1ex} \ hspace {-2em} \ text {мм рт. ст. }} = 742 \ ; \ text {torr} [/ latex]

(b) [латекс] 742 \; \ rule [0.5ex] {1.8em} {0.1ex} \ hspace {-1.8em} \ text {torr} \ times \ frac {1 \; \ text {atm}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {torr}} = 0.976 \; \ text {atm} [/ latex]

(c) [латекс] 742 \; \ rule [0.5ex] {1.8em} {0.1ex} \ hspace {-1.8em} \ text {torr} \ times \ frac {101.325 \; \ text {kPa}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1.0em} \ text {torr}} = 98.9 \; \ text {kPa} [/ latex]

(d) [латекс] 98.9 \; \ rule [0.5ex] {1.9em} {0.1ex} \ hspace {-1.9em} \ text {kPa} \ times \ frac {1000 \; \ rule [0.25ex] {0.9em} {0.1ex} \ hspace {-0.9em} \ text {Pa}} {1 \; \ rule [0.25ex] {1.1em} {0.1ex} \ hspace {-1.1em} \ text {кПа }} \ times \ frac {1 \; \ rule [0.25ex] {0.9em} {0.1ex} \ hspace {-0.9em} \ text {bar}} {100 000 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1.0em} \ text {Pa}} \ times \ frac {1000 \; \ text { mbar}} {1 \; \ rule [0.25ex] {1.0em} {0.1ex} \ hspace {-1. 0em} \ text {bar}} = 989 \; \ text {mbar} [/ latex]

Проверьте свои знания
Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

Ответ:

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра (рис. 3).Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью. Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки. Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Рис. 3. В барометре высота столба жидкости h используется как измерение давления воздуха. Использование очень плотной жидкой ртути (слева) позволяет создавать барометры разумного размера, тогда как использование воды (справа) потребует барометра более 30 футов в высоту.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра. Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть [латекс] \ frac {1} {13.6} [/ латекс] высотой с водяной барометр — более подходящий размер.Стандартное атмосферное давление в 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но больше не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , p :

.

[латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

, где h — высота жидкости, ρ — плотность жидкости, а g — ускорение свободного падения.

Пример 2

Расчет барометрического давления
Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление около уровня моря соответствует давлению, оказываемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см 3 .

Раствор
Гидростатическое давление определяется как p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см 3 и g = 9.5 \; \ text {Pa} \ end {array} [/ latex]

Проверьте свои знания
Вычислите высоту водяного столба при 25 ° C, который соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре составляет 1,0 г / см 3 .

Манометр — устройство, подобное барометру, которое может использоваться для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними. Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне. Манометр с открытым концом (рис. 4) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Рисунок 4. Манометр можно использовать для измерения давления газа.(Разница в высоте) между уровнями жидкости ( х ) является мерой давления. Обычно используется ртуть из-за ее большой плотности.

Пример 3

Расчет давления с помощью манометра с закрытым концом
Давление пробы газа измеряется с помощью манометра с закрытым концом, как показано справа. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Раствор
Давление газа равно столбу ртути высотой 26. 4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 26,4 см ртутного столба.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg , как в Примере 2, но проще преобразовать единицы измерения с помощью таблицы 1.

(a) [латекс] 26.4 \; \ rule [0.5ex] {2.8em} {0.1ex} \ hspace {-2.8em} \ text {cm Hg} \ times \ frac {10 \; \ rule [0.25ex ] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} \ Times \ frac {1 \; \ text {torr}} {1 \; \ rule [0.25ex] {2.5 em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. ст.}} = 264 \; \ text {torr} [/ latex]

(b) [латекс] 264 \; \ rule [0.5ex] {1.7em} {0.1ex} \ hspace {-1.7em} \ text {torr} \ times \ frac {1 \; \ rule [0.25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1.3em} \ text {atm}} {760 \; \ rule [0.25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1.3em} \ text {torr }} \ times \ frac {101,325 \; \ text {Pa}} {1 \; \ rule [0. 25ex] {1.3em} {0.1ex} \ hspace {-1,3em} \ text {atm}} = 35 200 \; \ text {Па} [/ латекс]

(c) [латекс] 35,200 \; \ rule [0.5ex] {1.2em} {0.1ex} \ hspace {-1.2em} \ text {Pa} \ times \ frac {1 \; \ text {bar}} {100,000 \; \ rule [0.25ex] {1em} { 0,1ex} \ hspace {-1em} \ text {Pa}} = 0,352 \; \ text {bar} [/ latex]

Проверьте свои знания
Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Ответ:

(а) ~ 150 торр; (б) ~ 20 000 Па; (в) ~ 0.20 бар

Пример 4

Расчет давления с помощью манометра с открытым концом
Давление пробы газа измеряется на уровне моря с помощью ртутного манометра с открытым концом, как показано справа. Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Раствор
Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13. 7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.)

(a) В мм рт. Ст. Это: 137 мм рт. Ст. + 760 мм рт. Ст. = 897 мм рт. Ст.

(b) [латекс] 897 \; \ rule [0.5ex] {3em} {0.1ex} \ hspace {-3em} \ text {мм рт. Ст.} \ Times \ frac {1 \; \ text {atm}} { 760 \; \ rule [0.25ex] {2.5em} {0.1ex} \ hspace {-2.5em} \ text {мм рт. Ст.}} = 1.2 \; \ text {кПа} [/ латекс]

Проверьте свои знания
Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано справа. Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Ответ:

(а) 642 мм рт. (б) 0,845 атм; (c) 85,6 кПа

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным (рис. 5). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения.При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа. За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления тонометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Рис. 5. (a) Медицинский техник готовится измерить артериальное давление пациента с помощью сфигмоманометра. (b) Типичный сфигмоманометр использует резиновую грушу с клапаном для надувания манжеты и диафрагменный манометр для измерения давления.(кредит а: модификация работы магистра-сержанта Джеффри Аллена)

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое. Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат.Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике. Прогнозы погоды (рис. 6) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т.п., которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

Рисунок 6. Метеорологи используют карты погоды для описания и предсказания погоды. Области высокого (H) и низкого (L) давления сильно влияют на погодные условия. Серые линии представляют собой места постоянного давления, известные как изобары. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

С точки зрения погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на земной поверхности ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака. Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету. Атмосфера Земли, имеющая толщину примерно 100–125 км, состоит примерно из 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на области, показанные на рисунке 7: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря) , термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря, примерно 80% земной атмосферы по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Рис. 7. Атмосфера Земли состоит из пяти слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи.Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

  • [латекс] P = \ frac {F} {A} [/ латекс]
  • [латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

Химия: упражнения в конце главы

  1. Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (подсказка: подумайте об определении давления)?
  2. Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, зависящие от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?
  3. Почему лучше кататься или ползать на животе, чем ходить по замерзшему пруду?
  4. Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт. Вычислите это давление в атм и кПа.
  5. Типичное атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?
  6. Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?
  7. Канадские манометры имеют маркировку в килопаскалях. Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?
  8. Во время высадки викингов на Марс было определено, что атмосферное давление в среднем составляет около 6.50 миллибар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?
  9. Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.
  10. Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?
  11. Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: В середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29. 97 дюймов, 1013,9 мбар.

    (а) Какое было давление в кПа?

    (b) Давление у побережья на северо-востоке США обычно составляет около 30,0 дюймов рт. Ст. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.

  12. Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?
  13. Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть.Определите давление газа в:

    (а) торр

    (б) Па

    (в) бар

  14. Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть. Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) торр

    (б) Па

    (в) бар

  15. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.Предполагая, что атмосферное давление составляет 760,0 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) мм рт. Ст.

    (б) атм

    (c) кПа

  16. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    (а) мм рт. Ст.

