Давление

манометрТермин «давление» используется для обозначения силы или веса, дей­ствующего на определенную единицу площади. Математически это может быть выражено как:

Давление = Сила/Площадь

Большинство дайверов знакомы с обозначением давления в килограм­мах на квадратный сантиметр (кг/см2). При этом давление представляет со­бой соотношение веса и определен­ной площади. В подводных условиях давление производится двумя различ­ными источниками: весом атмосфе­ры, действующим на воду, и собст­венным весом воды.

В течение уже длительного перио­да времени ученые признают, что воздух представляет собой вещество (это чувствуется, когда ветер дует в лицо). Галилей, ученый эпохи Возрождения, первым продемонстрировал, что воз­дух имеет собственный вес, хотя тело, как правило, не ощущает его. Осно­вываясь на данном положении, Еван­гелиста Торричелли, итальянский ма­тематик, путем логических размыш­лений пришел к выводу о том, что, если все окружено атмосферой, а человечество существует на дне данного «моря воздуха», то тело должно нахо­диться под постоянным давлением.

В классическом эксперименте с запаянной перевернутой вверх дном трубкой, содержащей ртуть, Торриче­лли продемонстрировал, что атмосфе­ра обладает достаточным давлением для удерживания 760 мм ртути в ва­куумной трубке. Это послужило под­тверждением того, что вес и давление воздуха являются измеряемыми вели­чинами. Позднее французский уче­ный и философ Блейз Паскаль продемонстрировал, что давление, произ­водимое атмосферой на уровне моря, равно давлению, производимому при­близительно 10 м морской воды. Принимая во внимание тот факт, что давление воды представляет собой вес воды на единицу объема, легко предположить, что 10 м морской во­ды производят то же давление, что и атмосфера.

В метрической системе один литр морской воды весит 1,03 кг, что рав­няется 1000 см3 в объеме и образует куб 10 см х 10 см х 10 см (10 см х 10 см х 10 см = 1000 см’). Площадь осно­вания данного куба, на которую будет воздействовать все давление воды, со­ставит при этом 100 см2 (10 х 10 = 100). Для вычисления давления на 1 смнеобходимо разделить 1,03 кг на 100 см2, что будет равняться 0,0103 кг/см2. Это означает, что каж­дые 10 см морской воды производят давление в 0,0103 кг/см2. Чтобы пере­вести данную величину давления в единицу давления на метр, необходи­мо умножить ее на 10 (1 м = 100 см; 100 см : 10 см = 10). Таким образом, каждый метр морской воды оказыва­ет давление в 0,103 кг/см2

Выделение величины атмосфер­ного давления на квадратный санти­метр позволяет увидеть, какое коли­чество метров морской воды соответ­ствует одной атмосфере давления. Одна атмосфера производит давление в 1,03 кг/см2 : 0,103 кг/см2 на метр, что составляет 10 метров. Таким об­разом, 10 метров морской воды ока­зывают то же самое давление, что и одна атмосфера.

 Терминология давления

Во избежание ошибок и недопонимания исполь­зуются некоторые общепринятые термины для обо­значения давления, включающие: атмосферное, ба­рометрическое, манометрическое, абсолютное дав­ление и давление окружающей среды.

Атмосферное давление — это давление, оказыва­емое удельным весом атмосферы на уровне моря. Хотя оно может варьироваться в зависимости от ат­мосферных условий, его величина повсеместно при­нимается как 760 миллиметров ртутного столба (мм рт ст), либо одна атмосфера. В странах с метричес­кой системой давление в одну атмосферу также вы­ражается в барах и, как правило, используется для обозначения давления в баллонах. Несмотря на то, что формально существует небольшое различие меж­ду одним баром и 760 мм рт ст, данные величины считаются равными без упоминания разницы между ними. Для использования в области дайвинга боль­шинство людей считают, что проще рассчитать дав­ление в атмосферах / барах, а затем перевести полу­чившуюся величину в другие единицы измерения при необходимости.

