Давление и измерение давления

Напомним, что газ всегда принимает форму и объем сосуда, в котором он находится. Микроскопически газ состоит из движущихся частиц, которые сталкиваются друг с другом и стенками емкости, в которой они находятся. Каждое столкновение со стенкой передает небольшое усилие в область контакта.

Силы, возникающие в результате большого количества таких столкновений, увеличивают его давление. Меньшее количество частиц газа приводит к меньшему количеству столкновений, меньшей силе на единицу площади и, следовательно, более низкому давлению. Следовательно, давление прямо пропорционально количеству частиц в данном объеме или плотности газа.

Воздух смесь атомов и молекул разных газов оказывает давление на все, что есть на поверхности земли. Это атмосферное давление, и оно измеряется с помощью барометра. Традиционный барометр представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку, которую переворачивают в чашу, содержащую ртуть.

В ответ на давление, оказываемое атмосферой, высота столба ртути увеличивается или уменьшается. Измерение его высоты позволяет измерить атмосферное давление. На уровне моря атмосферное давление составляет 1 атмосферу, что поднимает столб ртути на высоту 760 миллиметров.

На больших высотах, где воздух менее плотный, высота столба ртути падает, показывая более низкое атмосферное давление. Давление газа в емкости измеряется манометром. Манометр с закрытым концом состоит из U-образной трубки, заполненной ртутью.

Один конец герметизируется в вакууме, а другой конец соединяется с емкостью, заполненным пробой газа. Частицы газа толкают ртуть в одном конце трубки, создавая перепад высот, соответствующий давлению газа. В манометре с открытым концом один конец остается открытым в атмосферу.

Так измеряется давление пробы газа по отношению к атмосферному давлению. Когда давление газа превышает атмосферное, разница высот прибавляется к атмосферному давлению. Это дает давление газа.

И наоборот, когда атмосфера оказывает давление выше, чем образец газа, разница высот вычитается из атмосферного давления, чтобы получить давление газа.