1.2 Определение величины давления и оценка возможности построения эталона

Давлением называется физическая величина, характеризующая интенсивность механического воздействия среды на поверхность тела в направлении, перпендикулярном к этой поверхности, и численно равная отношению усредненной перпендикулярной составляющей силы к ве­личине поверхности:

где     p  – давление; 

    F_n – усредненная перпендикулярная составляющая силы;            S – площадь поверхности, где эта сила действует.

Единицей давления в Международной системе (СИ), как следует из его определения, является 1 Н/м² = 1 кг/(м.с²). Данная единица имеет специальное наименование "паскаль" и обозначение "Па" (международное обозначение – "Pa"). Согласно ГОСТ 8.417-2002, паскаль вместе со своими десятичными кратными и дольными единицами (кПа, МПа и т. д.) является единственной допущенной к применению в технике единицей давления. Однако в силу традиций, а также соображений удобства (1 Па – слишком маленькая единица для большинства практических целей) на производстве до сих пор применяется ряд внесистемных единиц давления: Бар

• Торр

• Техническая атмосфера (ата — абсолютное, ати — избыточное)

• Физическая атмосфера

• Миллиметр ртутного столба

• Метр водяного столба

• Дюйм ртутного столба

• Фунт-сила на квадратный дюйм

Их соотношения приведены в таблице 1.

Таблица 1 Единицы давления

	Паскаль (Pa, Па)	Бар (bar, бар)	Техническая атмосфера (at, ат)	Физическая атмосфера (atm, атм)	Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, Torr, торр)	Метр водяного столба (м вод. ст., m H2O)	Фунт-сила на кв. дюйм (psi)
1 Па	1 Н/м2	10−5	10,197·10−6	9,8692·10−6	7,5006·10−3	1,0197·10−4	145,04·10−6
1 бар	105	1·106 дин/см2	1,0197	0,98692	750,06	10,197	14,504
1 ат	98066,5	0,980665	1 кгс/см2	0,96784	735,56	10	14,223
1 атм	101325	1,01325	1,033	1 атм	760	10,33	14,696
1 мм рт. ст.	133,322	1,3332·10−3	1,3595·10−3	1,3158·10−3	1 мм рт. ст.	13,595·10−3	19,337·10−3
1 м вод. ст.	9806,65	9,80665·10−2	0,1	0,096784	73,556	1 м вод. ст.	1,4223
1 psi	6894,76	68,948·10−3	70,307·10−3	68,046·10−3	51,715	0,70307	1 lbf/in2

      Физический смысл давления не сводится только к механической нагрузке, которую оказывает жидкость или газ на стенки трубопровода или резервуара. Давление является одной из ключевых теплотехнических величин и определяет, например, скорость и направление движения жидких и газообразных сред, плотность газов, агрегатное состояние вещества при заданной температуре, скорость и направление протекания многих химических реакций. От той роли, которую играет давление в конкретном технологическом процессе, зависят требования к средствам измерения давления.

    В зависимости от начала и направления отсчета различают следующие виды давления.     1)Абсолютное давление Р_абс. соответствует определению давления, данному выше. Нулевое абсолютное давление имеет полный вакуум, который на практике недостижим. Отрицательных значений абсолютное давление принимать не может. Именно абсолютное давление используется во всех формулах молекулярной физики и термодинамики, в частности, при расчете плотности газов, при определении агрегатного состояния вещества и т. д.

    2)Атмосферное давление Р_атм. – это абсолютное давление атмосферного воздуха у поверхности Земли. Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря, ускорения свободного падения и метеоусловий и находится обычно в пределах 93…104 кПа (700…780 мм рт. ст.). Нормальное атмосферное давление принято равным 101,325 кПа (760 мм рт. ст., 1 атм).     3)Избыточное давление Р_изб. = Р_абс. – Р_атм. измеряется относительно атмосферного. Нулевое избыточное давление означает равенство абсолютного давления среды и атмосферного давления. Положительное избыточное давление имеют среды с абсолютным давлением, большим, чем атмосферное. Отрицательное избыточное давление соответствует разреженным средам и вакууму и часто обозначается термином "вакууметрическое давление" Р_в = Р_атм. – Р_абс. = – Р_изб. или "разрежение". При этом под "избыточным давлением" понимается только давление, большее атмосферного. Необходимо отметить, что никаких принципиальных отличий между давлениями, большими атмосферного и меньшими атмосферного, не существует. Поэтому в дальнейшем под из­быточным давлением будет пониматься  также и разрежение, кроме случаев, когда необходимо учитывать знак давления (пределы измерений датчиков и

т. д.).

   4) Дифференциальным давлением называется разность давлений ∆Р = Р₂ – Р₁ двух различных сред или одной среды в различных точках. В частности, избыточное давление (и, разумеется, разрежение) является дифференциальным давлением среды, измеренным относительно атмосферы. Поэтому любое средство измерения разности давлений может быть использовано для измерения избыточного давления и разрежения.     Соотношение между различными видами давления в графическом виде представлено ниже на рисунке 1.

Рисунок 1. Соотношение между видами давлений

Давление характеризует состояние сплошной среды и является диагональной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Является интенсивной физической величиной. Для обозначения давления обычно используется символ   — от лат. pressūra (давление). [1]

Для поддержания единства измерений во всём мире и в каждом отдельном государстве были созданы первичные эталоны давления. Украина не стала исключением и в институте метрологии были созданы эталоны измерения, а так же поверочные схемы для точной передачи единицы давления.