    (б) атм

    (c) кПа

  17. Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

Глоссарий

атмосфера (атм)
единица давления; 1 атм = 101,325 Па
бар
(бар или б) единица давления; 1 бар = 100000 Па
барометр
прибор для измерения атмосферного давления
гидростатическое давление
Давление жидкости под действием силы тяжести
манометр
Устройство для измерения давления газа, находящегося в контейнере
паскаль (Па)
единица давления СИ; 1 Па = 1 Н / м 2
фунтов на квадратный дюйм (psi)
единица давления общепринятая в США
давление
сила на единицу площади
торр
единица давления; [латекс] 1 \; \ text {torr} = \ frac {1} {760} \; \ text {atm} [/ latex]

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

1. Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож. Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать более высокое давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

3. Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед по сравнению со стоянием. Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.

5. 0,809 атм; 82,0 кПа

7.2,2 × 10 2 кПа

9. Земля: 14,7 фунтов на дюйм –2 ; Венера: 13,1 × 10 3 фунтов на дюйм −2

11. (а) 101,5 кПа; (б) падение 51 торр

13. (а) 264 торр; (b) 35 200 Па; (c) 0,352 бар

15. (a) 623 мм рт. (б) 0,820 атм; (c) 83,1 кПа

17. При использовании манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость будет вносить равные противодействующие давления в обоих рукавах трубки манометра. Однако при использовании манометра с открытым концом давление газа будет более высоким, чем ожидалось, поскольку P газ = P атм + P объем жидкости .

Давление газа

Важное свойство любого газа
это его давление . У нас есть опыт работы с газом
давление, которого у нас нет с такими свойствами, как
вязкость
и сжимаемость. Каждый день мы слышим, как метеоролог по телевизору дает
значение барометрического давления
атмосфера
(29,8 дюйма
ртуть, например). И большинство из нас надували воздушный шар или использовали
насос для накачки велосипедной шины или баскетбольного мяча.

Потому что понимание того, что такое давление и как оно работает, так
фундаментальные для понимания аэродинамики, мы включаем
несколько слайдов о давлении газа в Руководстве для начинающих.An
интерактивный симулятор атмосферы
позволяет учиться
как статическое давление воздуха меняется с высотой. В
Программа FoilSim
показывает, как изменяется давление вокруг подъемного крыла, а
Программа EngineSim
показывает, как изменяется давление в газотурбинном двигателе.
Другой тренажер поможет вам изучить, как изменяется давление в
ударные волны, возникающие на высоких скоростях.
Есть два способа взглянуть на давление: (1) мелкомасштабное действие.
отдельных молекул воздуха или (2) крупномасштабное действие большого
количество молекул.

Молекулярное определение давления

От
кинетическая теория газов, газ составлен
большого количества молекул, которые очень малы по сравнению с
расстояние между молекулами. Молекулы
газ
находятся в постоянном, случайном
движения и часто сталкиваются друг с другом и со стенками
любой контейнер. Молекулы обладают физическими свойствами массы,
импульс и энергия.Импульс отдельной молекулы равен
произведение его массы и скорости, а кинетическая энергия равна единице.
половина массы, умноженная на квадрат скорости.
Поскольку молекулы газа сталкиваются со стенками
контейнер, как показано слева на рисунке, молекулы передают
импульс к стенам, создающий силу перпендикулярно стене .
Сумма сил всех молекул, ударяющихся о стенку, деленная на площадь
стенка определяется как давление .Давление газа равно
затем мера среднего количества движения
движущихся молекул газа.
Давление действует перпендикулярно (перпендикулярно) стене; тангенциальный (сдвиг)
составляющая силы связана с
вязкость
газа.

Скалярная величина

Давайте посмотрим на статический газ; тот, который, кажется, не движется или не течет.
Хотя газ в целом не движется, отдельные
молекулы газа, которые мы не видим, находятся в постоянном случайном
движение.Поскольку мы имеем дело с почти бесконечным числом молекул
и поскольку движение отдельных молекул
случайным образом во всех направлениях, мы не обнаруживаем никакого движения. Если мы
заключаем газ в контейнер, мы обнаруживаем давление в
газ из молекул, сталкивающихся со стенками нашего контейнера. Мы
может поставить стенки нашего контейнера где угодно внутри газа, а
сила на площадь (давление) то же самое.
Мы можем уменьшить размер нашего «контейнера» до
бесконечно малая точка, а давление имеет единственное значение
в таком случае.Следовательно, давление — это
скаляр
количество, а не
векторное количество. Он имеет величину, но не имеет направления, связанного с
Это. В точке внутри газа давление действует во всех направлениях. На
поверхности газа сила давления действует перпендикулярно к
поверхность.

Если газ в целом движется,
измеренное давление отличается в
направление движения. Упорядоченное движение газа
производит упорядоченную составляющую импульса в
направление движения.Мы связываем дополнительное давление
компонент, называемый
динамическое давление с этим движением жидкости.
Давление, измеренное в направлении движения, называется
полное давление и равно сумме статического и динамического давления, описываемого уравнением Бернулли.

Макромасштаб Определение давления

В более крупном масштабе давление — это
переменная состояния
газа, как
температура и
плотность. Изменение давления во время любого процесса
регулируется законами
термодинамика.
Вы можете изучить влияние давления на другие параметры газа.
в анимационной газовой лаборатории.
Хотя само давление является скаляром, мы можем определить
сила давления
быть равным давлению (сила / площадь), умноженному на поверхность
область
в направлении, перпендикулярном поверхности.
Сила давления — это вектор , величина .

Силы давления обладают некоторыми уникальными качествами по сравнению с гравитационными.
или механические силы.На рисунке, показанном выше справа, у нас есть красный газ.
который заключен в коробку. К верхней части
коробка. Сила давления внутри коробки противостоит приложенной силе
согласно Ньютону
третий закон движения.
Скалярное давление равно внешней силе, деленной на площадь вершины.
коробки. Внутри газа давление действует во всех направлениях. Так
давление давит на дно коробки и на
стороны. Это отличается от простой механики твердого тела. Если
красный газ был твердым телом, не было бы сил, приложенных к бокам
коробки; приложенная сила будет просто передана на
Нижний. Но в газе, потому что молекулы могут свободно перемещаться
и сталкиваются друг с другом, сила, приложенная по вертикали
Направление вызывает силы в горизонтальном направлении.


Деятельности:


Экскурсии с гидом


Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Давление газа | Химия для майоров

Результаты обучения

  • Определить свойство давления
  • Определение и преобразование единиц измерения давления
  • Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
  • Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ.Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой. Давление газа вызывается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов (рис. 1). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

Рис. 1. Атмосфера над нами оказывает сильное давление на объекты на поверхности земли, примерно равное весу шара для боулинга, давящего на область размером с ноготь человека.

В этом коротком видеоролике представлена ​​наглядная иллюстрация атмосферного давления, в котором показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении его внутреннего давления. (Обратите внимание, что видео не имеет повествования. Вы можете получить доступ к описанию аудио с помощью виджета под видео.)

Вы можете просмотреть стенограмму звукового описания «Вакуумного взрыва железнодорожной цистерны» здесь (открывается в новом окне).

Демонстрация этого явления в меньшем масштабе кратко объясняется в следующем видео:

Вы можете просмотреть стенограмму «Раздавить бочку объемом 55 галлонов давлением воздуха» здесь (открывается в новом окне).

Атмосферное давление создается за счет веса столба молекул воздуха в атмосфере над объектом, например, цистерной. На уровне моря это давление примерно такое же, как у взрослого африканского слона, стоящего на коврике, или обычного шара для боулинга, опирающегося на большой палец руки.Это может показаться огромным, и это так, но жизнь на Земле развивалась под таким атмосферным давлением. Если вы на самом деле поместите шар для боулинга на ноготь большого пальца, испытываемое давление будет в удвоено обычного давления, и ощущение будет неприятным.

