Давление газов

Сообщение №37534 от bar52 03 июля 2005 г. 17:49
Тема: Давление газов

Давление газов

рассмотрим вопрос о том, что же такое давление газов.
На сегодняшний день классическая физика отвечает на этот вопрос так :
Если заключить газ в сосуд, то молекулы (атомы) газа будут оказывать давление на стенки сосуда. И это абсолютно верно.
Причем величина этого давления может быть определена по формуле :

P = F/S

где :
P – давление газа на единицу поверхности (кг/м2)
F – суммарная сила с которой атомы газа ударяются о стенки сосуда (кг)
S – Площадь поверхности (м2)

С этим все ясно и понятно. Однако сам процесс определения (измерения) давления газов производится на мой взгляд неверно!

Поэтому разберемся с процедурой измерения давления газов подробно:

Как известно давление газа определяется барометром.
Рассмотрим подробно принцип действия барометра анероида.

Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.
Атомы газа ( воздуха ) ударяясь о пластину A производят на нее давление, суммарная сила которого равна Pа .
При этом диафрагма барометра сжимается или растягивается в зависимости от величины давления Pа и мембрана А перемещается влево или вправо от
нулевого положения. Тоесть о величине давления газа мы судим по расстоянию X между пластиной В и мембраной А.
Это к сожалению не верно, и вот почему.
Внутри барометра тоже находится газ. Естественно, что атомы этого газа тоже будут давить на мембрану А, только с противоположной стороны.

Эту силу назовем внутренним давлением газа барометра Pвн .
Таким образом величина X, на которую перемещается мембрана А, зависит не только от давления Pа , но и от величины давления Pвн.

Фактически барометром анероидом мы измеряем не давление Pа, а разницу между давлениями Pа и Pвн.
Поэтому утверждать, что величина атмосферного давления Pа пропорциональна величине перемещения мембраны А нельзя. Это абсолютно неверно неверно.

Для ясности приведу несколько примеров :

Пример 1.
Предположим, что давление Pа = Pвн = 10кг/м2
При этом мембрана А не будет перемещаться относительно пластины В. Измеряющий сделает вывод, что давление газа Pа действующее на мембрану А равно нулю. На самом деле давление Pа = 10кг/м2.

Пример 2.
В этом примере рассмотрим 2 случая.
Первый, когда Pа = 10кг/м2, а Pвн = 5кг/м2

Второй, когда Pа = 100кг/м2, а Pвн = 95кг/м2

В обоих случаях отклонение мембраны А от пластины В будет одинаковым, так как разность в давлениях в первом и втором случаях равна 5кг/м2.
Измеряющий сделает вывод, что давление газа Pа действующее на мембрану А в обоих случаях одинаково.
На самом деле в первом случае давление Pа = 10кг/м2, а во втором
Pа = 100кг/м2.
Вывод:
Барометр анероид показывает не величину давления атмосферы, на поверхность его мембраны, а величину разности давлений атмосферы и внутреннего давления в колбе прибора.
Или другими словами, можно сказать, что существующие приборы для измерения давления вводят человечество в заблуждение. Истинную величину давления они не показывают.
Они показывают разность давления атмосферы снаружи и внутреннего давления газа в колбе.

Возникает вопрос. Какова же в действительности сила давления атмосферы?
И каким прибором ее можно измерить?
Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уже известный нам барометр еще раз, внеся в конструкцию прибора некоторые изменения.

На рисунке буквой C обозначен пружинный динамометр, буквой D винтовое натяжноу устройство, а буквой E патрубок с краном, для соединения внутренней полости прибора с атмосферой.
Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.
Установим прибор в исходное положение.
Для этого откроем кран E. При этом давление внутри колбы и снаружи станут одинаковыми (Pа = Pвн).
Установим стрелку динамометра С на нулль, и закроем кран E.
Наш прибор готов к работе.