Понятие барометрического давления является синонимичным атмосферному за исключением того, что оно может изменяться в зависимости от атмо­сферных условий — таких, как погода. Примерами барометрического давления могут служить центры высокого и низкого давления, связываемые с устой­чивым и неустойчивым воздухом. Данное понятие используется в дайвинге крайне редко.

Манометрическое давление — это обозначение, использующее атмосферное давление как точку от­счета. Оно представляет собой разницу между атмо­сферным и измеряемым давлением. Показания ма­нометрического давления могут быть сняты, напри­мер, с подводных манометров. До присоединения манометра к баллону он показывает 0. Хотя величи­на давления на поверхности — не 0, а 1 бар.

Если указывается манометрическое давление, то после единицы измерения пишут букву «g». Так, по­казания 14,7 psi манометрического давления будут выражены как «14,7 psig», или «1 бар манометр».

Абсолютное давление — это обозначение, ис­пользующее вакуум как точку отсчета. Это общее производимое давление, которое может быть вычис­лено путем объединения показателей манометричес­кого и атмосферного давления. Например, если на уровне моря подводный измеритель давления (SPG) показывает 100 бар, абсолютное давление при этом будет равно 1 бар + 100 бар = 101 бар.

Когда указывают абсолютное давление, букву «а» обычно добавляются к единице измерения (кроме бар). Так, абсолютное давление в 14,7 фунтов на квадратный дюйм будет выражено как «14,7 psia», или «1 бар абсолютного давления». В случае измере­ния давления в атмосферах используется сокращение «ata» или «Ata» для «атмосферы абсолютного давле­ния».

Давление окружающей среды приблизительно синонимично абсолютному давлению и означает «окружающее» давление, как, например, — «Каким будет давление окружающей среды при погружении дайвера на глубину 24 метра?»

 Давление жидкости

Несмотря на то, что все вещества сжимаемы под воздействием опреде­ленного давления, при величинах дав­ления, имеющих место в любитель­ском дайвинге, вода — в практичес­ких целях — считается несжимаемой. Любое внешнее давление, оказывае­мое на поверхность воды (или другой жидкости), равномерно распространя­ется по жидкости во всех направле­ниях. Этот закон, согласно которому функционирует гидравлический подъ­емник, носит название Закона Паска­ля.

В связи с тем, что ткани челове­ческого организма состоят в основ­ном из воды, давление распространя­ется равномерно, а не действует на один из участков. Так, в подводных условиях человеческий организм спо­собен выдержать огромное давление; при этом дайвер чувствует его влия­ние лишь в воздушных полостях орга­низма.

При погружении давление воды увеличивается в соотношении — 1 бар на каждые 10 метров в соленой воде; или 1 бар на 10,3 метра в прес­ной воде. Вследствие несжимаемости воды, это соотношение остается не­изменным независимо от глубины. Кроме давления воды, называемого также гидростатическим давлением, на дайвера оказывает влияние и ат­мосферное давление, воздействующее на поверхность воды. Следовательно, для определения абсолютного давле­ния или давления окружающей среды на отдельно взятой глубине необхо­димо к атмосферному давлению до­бавить величину гидростатического давления.

Например, для определения дав­ления окружающей среды в морской воде на глубине 30 метров.

в метрической системе:

30 м морской воды : 10 м морской воды = 3 бар

3 бар (давление воды) + 1 бар (атмо­сферное давление) = 4 бар (абсолют­ное давление)

В морской воде каждые 10 метров производят гидростатическое давле­ние в 1,03 кг на см2. Для определения абсолютного давления в кг/см2 на любой глубине морской воды необхо­димо разделить глубину на 10 (в мет­рической системе), затем добавить к полученному результату 1 (атмосфера воздуха), чтобы получить данные аб­солютного давления в бар. Для полу­чения данных в кг/см2 (абсолютное давление) умножьте полученный ре­зультат на 1,03.

Например, на глубине в 240 мет­ров морской воды абсолютное давле­ние будет равно 25 атмосферам: (240 : 10 + 1 = 25). Эта цифра соответству­ет 25,75 кг/см2абсолютного давления (25 x 1,03 = 25,75).

Запись опубликована в рубрике Физика дайвинга с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Подпишись и получай анонсы статей на e-mail! Без спама!