В общем, давление определяется как сила, действующая на заданную область: [латекс] P = \ dfrac {F} {A}. [/ Latex] Обратите внимание, что давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади. {2} [/ latex]

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает меньше половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед.{2} [/ латекс]

Рис. 2. Хотя (а) вес слона большой, что создает очень большую силу на земле, (б) фигуристка оказывает гораздо большее давление на лед из-за небольшой площади поверхности ее коньков. (кредит А: модификация работы Гвидо да Роззе; кредит б: модификация работы Рёске Яги)

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , где 1 Па = 1 Н / м 2 , где N — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с 2 .Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100000 Па). В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунтов на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфера (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °).В таблице 1 представлена ​​некоторая информация об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления

Таблица 1. Единицы измерения давления
Название и сокращение Определение или отношение к другой единице
паскаль (Па) 1 Па = 1 Н / м 2
Рекомендуемый блок IUPAC
килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па
фунтов на квадратный дюйм (psi) Давление воздуха на уровне моря ~ 14.7 фунтов на кв. Дюйм
атмосфера (атм) 1 атм = 101,325 Па
Давление воздуха на уровне моря ~ 1 атм
бар (бар, или бар) 1 бар = 100000 Па (точно)
обычно используется в метеорологии
миллибар (мбар или мбар) 1000 мбар = 1 бар
дюйм рт. Ст. (Дюйм рт. Ст.) 1 дюйм Hg = 3386 Па
используется в авиационной промышленности, а также в некоторых сводках погоды
торр [латекс] \ text {1 torr} = \ dfrac {\ text {1}} {\ text {760}} \ text {atm} [/ latex]
имени Евангелисты Торричелли, изобретателя барометра
миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.) [латекс] 1 [/ латекс] мм рт. Ст. [Латекс] \ text {~} 1 [/ латекс] торр

Пример 1: Преобразование единиц давления

Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах.Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

  1. торр
  2. атм
  3. кПа
  4. мбар

Показать решение

Это проблема преобразования единиц измерения. Отношения между различными единицами измерения давления приведены в таблице 1.

  1. [латекс] 29.2 \ cancel {\ text {in Hg}} \ times \ dfrac {\ text {760 torr}} {29.92 \ cancel {\ text {in Hg}}} = \ text {742 torr} [/ латекс]
  2. [латекс] 742 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {1 atm}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {0.976 атм} [/ латекс]
  3. [латекс] 742 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {98,9 кПа} [/ латекс]
  4. [латекс] 98.9 \ cancel {\ text {kPa}} \ times \ dfrac {1000 \ cancel {\ text {Pa}}} {1 \ cancel {\ text {kPa}}} \ times \ dfrac {1 \ cancel {\ text {bar}}} {100 000 \ cancel {\ text {Pa}}} \ times \ dfrac {\ text {1000 мбар}} {1 \ cancel {\ text {bar}}} = \ text {989 мбар } [/ latex]

Проверьте свои знания

Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр.Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

Показать решение

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра (рис. 3). Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью. Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки.Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Рис. 3. В барометре высота столба жидкости h используется как измерение давления воздуха. Использование очень плотной жидкой ртути (слева) позволяет создавать барометры разумного размера, тогда как использование воды (справа) потребует барометра более 30 футов в высоту.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра.Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть [латекс] \ dfrac {1} {13.6} [/ латекс] высотой с водяной барометр — более подходящий размер. Стандартное атмосферное давление в 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но больше не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , [латекс] п [/ латекс]:

[латекс] p = h \ rho g [/ латекс]

где [latex] h [/ latex] — высота жидкости, [latex] \ rho [/ latex] — плотность жидкости, а [latex] g [/ latex] — ускорение свободного падения.

Пример 2: Расчет барометрического давления

Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление около уровня моря соответствует давлению, оказываемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см 3 .

Показать решение

Гидростатическое давление определяется как p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см 3 и g = 9,81 м / с 2 .{5} \ text {Pa} \ end {array} [/ latex]

Проверьте свои знания

Рассчитайте высоту водяного столба при 25 ° C, который соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре составляет 1,0 г / см 3 .

Манометр — устройство, подобное барометру, которое может использоваться для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними.Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне. Манометр с открытым концом (рис. 4) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Рис. 4. Манометр можно использовать для измерения давления газа.Высота (разница) между уровнями жидкости (h) является мерой давления. Обычно используется ртуть из-за ее большой плотности.

Пример 3: Расчет давления с помощью манометра закрытого типа

Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом, как показано ниже.

Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

  1. торр
  2. Па
  3. бар

Показать решение

Давление газа равно столбу ртути высотой 26.4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 26,4 см ртутного столба.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg , как в Примере 2, но проще преобразовать единицы измерения с помощью таблицы 1.

  1. [латекс] 26,4 \ cancel {\ text {cm Hg}} \ times \ dfrac {10 \ cancel {\ text {mm Hg}}} {1 \ cancel {\ text {cm Hg}}} \ times \ dfrac {\ text {1 торр}} {1 \ cancel {\ text {мм рт. ст.}}} = \ text {264 торр} [/ latex]
  2. [латекс] 264 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {1 \ cancel {\ text {atm}}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} \ times \ dfrac {\ text { 101,325 Па}} {1 \ cancel {\ text {atm}}} = \ text {35,200 Па} [/ latex]
  3. [латекс] 35 \ text {, 200} \ cancel {\ text {Pa}} \ times \ dfrac {\ text {1 bar}} {100 000 \ cancel {\ text {Pa}}} = \ text {0.352 бар} [/ латекс]

Проверьте свои знания

Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть.

Определить давление газа в:

  1. торр
  2. Па
  3. бар

Показать решение

  1. [латекс] \ text {~} 150 [/ латекс] торр
  2. [латекс] \ text {~} 20 000 [/ латекс] Па
  3. [латекс] \ text {~} 0,20 [/ латекс] бар

Пример 4: Расчет давления с помощью манометра с открытым концом

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано ниже.

Определить давление газа в:

  1. мм рт. Ст.
  2. атм
  3. кПа

Показать решение

Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13,7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.{2} \ text {кПа} [/ латекс]

Проверьте свои знания

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано ниже.

Определить давление газа в:

  1. мм рт. Ст.
  2. атм
  3. кПа

Показать решение

  1. 642 мм рт. Ст.
  2. 0,845 атм
  3. 85,6 кПа

Попробуйте

  1. Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом.Жидкость в манометре — ртуть.

    Определите давление газа в:

    1. торр
    2. Па
    3. бар
  2. Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть.

    Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:

    1. торр
    2. Па
    3. бар
  3. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.

    Предполагая, что атмосферное давление составляет 760,0 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    1. мм рт. Ст.
    2. атм
    3. кПа
  4. Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом.

    Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

    1. мм рт. Ст.
    2. атм
    3. кПа

Показать выбранные решения

1. Давление газа:

  1. [латекс] 26.4 \ cancel {\ text {cm}} \ times \ dfrac {10 \ cancel {\ text {mm}}} {1 \ cancel {\ text {cm}}} \ times \ dfrac {\ text {1 торр}} {1 \ cancel {\ text {mm}}} = \ text {264 torr} [/ latex]
  2. [латекс] \ text {264 торр} \ times \ dfrac {101, \ text {325 Па}} {\ text {760 торр}} = 35, \ text {200 Па} [/ латекс]
  3. [латекс] 264 \ cancel {\ text {torr}} \ times \ dfrac {\ text {1.01325 bar}} {760 \ cancel {\ text {torr}}} = \ text {0.352 bar} [/ latex]

3. Давление газа равно гидростатическому давлению, создаваемому давлением атмосферы на уровне моря за вычетом столба ртути высотой 13.7 см. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — атмосферным давлением минус 13,7 см рт. Ст.).