Если теперь удалить воздух из колбы прибора, то давить на внутреннюю поверхность мембраны будет нечему (Pвн = 0).
Поэтому, откачивая воздух из внутренней полости прибора через патрубок с краном, мы заметим, что мембрана А вплотную приблизится к пластине В.
А динамометр при этом покажет истенное значение давления атмосферы Pа.

Любой здравомыслящий человек сразу догадается, что сила давления атмосферы Pа будет иметь очень большое значение.
Это значение будет в тысячи раз больше, чем значения, которые мы получаем измеряя давление атмосферы классическим барометром!

Но это еще не все. Даже если учесть, что сила давления атмосферы у поверхности Земли во много раз больше, чем 1кг/м2, нужно заметить, что велична этой силы Pа зависит от вида материала на который давит воздух!

Истенное значение давления атмосферы можно производить очень просто.
Например, для определения давления атмосферы на сталь , необходимо изготовить из этой стали цилиндрический стержень с проточкой.
Такой стержень изображен на рисунке.


Как известно, между атомами стального стержня пустота или вакуум и следовательно внутреннее давление равно нулю.
Если растягивать стержень в разные стороны, то он разорвется по сечению
K – K.
Площадь этого сечения (S) можно определить измерением. Силу растяжения (Fр) измерить динамометром.
При этом атмосферное давление действующее на сталь можно определить по известной нам формуле:

Pа = Fр/S (кг/м2)

Физика уже давно знакома с подобным опытом. Он называется испытанием материала на прочность.
Таким образом значение давления атмосферы для любого материала можно найти в справочнике по физике.

Выдержку из такой таблицы я и привожу здесь.

Материал Предел прочности при растяжении (кг/мм2)
Сталь 32 - 155
Чугун 14 - 25
Медь 17
Серебро 20
Аллюминий 6 - 8
Золото 10 - 14
Графит 0,5 – 1,0
Лед (при 00) 0,1
Вода 0,0000042

Как видно из таблицы, сила давления атмосферы Pа на еденицу поверхности меди равна 17кг/мм2 или 17*106 кг/м2.
Сила давления атмосферы на аллюминий равна 7*106 кг/м2.
В классической физике однако принято, что давление атмосферы на уровне земли, для всех материалов, есть величина постоянная и равна 1кг/см2 или
Pa = 0,01*106 кг/м2.
Получается, что для меди значение давления атмосферы занижено в 1700 раз, для аллюминия в 700 раз.



Отклики на это сообщение:

> Внутри барометра тоже находится газ. Естественно, что атомы этого газа тоже будут давить на мембрану А, только с противоположной стороны.

>

Давление остаточного газа внутри барометра можно смело полагать равным нулю, т.к. их хорошо откачивают, и потом внутри них часто находится поглотитель (аналогично как в электронных вакуумных лампах).

> Если теперь удалить воздух из колбы прибора, то давить на внутреннюю поверхность мембраны будет нечему (Pвн = 0).
Bменно так с барометрами и делают.

> Любой здравомыслящий человек сразу догадается, что сила давления атмосферы Pа будет иметь очень большое значение.
> Это значение будет в тысячи раз больше, чем значения, которые мы получаем измеряя давление атмосферы классическим барометром!

> ...нужно заметить, что велична этой силы Pа зависит от вида материала на который давит воздух!

> Как известно, между атомами стального стержня пустота или вакуум и следовательно внутреннее давление равно нулю.
Силы притяжения атомов металла друг к другу забыли.


> Получается, что для меди значение давления атмосферы занижено в 1700 раз, для аллюминия в 700 раз.


> > Внутри барометра тоже находится газ. Естественно, что атомы этого газа тоже будут давить на мембрану А, только с противоположной стороны.

> >

> Давление остаточного газа внутри барометра можно смело полагать равным нулю, т.к. их хорошо откачивают, и потом внутри них часто находится поглотитель (аналогично как в электронных вакуумных лампах).
>> Хорошо, это не количественная оценка. Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.
>>Непонятно для чего ложат поглатитель.Что он там должен поглащать?
> > Если теперь удалить воздух из колбы прибора, то давить на внутреннюю поверхность мембраны будет нечему (Pвн = 0).
> Bменно так с барометрами и делают.

