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5.1: 压力和测量压力
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Pressure and Measuring Pressure
 
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5.1: 压力和测量压力

气压是由气体分子与物体表面碰撞产生的力引起的。尽管每次碰撞的力很小,但是可观区域的任何表面在短时间内都会发生大量碰撞,这可能会导致高压。

通常,压力定义为在给定区域上施加的力:

Eq1

压力与力成正比,与面积成反比。因此,可以通过增加力的大小或减小作用力的面积来增加压力。可以通过减小力或增大面积来减小压力。

SI的压力单位为帕斯卡(Pa),其中1 Pa = 1 N / m 2 ,其中N为牛顿,单位为力,定义为1 kg·m / s 2 。一帕斯卡是一个很小的压力;在许多情况下,使用千帕斯卡(1 kPa = 1000 Pa)或bar(1 bar = 100,000 Pa)单位更方便。压力也可以使用单位大气压(atm)进行测量。

测量压力

大气压,即大气在地球表面施加的力,用气压计测量。晴雨表是一种玻璃管,一端封闭,装满不挥发性液体(例如汞),然后倒置并浸入该液体的容器中。大气在管子外部的液体上施加压力,一列液体在管子内部的压力施加,并且液面在管子内部和外部的压力相同。因此,管中液体的高度与大气所施加的压力成比例。

在气压计中,汞是水的首选,因为它的密度是水的13.5倍。大气压可以支撑仅约0.760 m高的水银柱,而一列水需要高10.3 m。这使汞柱成为测量压力的便捷方法。 在海平面(101,325 Pa)上1个大气压的标准大气压对应于约760毫米(29.92英寸)高的汞柱。流体由于重力而施加的压力称为静水压力, p

Eq2

其中 h 是流体的高度,ρ 是流体的密度,而 g 是由于重力引起的加速度 压力计是一种用于测量容器中捕集的气体压力的装置。封闭式压力计是一种U形管,具有一个封闭的臂,一个连接到待测气体的臂以及介于两者之间的汞。管的两个臂中的液位之间的距离h与容器中气体的压力成正比。在开放式压力计中,试管的一根臂向大气敞开。在这种情况下,液位之间的距离对应于容器中气体与大气之间的压力差。

本文改编自 Openstax,化学2e,第9.1节:气体压力

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