  1. В мм рт. Ст. Это: 760 мм рт. Ст. — 137 мм рт. Ст. = 623 мм рт. Ст .;
  2. [латекс] \ text {623 мм рт. Ст.} \ Times \ dfrac {\ text {1 атм}} {\ text {760 мм рт.
  3. [латекс] \ text {0,820 атм} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {\ text {1 атм}} = \ text {83,1 кПа} [/ латекс]

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным (рис. 5). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения.При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа.За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления тонометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Рис. 5. (a) Медицинский техник готовится измерить артериальное давление пациента с помощью сфигмоманометра. (b) Типичный сфигмоманометр использует резиновую грушу с клапаном для надувания манжеты и диафрагменный манометр для измерения давления.(кредит а: модификация работы магистра-сержанта Джеффри Аллена)

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое. Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат.Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике. Прогнозы погоды (рис. 6) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т.п., которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

Рисунок 6.Метеорологи используют карты погоды для описания и предсказания погоды. Области высокого (H) и низкого (L) давления сильно влияют на погодные условия. Серые линии представляют собой места постоянного давления, известные как изобары. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

С точки зрения погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на поверхности земли ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака.Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету. Атмосфера Земли, имеющая толщину примерно 100–125 км, состоит примерно из 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на области, показанные на рисунке 7: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря) , термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря, примерно 80% земной атмосферы по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Рис. 7. Атмосфера Земли состоит из пяти слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи.Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Ключевые концепции и резюме

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

Ключевые уравнения
  • [латекс] P = \ dfrac {F} {A} [/ латекс]
  • [латекс] p = h \ rho {g} [/ латекс]

Попробуйте

  1. Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (подсказка: подумайте об определении давления)?
  2. Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, зависящие от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?
  3. Почему лучше кататься или ползать на животе, чем ходить по замерзшему пруду?
  4. Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт.Вычислите это давление в атм и кПа.
  5. Типичное атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?
  6. Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?
  7. Канадские манометры имеют маркировку в килопаскалях. Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?
  8. Во время высадки викингов на Марс было определено, что атмосферное давление в среднем составляет около 6.50 миллибар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?
  9. Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.
  10. Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?
  11. Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: В середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29.97 дюймов, 1013,9 мбар.
    1. Какое было давление в кПа?
    2. Давление у побережья на северо-востоке США обычно составляет около 30,0 дюймов рт. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.
  12. Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?
  13. Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

Избранные ответы

1. Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож. Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать более высокое давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

3. Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед по сравнению со стоянием. Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.{{-2}} [/ латекс]

11. Ответы следующие:

  1. [латекс] 29.97 \ cancel {\ text {in. Hg}} \ times \ dfrac {\ text {101,325 кПа}} {29.92 \ cancel {\ text {in. Hg}}} = \ text {101,5 кПа} [/ latex]
  2. [латекс] 28.0 \ cancel {\ text {дюйм. Hg}} \ times \ dfrac {\ text {760 торр}} {29.92 \ cancel {\ text {in. Hg}}} = \ text {711 торр;} [/ latex] 762 — 711 = падение 51 торр

13. При использовании манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость создавала равные противодействующие давления в обоих рукавах трубки манометра.Однако при использовании манометра с открытым концом давление газа будет более высоким, чем ожидалось, поскольку P газ = P атм + P объем жидкости .

Глоссарий

атмосфера (атм): единица давления; 1 атм = 101,325 Па

бар: (бар или б) единица измерения давления; 1 бар = 100 000 Па

барометр: прибор для измерения атмосферного давления

гидростатическое давление: давление жидкости под действием силы тяжести

манометр: прибор для измерения давления газа в контейнере

паскаль (Па): единица давления в системе СИ; 1 Па = 1 Н / м 2

фунтов на квадратный дюйм (psi): единица измерения давления, распространенная в США

давление: сила на единицу площади

торр: ед. Давления; [латекс] \ text {1 torr} = \ frac {1} {760} \ text {atm} [/ latex]

Давление газа · Химия

Давление газа · Химия

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определить свойство давления
  • Определение и преобразование единиц измерения давления
  • Описать работу обычных инструментов для измерения давления газа
  • Рассчитать давление по данным манометра

Атмосфера Земли оказывает давление, как и любой другой газ.Хотя обычно мы не замечаем атмосферное давление, мы чувствительны к изменениям давления — например, когда ваши уши «хлопают» во время взлета и посадки во время полета или когда вы ныряете под водой. Давление газа вызывается силой, действующей при столкновении молекул газа с поверхностями объектов ([ссылка]). Хотя сила каждого столкновения очень мала, любая поверхность значительной площади подвергается большому количеству столкновений за короткое время, что может привести к высокому давлению. Фактически, нормальное давление воздуха достаточно велико, чтобы раздавить металлический контейнер, если он не уравновешен равным давлением внутри контейнера.

В этом коротком видеоролике наглядно показано атмосферное давление, в котором показан взрыв железнодорожной цистерны при понижении внутреннего давления.

Кратко объясняется демонстрация этого явления в меньшем масштабе.

Атмосферное давление создается за счет веса столба молекул воздуха в атмосфере над объектом, например, цистерной. На уровне моря это давление примерно такое же, как у взрослого африканского слона, стоящего на коврике, или обычного шара для боулинга, опирающегося на большой палец руки.Это может показаться огромным, и это так, но жизнь на Земле развивалась под таким атмосферным давлением. Если вы на самом деле поместите шар для боулинга на ноготь большого пальца, испытываемое давление будет в удвоено обычного давления, и ощущение будет неприятным.

Как правило, давление определяется как сила, действующая на заданную область: P = FA.

Обратите внимание, что давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади. Таким образом, давление может быть увеличено либо за счет увеличения силы, либо за счет уменьшения площади, по которой оно применяется; давление можно уменьшить, уменьшив силу или увеличив площадь.

Давайте применим эту концепцию, чтобы определить, кто с большей вероятностью провалит тонкий лед в [ссылка] — слон или фигурист? Большой африканский слон может весить 7 тонн, опираясь на четыре ноги, каждая из которых имеет диаметр около 1,5 футов (площадь отпечатка 250 в 2 ), поэтому давление, оказываемое каждой ногой, составляет около 14 фунтов / дюйм 2 :

давление на ногу слона = 14000 фунтов слон × 1 слон 4 фута × 1 фут 250 дюймов2 = 14 фунтов / дюйм 2

Фигурист весит около 120 фунтов, опираясь на два лезвия конька, каждое с площадью около 2 дюймов 2 , поэтому давление, оказываемое каждым лезвием, составляет около 30 фунтов / дюйм 2 :

давление на одно лезвие конька = 120 фунтов на коньках × 1 на коньках 2 лезвия × 1 нож 2 на 2 = 30 фунтов / дюйм 2

Даже несмотря на то, что слон более чем в сто раз тяжелее фигуриста, он оказывает меньше половины давления и, следовательно, с меньшей вероятностью упадет через тонкий лед.С другой стороны, если фигуристка снимает коньки и стоит босиком (или в обычной обуви) на льду, большая площадь, на которую приходится ее вес, значительно снижает оказываемое давление:

давление на ногу человека = 120 фунтов на конькобежца × 1 на 2 фута на 1 фут 30 дюймов2 = 2 фунта / дюйм2

Единица давления в системе СИ — паскаль (Па) , где 1 Па = 1 Н / м 2 , где N — ньютон, единица силы, определяемая как 1 кг м / с 2 . Один паскаль — это небольшое давление; во многих случаях удобнее использовать единицы килопаскаль (1 кПа = 1000 Па) или бар (1 бар = 100000 Па).В Соединенных Штатах давление часто измеряется в фунтах силы на площади в один квадратный дюйм — фунтов на квадратный дюйм (psi) — например, в автомобильных шинах. Давление также можно измерить с помощью прибора атмосфер (атм) , который первоначально представлял среднее атмосферное давление на уровне моря на приблизительной широте Парижа (45 °). [ссылка] предоставляет некоторую информацию об этих и некоторых других распространенных единицах измерения давления

Единицы давления
Наименование и сокращение Определение или отношение к другой единице
паскаль (Па) 1 Па = 1 Н / м 2


рекомендованный блок IUPAC
килопаскаль (кПа) 1 кПа = 1000 Па
фунтов на квадратный дюйм (psi) Давление воздуха на уровне моря ~ 14.7 фунтов на кв. Дюйм
атмосфера (атм) 1 атм = 101,325 Па


Давление воздуха на уровне моря ~ 1 атм
бар (бар, или бар) 1 бар = 100000 Па (точно)


обычно используется в метеорологии
миллибар (мбар или мбар) 1000 мбар = 1 бар
дюйм рт. Ст. (Дюйм рт. Ст.) 1 дюйм Hg = 3386 Па


используется в авиационной промышленности, а также в некоторых сводках погоды
торр 1 торр = 1760атм


им. Евангелисты Торричелли, изобретателя барометра
миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.) 1 мм рт. Ст. ~ 1 торр

Преобразование единиц давления Национальная метеорологическая служба США сообщает о давлении как в дюймах ртутного столба, так и в миллибарах.Преобразуйте давление 29,2 дюйма рт. Ст. В:

(а) торр

(б) атм

(c) кПа

(d) мбар

Решение Это проблема преобразования единиц измерения. Отношения между различными единицами измерения давления приведены в [ссылка].