> > Любой здравомыслящий человек сразу догадается, что сила давления атмосферы Pа будет иметь очень большое значение.
> > Это значение будет в тысячи раз больше, чем значения, которые мы получаем измеряя давление атмосферы классическим барометром!
>

> > ...нужно заметить, что велична этой силы Pа зависит от вида материала на который давит воздух!
>

> > Как известно, между атомами стального стержня пустота или вакуум и следовательно внутреннее давление равно нулю.
> Силы притяжения атомов металла друг к другу забыли.
>>Атомы металла не притягиваются друг к другу, а наталкиваются друг на друга атомами воздуха окружающего барометр.
>
> > Получается, что для меди значение давления атмосферы занижено в 1700 раз, для аллюминия в 700 раз.
>


> >> Хорошо, это не количественная оценка. Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.

Это мы помним.


1. А чем тогда Вас ртутный барометр не устраивает? И кто Вам сказал, что шкала барометра-анероида должна быть абсолютно линейна? Если показания прибора зависят от давления (а они зависят!) - значит этим прибором однозначно можно измерять давление. Нужно только провести градуировочные процедуры.

2. А почему тогда в космосе ракеты не разваливаются на составные части - там тоже действует атмосферное давление?


Уважаемый г-н Штумпф!
Я понимаю Ваше желание возобновить дискуссию на волнующие Вас темы, однако неплохо было бы сперва самостоятельно подумать. Предлагаю в рассуждениях исходить из нескольких положений, которые считаются фундаментальными (хотя на их опытное доказательство учёные затратили кучу времени и сил), а также из результатов простых опытов, которые можно поставить на кухне. Многие Ваши вопросы вполне разрешимы при таком подходе. Вот эти фундаментальные предположения:
1. Все тела и среды состоят из атомов
2. Между атомами существуют силы притяжения и отталкивания (их природу здесь пока не обсуждаем). В зависимости от соотношения между этими силами вещество может принимать различные агрегатные состояния.
3. Проявления этих сил на макро уровне разнообразны и включают в себя
- силы упругости, в т.ч стремление твёрдых тел сохранять форму и препятствовать её изменению
- силы давления в самых разных видах (газов, жидкостей, одного твёрдого тела на другое и т.д.)
4. Атомы находятся в непрерывном движении. В газах и жидкостях это хаотическое перемещение от одного столкновения до другого, в твёрдых телах - колебания относительно "постоянного" места.

Если Вы не согласны с любым из этих утверждений, советую найти и прочитать историю их доказательства. Конкурирующих теорий было много, но в результате многочисленных опытов эти утверждения остались стоять.
Пока не согласитесь с ними, говорить особенно не о чем.


> 1. А чем тогда Вас ртутный барометр не устраивает?

>>С ртутным барометром такой же завал, как и с барометром анероидом.Но ртутный барометр не тема нашей беседы.Я речь вел о барометре анероиде, который является на сегодня основным прибором для измерения давления ,в том числе и в космической технике.

>И кто Вам сказал, что шкала барометра-анероида должна быть абсолютно линейна?

>>О линейности шкалы я ничего не говорил.

>Если показания прибора зависят от давления (а они зависят!) - значит этим прибором однозначно можно измерять давление. Нужно только провести градуировочные процедуры.

>>Показания прибора зависят не от давления атмосферы, а от разности давления атмосферы и давления внутри барометра. А это как вы понимаете большая разница.Пример я приводил.Прочтите внимательнее.Если не найдете, то я еще раз объясню.

> 2. А почему тогда в космосе ракеты не разваливаются на составные части - там тоже действует атмосферное давление?

>>Получается что действует, только мы его там правильно измерить не можем,впрочем так же как и на Земле.А если бы его там небыло,ракеты бы просто напросто испарялись.


> > >> Хорошо, это не количественная оценка. Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.

> Это мы помним.
>>Это хорошо.


> Давление газов

> рассмотрим вопрос о том, что же такое давление газов.
> На сегодняшний день классическая физика отвечает на этот вопрос так :
> Если заключить газ в сосуд, то молекулы (атомы) газа будут оказывать давление на стенки сосуда. И это абсолютно верно.
> Причем величина этого давления может быть определена по формуле :

> P = F/S

> где :
> P – давление газа на единицу поверхности (кг/м2)
> F – суммарная сила с которой атомы газа ударяются о стенки сосуда (кг)
> S – Площадь поверхности (м2)

> С этим все ясно и понятно. Однако сам процесс определения (измерения) давления газов производится на мой взгляд неверно!

> Поэтому разберемся с процедурой измерения давления газов подробно:

> Как известно давление газа определяется барометром.
> Рассмотрим подробно принцип действия барометра анероида.

>

> Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.
> Атомы газа ( воздуха ) ударяясь о пластину A производят на нее давление, суммарная сила которого равна Pа .
> При этом диафрагма барометра сжимается или растягивается в зависимости от величины давления Pа и мембрана А перемещается влево или вправо от
> нулевого положения. Тоесть о величине давления газа мы судим по расстоянию X между пластиной В и мембраной А.
> Это к сожалению не верно, и вот почему.
> Внутри барометра тоже находится газ. Естественно, что атомы этого газа тоже будут давить на мембрану А, только с противоположной стороны.

>

> Эту силу назовем внутренним давлением газа барометра Pвн .
> Таким образом величина X, на которую перемещается мембрана А, зависит не только от давления Pа , но и от величины давления Pвн.

> Фактически барометром анероидом мы измеряем не давление Pа, а разницу между давлениями Pа и Pвн.
> Поэтому утверждать, что величина атмосферного давления Pа пропорциональна величине перемещения мембраны А нельзя. Это абсолютно неверно неверно.

> Для ясности приведу несколько примеров :

> Пример 1.
> Предположим, что давление Pа = Pвн = 10кг/м2
> При этом мембрана А не будет перемещаться относительно пластины В. Измеряющий сделает вывод, что давление газа Pа действующее на мембрану А равно нулю. На самом деле давление Pа = 10кг/м2.

> Пример 2.
> В этом примере рассмотрим 2 случая.
> Первый, когда Pа = 10кг/м2, а Pвн = 5кг/м2

> Второй, когда Pа = 100кг/м2, а Pвн = 95кг/м2

> В обоих случаях отклонение мембраны А от пластины В будет одинаковым, так как разность в давлениях в первом и втором случаях равна 5кг/м2.
> Измеряющий сделает вывод, что давление газа Pа действующее на мембрану А в обоих случаях одинаково.
> На самом деле в первом случае давление Pа = 10кг/м2, а во втором
> Pа = 100кг/м2.
> Вывод:
> Барометр анероид показывает не величину давления атмосферы, на поверхность его мембраны, а величину разности давлений атмосферы и внутреннего давления в колбе прибора.
> Или другими словами, можно сказать, что существующие приборы для измерения давления вводят человечество в заблуждение. Истинную величину давления они не показывают.
> Они показывают разность давления атмосферы снаружи и внутреннего давления газа в колбе.

> Возникает вопрос. Какова же в действительности сила давления атмосферы?
> И каким прибором ее можно измерить?
> Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уже известный нам барометр еще раз, внеся в конструкцию прибора некоторые изменения.

>

> На рисунке буквой C обозначен пружинный динамометр, буквой D винтовое натяжноу устройство, а буквой E патрубок с краном, для соединения внутренней полости прибора с атмосферой.
> Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.
> Установим прибор в исходное положение.
> Для этого откроем кран E. При этом давление внутри колбы и снаружи станут одинаковыми (Pа = Pвн).
> Установим стрелку динамометра С на нулль, и закроем кран E.
> Наш прибор готов к работе.