(а) 29,2 дюйма рт. Ст. × 25,4 мм1 дюйм × 1 торр 1 мм рт. Ст. = 742 торр

(б) 742 торр × 1 атм 760 торр = 0,976 атм

(c) 742torr × 101,325 кПа 760torr = 98,9 кПа

(d) 98,9 кПа × 1000 Па 1 кПа × 1 бар 100 000 Па × 1000 мбар 1 бар = 989 мбар

Проверьте свои знания Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр.Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба, килопаскалях и барах?

Отвечать:

0,974 атм; 740 мм рт. 98,7 кПа; 0,987 бар

Мы можем измерить атмосферное давление, силу, действующую со стороны атмосферы на земную поверхность, с помощью барометра ([ссылка]). Барометр представляет собой стеклянную трубку, которая закрыта с одного конца, заполнена нелетучей жидкостью, такой как ртуть, а затем перевернута и погружена в контейнер с этой жидкостью.Атмосфера оказывает давление на жидкость за пределами трубки, столб жидкости оказывает давление внутри трубки, а давление на поверхности жидкости одинаково внутри и снаружи трубки. Следовательно, высота жидкости в трубке пропорциональна давлению, оказываемому атмосферой.

Если жидкостью является вода, нормальное атмосферное давление будет поддерживать столб воды высотой более 10 метров, что довольно неудобно для изготовления (и считывания) барометра.Поскольку ртуть (Hg) примерно в 13,6 раз плотнее воды, ртутный барометр должен быть только 113,6

высотой с водяной барометр — более подходящий размер. Стандартное атмосферное давление в 1 атм на уровне моря (101 325 Па) соответствует столбу ртути высотой около 760 мм (29,92 дюйма). торр изначально задумывался как единица измерения, равная одному миллиметру ртутного столба, но больше не соответствует точно. Давление, оказываемое жидкостью под действием силы тяжести, известно как гидростатическое давление , p :

.

р = hρg

, где h — высота жидкости, ρ — плотность жидкости, а g — ускорение свободного падения.

Расчет барометрического давления Покажите расчет, подтверждающий утверждение о том, что атмосферное давление вблизи уровня моря соответствует давлению, создаваемому столбом ртути высотой около 760 мм. Плотность ртути = 13,6 г / см 3 .

Решение Гидростатическое давление определяется формулой p = hρg , при этом h = 760 мм, ρ = 13,6 г / см 3 и g = 9,81 м / с 2 . Включение этих значений в уравнение и выполнение необходимых преобразований единиц даст нам искомое значение.(Примечание: мы ожидаем найти давление ~ 101,325 Па 🙂

101,325 Н / м2 = 101,325 кг · м / с2м2 = 101,325 кг · м · с2

p = (760 мм × 1 м1000 мм) × (13,6 г1см3 × 1 кг1000 г × (100 см) 3 (1 м) 3) × (9,81 м1с2)

= (0,760 м) (13,600 кг / м3) (9,81 м / с2) = 1,01 × 105 кг / мс2 = 1,01 × 105 Н / м2

= 1,01 × 105 Па

Проверьте свои знания Рассчитайте высоту столба воды при 25 ° C, что соответствует нормальному атмосферному давлению. Плотность воды при этой температуре равна 1.0 г / см 3 .

Манометр — устройство, подобное барометру, которое может использоваться для измерения давления газа, находящегося в контейнере. Манометр с закрытым концом представляет собой U-образную трубку с одним закрытым плечом, одним плечом, которое соединяется с измеряемым газом, и нелетучей жидкостью (обычно ртутью) между ними. Как и в случае с барометром, расстояние между уровнями жидкости в двух рукавах трубки ( х на диаграмме) пропорционально давлению газа в баллоне.Манометр с открытым концом ([ссылка]) аналогичен манометру с закрытым концом, но одно из его рукавов открыто для атмосферы. В этом случае расстояние между уровнями жидкости соответствует разнице давлений между газом в емкости и атмосферой.

Расчет давления с помощью манометра с закрытым концом Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом, как показано справа. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Решение Давление газа равно столбу ртути высотой 26.4 см. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 26,4 см ртутного столба.) Мы могли бы использовать уравнение p = hρg как в [ссылка], но проще просто преобразовать единицы с помощью [ссылка].

(a) 26,4 см рт. Ст. × 10 мм рт. Ст. 1 см рт. Ст. × 1 торр 1 мм рт. Ст. = 264 торр

(b) 264 торр × 1 атм. 760 торр × 101,325 Па · 1 атм = 35 200 Па

(c) 35 200 Па × 1 бар 100 000 Па = 0.352 бар

Проверьте свои знания Давление пробы газа измеряется манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Отвечать:

(а) ~ 150 торр; (б) ~ 20 000 Па; (c) ~ 0,20 бар

Расчет давления с помощью манометра с открытым концом Давление пробы газа измеряется на уровне моря с помощью ртутного манометра с открытым концом, как показано справа.Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Решение Давление газа равно гидростатическому давлению столба ртути высотой 13,7 см плюс давление атмосферы на уровне моря. (Давление в нижней горизонтальной линии одинаково с обеих сторон трубки. Давление слева обусловлено газом, а давление справа — 13,7 см ртутного столба плюс атмосферное давление.)

(a) В мм рт. Ст. Это: 137 мм рт. Ст. + 760 мм рт. Ст. = 897 мм рт. Ст.

(б) 897 мм рт. Ст. × 1 атм. 760 мм рт. Ст. = 1.18 атм

(c) 1,18атм × 101,325 кПа1атм = 1,20 × 102 кПа

Проверьте свои знания Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом, как показано справа. Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Отвечать:

(а) 642 мм рт. (б) 0,845 атм; (c) 85,6 кПа

Измерение артериального давления

Артериальное давление измеряется с помощью устройства, называемого сфигмоманометром (греч. sphygmos = «пульс»).Он состоит из надувной манжеты для ограничения кровотока, манометра для измерения давления и метода определения, когда кровоток начинается и когда он становится затрудненным ([ссылка]). С момента своего изобретения в 1881 году он был незаменимым медицинским устройством. Существует много типов сфигмоманометров: ручные, для которых требуется стетоскоп и которые используются медицинскими работниками; ртутные, когда требуется наибольшая точность; менее точные механические; и цифровые, которые можно использовать после небольшого обучения, но у них есть ограничения.При использовании сфигмоманометра манжету надевают вокруг плеча и накачивают до тех пор, пока кровоток полностью не блокируется, а затем медленно отпускают. Когда сердце бьется, кровь, проходящая через артерии, вызывает повышение давления. Это повышение давления, при котором начинается кровоток, составляет систолическое давление пиковое давление в сердечном цикле. Когда давление в манжете сравняется с артериальным систолическим давлением, кровь течет мимо манжеты, создавая слышимые звуки, которые можно услышать с помощью стетоскопа.За этим следует снижение давления, поскольку желудочки сердца готовятся к новому удару. Поскольку давление в манжете продолжает снижаться, звук в конце концов перестает быть слышным; это диастолическое давление наименьшее давление (фаза покоя) в сердечном цикле. Единицы измерения артериального давления тонометра выражаются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).

Метеорология, климатология и атмосферные науки

На протяжении веков люди наблюдали облака, ветры и осадки, пытаясь определить закономерности и сделать прогнозы: когда лучше сажать и собирать урожай; безопасно ли отправляться в морское путешествие; и многое другое.Сейчас мы сталкиваемся со сложными проблемами, связанными с погодой и атмосферой, которые окажут серьезное влияние на нашу цивилизацию и экосистему. Несколько различных научных дисциплин используют химические принципы, чтобы помочь нам лучше понять погоду, атмосферу и климат. Это метеорология, климатология и атмосферная наука. Метеорология — это изучение атмосферы, атмосферных явлений и атмосферных воздействий на погоду Земли. Метеорологи стремятся понять и предсказать погоду в краткосрочной перспективе, что может спасти жизни и принести пользу экономике.Прогнозы погоды ([ссылка]) являются результатом тысяч измерений атмосферного давления, температуры и т. Д., Которые собираются, моделируются и анализируются в метеорологических центрах по всему миру.

С точки зрения погоды, системы низкого давления возникают, когда атмосферное давление на поверхности земли ниже, чем в окружающей среде: влажный воздух поднимается и конденсируется, образуя облака. Движение влаги и воздуха в пределах различных погодных фронтов провоцирует большинство погодных явлений.

Атмосфера — это газовый слой, окружающий планету.Атмосфера Земли, имеющая толщину примерно 100–125 км, состоит примерно на 78,1% азота и 21,0% кислорода и может быть подразделена на регионы, показанные на [ссылка]: экзосфера (наиболее удаленная от Земли,> 700 км над уровнем моря. ), термосфера (80–700 км), мезосфера (50–80 км), стратосфера (второй нижний уровень нашей атмосферы, 12–50 км над уровнем моря) и тропосфера (до 12 км над уровнем моря). , примерно 80% атмосферы Земли по массе и слой, в котором происходит большинство погодных явлений).По мере того, как вы поднимаетесь в тропосфере, плотность и температура воздуха снижаются.

Климатология — это изучение климата, усредненных погодных условий за длительные периоды времени с использованием атмосферных данных. Однако климатологи изучают закономерности и эффекты, которые происходят в течение десятилетий, столетий и тысячелетий, а не более короткие временные рамки в часы, дни и недели, как метеорологи. Наука об атмосфере — это еще более широкая область, объединяющая метеорологию, климатологию и другие научные дисциплины, изучающие атмосферу.

Ключевые концепции и резюме

Газы оказывают давление, то есть силу на единицу площади. Давление газа может быть выражено в единицах СИ — паскаль или килопаскаль, а также во многих других единицах, включая торр, атмосферу и бар. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра; другие давления газа можно измерить с помощью одного из нескольких типов манометров.

Ключевые уравнения

Химия: упражнения в конце главы

Почему острые ножи более эффективны, чем тупые (Подсказка: подумайте об определении давления)?

Режущая кромка заточенного ножа имеет меньшую площадь поверхности, чем затупившийся нож.Поскольку давление — это сила на единицу площади, острый нож будет оказывать более высокое давление с той же силой и более эффективно прорезать материал.

Почему у некоторых небольших мостов есть ограничения по весу, которые зависят от количества колес или осей у проезжающего транспортного средства?

Почему вы должны кататься или ползать животом, а не ходить по замерзшему пруду?

Лежа распределяет ваш вес на большую площадь поверхности, оказывая меньшее давление на лед, чем стоя.Если вы будете меньше нажимать, у вас меньше шансов пробить тонкий лед.

Типичное атмосферное давление в Реддинге, Калифорния, составляет около 750 мм рт. Вычислите это давление в атм и кПа.

Типичное атмосферное давление в Денвере, штат Колорадо, составляет 615 мм рт. Что это за давление в атмосферах и килопаскалях?

Типичное атмосферное давление в Канзас-Сити составляет 740 торр. Что это за давление в атмосферах, миллиметрах ртутного столба и килопаскалях?

Канадские манометры имеют маркировку в килопаскалях.Какое значение на таком манометре соответствует 32 фунтам на квадратный дюйм?

Во время высадки викингов на Марс было определено, что атмосферное давление в среднем составляет около 6,50 мбар (1 бар = 0,987 атм). Что это за давление в торр и кПа?

Давление атмосферы на поверхности планеты Венера составляет около 88,8 атм. Сравните это давление в фунтах на квадратный дюйм с нормальным давлением на Земле на уровне моря в фунтах на квадратный дюйм.

Земля: 14,7 фунта на дюйм –2 ; Венера: 1.31 × 10 3 фунтов на дюйм −2

Каталог медицинских лабораторий описывает давление в баллоне газа как 14,82 МПа. Какое давление у этого газа в атмосферах и торр?

Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: Днем в середине августа на северо-востоке США в местной газете появилась следующая информация: атмосферное давление на уровне моря 29,97 дюйма ртутного столба, 1013,9 мбар.

(а) Какое было давление в кПа?

(b) Давление у берега моря на северо-востоке США обычно составляет около 30.0 дюймов рт. Ст. Во время урагана давление может упасть примерно до 28,0 дюймов рт. Ст. Рассчитайте падение давления в торр.

(а) 101,5 кПа; (б) падение 51 торр

Почему необходимо использовать нелетучую жидкость в барометре или манометре?

Давление пробы газа измеряется на уровне моря манометром с закрытым концом. Жидкость в манометре — ртуть. Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

(а) 264 торр; (b) 35 200 Па; (в) 0.352 бар

Давление пробы газа измеряется манометром с открытым концом, частично показанным справа. Жидкость в манометре — ртуть. Предполагая, что атмосферное давление составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Определите давление газа в:

(а) торр

(б) Па

(в) бар

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. При атмосферном давлении 760.0 мм рт. Ст., Определить давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

(а) 623 мм рт. (б) 0,820 атм; (c) 83,1 кПа

Давление пробы газа измеряется на уровне моря ртутным манометром с открытым концом. Предполагая, что атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст., Определите давление газа в:

(а) мм рт. Ст.

(б) атм

(c) кПа

Как использование летучей жидкости повлияет на измерение газа с помощью манометров открытого типа по сравнению сзакрытые манометры?

При использовании манометра с закрытым концом никаких изменений не наблюдалось бы, поскольку испаренная жидкость будет вносить равные противодействующие давления в обоих рукавах трубки манометра. Однако при использовании манометра с открытым концом давление газа будет более высоким, чем ожидалось, поскольку P газ = P атм + P объем жидкости .

Глоссарий

атмосфера (атм)
единица давления; 1 атм = 101,325 Па
бар
(бар или б) единица давления; 1 бар = 100000 Па
барометр
прибор для измерения атмосферного давления
гидростатическое давление
Давление жидкости под действием силы тяжести
манометр
Устройство для измерения давления газа, находящегося в контейнере
паскаль (Па)
единица давления СИ; 1 Па = 1 Н / м 2
фунтов на квадратный дюйм (psi)
единица давления общепринятая в США
давление
сила на единицу площади
торр
единица давления;
1 торр = 1760атм

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия.

Вы также можете бесплатно скачать по адресу http://cnx.org/contents/[email protected]

Атрибуция:

Газы и давление

8.3 Газы и давление

Цель обучения

  1. Опишите газовую фазу.

Газовая фаза уникальна среди трех состояний вещества тем, что есть несколько простых моделей, которые мы можем использовать для предсказания физического поведения всех газов, независимо от их идентичности.Мы не можем сделать это для твердого и жидкого состояний. Фактически, развитие этого понимания поведения газов представляет собой историческую точку раздела между алхимией и современной химией. Первые успехи в понимании поведения газов были сделаны в середине 1600-х годов Робертом Бойлем, английским ученым, основавшим Королевское общество (одну из старейших научных организаций в мире).

Как получается, что мы можем моделировать все газы независимо от их химической идентичности? Ответ содержится в группе утверждений, называемой кинетической теорией газов и фундаментальной теорией поведения газов.:

  • Газы состоят из крошечных частиц, разделенных большими расстояниями.
  • Частицы газа постоянно движутся, сталкиваясь с другими частицами газа и стенками своего контейнера.
  • Скорость частиц газа связана с температурой газа.
  • Частицы газа не испытывают силы притяжения или отталкивания друг с другом.

Заметили ли вы, что ни одно из этих утверждений не относится к идентичности газа? Это означает, что все газы должны вести себя одинаково.Газ, который полностью соответствует этим утверждениям, называется идеальным газом . Большинство газов имеют небольшие отклонения от этих заявлений и называются настоящими газами . Однако существование реальных газов не умаляет значения кинетической теории газов.

В одном из положений кинетической теории упоминаются столкновения. Поскольку частицы газа постоянно движутся, они также постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками своего контейнера. При отталкивании частиц газа от стенок контейнера действуют силы (Рисунок 8.9 «Давление газа»). Сила, создаваемая частицами газа, разделенная на площадь стенок контейнера, дает давление Сила, разделенная на площадь. Давление — это свойство, которое мы можем измерить для газа, но обычно мы не учитываем давление для твердых тел или жидкостей.

Рисунок 8.9 Давление газа

Давление возникает, когда частицы газа отскакивают от стенок своего контейнера.

Основная единица давления — ньютон на квадратный метр (Н / м 2 ).Эта комбинированная единица переопределяется как паскаль-единица давления, равная 1 ньютону силы на квадратный метр площади. (Па). Один паскаль — это не очень большое давление. Более полезная единица измерения давления — барА единица давления, равная 100 000 Па, что составляет 100 000 Па (1 бар = 100 000 Па). Другими распространенными единицами давления являются атмосфера — единица давления, равная среднему атмосферному давлению на уровне моря. (атм), которое первоначально определялось как среднее давление атмосферы Земли на уровне моря; и мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба) Единица давления, равная давлению, создаваемому столбом ртути высотой 1 мм., которое представляет собой давление, создаваемое столбом ртути высотой 1 мм. Единица миллиметры ртутного столба также называется торр. Другое название миллиметра ртутного столба., Названная в честь итальянского ученого Евангелиста Торричелли, который изобрел барометр в середине 1600-х годов. Более точное определение атмосферы в торр означает, что в 1 атм приходится ровно 760 торр. Бар равен 1,01325 атм. Учитывая все взаимосвязи между этими единицами давления, возможность преобразования одной единицы давления в другую является полезным навыком.

Пример 3

Введите коэффициент преобразования, чтобы определить, сколько атмосфер находится в 1547 мм рт.

Решение

Поскольку 1 мм рт. Ст. Равняется 1 торр, данное давление также равно 1547 торр. Поскольку в 1 атм 760 торр, мы можем использовать этот коэффициент преобразования для математического преобразования:

1547 торр × 1 атм 760 торр = 2,04 атм

Обратите внимание на алгебраическое сокращение единиц торра.

Упражнение по развитию навыков

  1. Напишите коэффициент преобразования, чтобы определить, сколько миллиметров ртутного столба находится в 9.65 атм.

Кинетическая теория также утверждает, что нет взаимодействия между отдельными частицами газа. Хотя мы знаем, что в реальных газах действительно существуют межмолекулярные взаимодействия, кинетическая теория предполагает, что частицы газа расположены настолько далеко друг от друга, что отдельные частицы не «чувствуют» друг друга. Таким образом, мы можем рассматривать частицы газа как крошечные частицы материи, идентичность которых не важна для определенных физических свойств.

Упражнение по обзору концепции

  1. Что такое давление и в каких единицах мы его выражаем?

Ответ

  1. Давление — сила на единицу площади; его единицы могут быть паскалями, торрами, миллиметрами ртутного столба или атмосферой.

Key Takeaway

  • Газовая фаза имеет определенные общие свойства, характерные для этой фазы.

Упражнения

  1. Что такое кинетическая теория газов?

  2. Согласно кинетической теории газов, отдельные частицы газа (всегда, часто, никогда) движутся.

  3. Почему газ оказывает давление?

  4. Почему кинетическая теория газов позволяет нам предполагать, что все газы будут показывать одинаковое поведение?

  5. Расположите следующие величины давления в порядке от наименьшего к наибольшему: 1 мм рт. Ст., 1 Па и 1 атм.

  6. Какая единица давления больше — торр или атмосфера?

  7. Сколько торр в 1,56 атм?

  8. Перевести 760 торр в паскали.

  9. Артериальное давление выражается в миллиметрах ртутного столба.Каким будет артериальное давление в атмосферах, если систолическое артериальное давление пациента составляет 120 мм рт. Ст., А диастолическое артериальное давление — 82 мм рт. (В медицине такое кровяное давление обозначается как «120/82», произносится как «сто двадцать больше восьмидесяти двух».)

  10. В прогнозировании погоды барометрическое давление выражается в дюймах ртутного столба (дюймах ртутного столба), где ровно 25,4 мм рт.Рт. Каково барометрическое давление в миллиметрах ртутного столба, если барометрическое давление указано как 30,21 дюйма ртутного столба?

ответов

  1. Газы состоят из крошечных частиц, разделенных большим расстоянием. Частицы газа постоянно перемещаются, сталкиваясь с другими частицами газа и стенками своего контейнера. Скорость частиц газа связана с температурой газа.Частицы газа не испытывают между собой силы притяжения или отталкивания.

  2. Газ оказывает давление, когда его частицы отскакивают от стенок контейнера.

Что вызывает давление газа? | Sciencing

Давление, которое оказывает газ, возникает из-за движения его молекул.Молекулы газа свободно перемещаются, отскакивая от стенок контейнера и друг друга. Когда молекулы отскакивают от препятствия, они передают небольшое количество силы. Изменение направления из-за препятствия приводит к изменению импульса, который толкает препятствие.

Когда многие молекулы меняют импульс относительно стенки контейнера, давление может быть значительным. Импульс пропорционален скорости, а скорость движения молекул зависит от температуры. По мере повышения температуры газа молекулы движутся быстрее, и давление, которое они оказывают, увеличивается.Тот факт, что газы оказывают давление и что давление зависит от температуры газа, можно использовать многими интересными способами для выполнения полезной работы.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Давление газа вызывается молекулами газа, отскакивающими друг от друга от стенок контейнера. Каждый раз, когда молекула меняет направление из-за удара о стену, изменение импульса приводит к небольшому толчку. Из-за большого количества задействованных молекул толчки в сумме создают заметное давление, которое можно использовать для работы машин и инструментов.

Определение давления газа

Когда молекулы газа отскакивают от стенок своего сосуда, они создают силу. Давление газа определяется как сила, создаваемая газом на единицу площади. В зависимости от цели измерения обычно используются разные единицы. В английской системе единицей давления являются фунты на квадратный дюйм. В метрической системе это ньютоны на квадратный метр, называемые паскалями. В метеорологии атмосфера равна 14,7 фунта на квадратный дюйм или 101 фунт на квадратный дюйм.325 килопаскалей.

Как работает давление газа

Газы — это жидкости, то есть они текут из объема с высоким давлением в объем с низким давлением. Объемы, содержащие больше газа или газа при более высокой температуре, имеют более высокое давление, чем объемы, содержащие меньше газа или более холодные. Это означает, что газ можно заставить перетекать из одного контейнера в другой, увеличивая давление в первом контейнере, либо добавляя больше газа, либо нагревая контейнер. Это свойство давления газа лежит в основе многих двигателей и машин, используемых на заводах и транспорте.

Использование давления газа для работы

Примером приложения, в котором для транспортировки используется давление газа, является двигатель автомобиля. Бензин или дизельное топливо добавляется в воздух и сжимается в двигателе. Топливо горит, нагревая газ и создавая давление, которое толкает поршни двигателя. В этом случае тепло от горящего топлива создает давление газа, необходимое для работы двигателя автомобиля.

Для пневмоинструментов в движение машины подается дополнительный воздух, а не тепло.Компрессор подает воздух в воздушный резервуар, который подает воздух под давлением к различным инструментам. Инструменты используют давление воздуха для завинчивания болтов, пробивки отверстий или гвоздей. Воздух поступает из бака высокого давления через инструменты в атмосферу низкого давления. По мере того, как воздух выходит, он приводит в действие инструменты.

Другие примеры действия давления газа можно найти в канистрах с газировкой, автомобильных и велосипедных шинах, аэрозольных баллончиках и огнетушителях. Каждая из молекул, вызывающих давление газа, вносит крошечную силу, которая в сумме может выполнять полезную работу в масштабе физических объектов.

10 ошибок владельцев газовых моечных машин | Simpson

Забота о мойке высокого давления SIMPSON и умение устранять неисправности в вашем оборудовании являются неотъемлемой частью владения. Продлите срок службы мойки высокого давления и защитите свою безопасность, следуя приведенным ниже советам, чтобы избежать этих распространенных ошибок.

Первые дела в первую очередь

Перед тем, как приступить к очистке, обязательно прочтите руководство пользователя со всеми требованиями безопасности, начальными шагами и инструкциями по эксплуатации.

1. Мойка высокого давления не запускается

ТОЛЬКО после 30 дней простоя топливо в газовой мойке высокого давления может испортиться. Важно всегда стабилизировать топливо, чтобы предотвратить попадание влаги в топливо. Некоторые люди рекомендуют слить топливо, и это хороший метод, но при этом мойка высокого давления остается уязвимой для попадания влаги в бак и карбюратор.

Мы рекомендуем ОСТАВИТЬ резервуар полным и использовать Ethanol Shield для предотвращения попадания влаги.

1 бутылка (2 унции) = подходит для 5 галлонов газа

Большинство моделей аппаратов для мытья под давлением SIMPSON имеют резервуар на 1/2 галлона. Вам нужно будет налить 1/2 унции. Этанол Щит в ваш бак, когда в баке FULL газа.

Ухаживая за своим двигателем, вы продлите его срок службы и защитите свои вложения.

2. Похоже, что насос мойки высокого давления вышел из строя после всего лишь одного сезона использования

Если вы не подготовили свою мойку высокого давления к зиме, возможно, некоторое количество остаточной влаги в помпе расширилось в более прохладные месяцы, вызывая крошечные трещины в помпе.Подготовка к зиме предотвратит замерзание остаточной влаги, расширение и возможное растрескивание клапанов и уплотнений внутри вашего насоса.

Вам понадобится Pump Guard на каждый сезон после этого. Следуйте инструкциям в руководстве пользователя, а полезные советы можно найти в нашем блоге «Как подготовить вашу мойку высокого давления к зиме»!

3. Моя мойка высокого давления дает только низкое давление

Ваш SIMPSON может работать при низком давлении из-за неправильного размера форсунки или форсунки, которая износилась.

Всегда заменяйте изношенные или сломанные форсунки, поскольку они могут представлять угрозу безопасности.

ВСЕГДА используйте аксессуары, соответствующие диапазону PSI вашей мойки высокого давления. Возможно, вы теряете давление, потому что ваш аксессуар рассчитан на более высокий / меньший диапазон PSI, чем ваша машина, и может привести к повреждению вашего аксессуара.

Обязательно проверьте, полностью ли включена вода и достаточно ли воды протекает через насос. Проверьте фильтр вашего насоса на входе, чтобы убедиться, что нет мусора, блокирующего поток воды.Вертикальный или слишком длинный шланг может замедлить поступление воды с достаточным давлением.

4. Моя мойка высокого давления работает очень плохо

Возможно, вам потребуется проверить воздушный фильтр, чтобы убедиться, что в нем нет мусора; если он грязный, очистите его, если возможно, или замените.

Вы также можете проверить свечу зажигания на предмет износа или загрязнения, очистить ее, если возможно, или заменить.

Если с тех пор, как вы в последний раз использовали мойку высокого давления, прошло некоторое время, и вы не использовали Ethanol Shield, ваше топливо может быть загрязнено.Эта формула профилактического обслуживания устраняет и предотвращает проблемы, связанные с этанолом. Он удаляет воду, предотвращает коррозию, обеспечивает легкий запуск двигателя в течение всего года и сохраняет топливо свежим.

Если ваш двигатель по-прежнему работает с перебоями, возможно, вам придется обратиться к производителю двигателя в ближайший авторизованный сервисный центр.

5. У моего насоса мойки высокого давления течет вода

Если из помпы протекает вода, это может быть вызвано следующим:

Если вы позволите мойке высокого давления работать более 2 минут за раз, она перейдет в режим байпаса.Это означает, что вода внутри насоса постоянно течет и нагревается. Когда ваша помпа слишком горячая, она может повредить ее и потенциально может треснуть. Чтобы предотвратить перегрев насоса, ваш SIMPSON оснащен предохранительным термоклапаном (только функция безопасности), который выпускает горячую воду, когда насос становится слишком горячим.

Обязательно выключайте машину, если вы делаете перерывы более 2-3 минут.

Если ваша мойка высокого давления протекает через пистолет, трубку или сопло, возможно, ваши аксессуары закреплены недостаточно плотно.Выключите машину и убедитесь, что все затянуто должным образом.

6. Моя мойка высокого давления просто отключается во время использования

Мойки высокого давления

SIMPSON разработаны таким образом, чтобы вы не повредили двигатель или какие-либо механические компоненты. Как правило, ваша мойка высокого давления SIMPSON просто отключилась, потому что в ней закончился бензин или масло.

ВСЕГДА проверяйте уровень масла и газа в мойке высокого давления каждый раз, когда вы планируете ее включить.

7. Я не могу отсоединить шланг высокого давления и садовый шланг от насоса

Когда мойка высокого давления и источник воды выключены и вы не можете отсоединить шланги от насоса и пистолета, это обычно происходит из-за давления, которое все еще находится внутри машины. Чтобы сбросить это давление, просто нажмите спусковой крючок, чтобы выпустить воду, а затем попробуйте снова отсоединить шланги.

8.Моя мойка высокого давления не вытягивает мыло

Всегда следите за тем, чтобы насадка для мыла низкого давления была вставлена ​​в палочку. Если к трубке прикреплены форсунки высокого давления, мойка высокого давления не будет втягивать мыло.

9. Правильно ли я использую химикат для мойки высокого давления?

Для чистки всегда используйте безопасное для мытья под давлением мыло. НИКОГДА не используйте отбеливатель или другие едкие химические вещества, так как это повредит помпу и вызовет ее выход из строя.

Существуют различные виды мыла, специально предназначенные для вашей уборки. При мойке сайдинга под давлением обязательно проверьте этикетку на мыле, чтобы узнать, безопасно ли оно. Всегда проверяйте небольшой участок поверхности перед тем, как наносить мыло на всю поверхность, чтобы не повредить ее.

10. Я не могу добраться до второго этажа моего дома

Хотя ваша мойка высокого давления очень мощная, ее может быть недостаточно, чтобы добраться до вашего второго этажа.

НИКОГДА не используйте лестницу при мойке под давлением, так как это крайне небезопасно и неэффективно для очистки.

Вместо этого вы захотите приобрести дополнительную насадку для второго этажа, чтобы добраться до этих высот.

Форсунки SIMPSON для второго этажа поставляются в упаковке из одной форсунки высокого давления и одной форсунки низкого давления для мыла и ополаскивания.

.