> Если теперь удалить воздух из колбы прибора, то давить на внутреннюю поверхность мембраны будет нечему (Pвн = 0).
> Поэтому, откачивая воздух из внутренней полости прибора через патрубок с краном, мы заметим, что мембрана А вплотную приблизится к пластине В.
> А динамометр при этом покажет истенное значение давления атмосферы Pа.

> Любой здравомыслящий человек сразу догадается, что сила давления атмосферы Pа будет иметь очень большое значение.
> Это значение будет в тысячи раз больше, чем значения, которые мы получаем измеряя давление атмосферы классическим барометром!

> Но это еще не все. Даже если учесть, что сила давления атмосферы у поверхности Земли во много раз больше, чем 1кг/м2, нужно заметить, что велична этой силы Pа зависит от вида материала на который давит воздух!

> Истенное значение давления атмосферы можно производить очень просто.
> Например, для определения давления атмосферы на сталь , необходимо изготовить из этой стали цилиндрический стержень с проточкой.
> Такой стержень изображен на рисунке.

>

>
> Как известно, между атомами стального стержня пустота или вакуум и следовательно внутреннее давление равно нулю.
> Если растягивать стержень в разные стороны, то он разорвется по сечению
> K – K.
> Площадь этого сечения (S) можно определить измерением. Силу растяжения (Fр) измерить динамометром.
> При этом атмосферное давление действующее на сталь можно определить по известной нам формуле:

> Pа = Fр/S (кг/м2)

> Физика уже давно знакома с подобным опытом. Он называется испытанием материала на прочность.
> Таким образом значение давления атмосферы для любого материала можно найти в справочнике по физике.

> Выдержку из такой таблицы я и привожу здесь.

> Материал Предел прочности при растяжении (кг/мм2)
> Сталь 32 - 155
> Чугун 14 - 25
> Медь 17
> Серебро 20
> Аллюминий 6 - 8
> Золото 10 - 14
> Графит 0,5 – 1,0
> Лед (при 00) 0,1
> Вода 0,0000042

> Как видно из таблицы, сила давления атмосферы Pа на еденицу поверхности меди равна 17кг/мм2 или 17*106 кг/м2.
> Сила давления атмосферы на аллюминий равна 7*106 кг/м2.
> В классической физике однако принято, что давление атмосферы на уровне земли, для всех материалов, есть величина постоянная и равна 1кг/см2 или
> Pa = 0,01*106 кг/м2.
> Получается, что для меди значение давления атмосферы занижено в 1700 раз, для аллюминия в 700 раз.


>>Ну что вы господа так слабо подключаетесь к обсуждению? Или не сезон? Или логически мыслящие люди перевелись? Или все верно изложено про барометр, что и поспорить не о чем?

С уважением bar52



> > 2. А почему тогда в космосе ракеты не разваливаются на составные части - там тоже действует атмосферное давление?
>
> >>Получается что действует, только мы его там правильно измерить не можем,впрочем так же как и на Земле.А если бы его там небыло,ракеты бы просто напросто испарялись.

А если бы оно было - спутники бы нагревались, и если не упали - так испарились бы от перегрева.


Когда-то я уже это все слышал, только звали Вас тогда по-другому :)


>
> > > 2. А почему тогда в космосе ракеты не разваливаются на составные части - там тоже действует атмосферное давление?
> >
> > >>Получается что действует, только мы его там правильно измерить не можем,впрочем так же как и на Земле.А если бы его там небыло,ракеты бы просто напросто испарялись.

> А если бы оно было - спутники бы нагревались, и если не упали - так испарились бы от перегрева.

>
> Когда-то я уже это все слышал, только звали Вас тогда по-другому :)
>>Однако мы отклонились от темы.Насколько я понимаю по работе барометра у Вас больше нет вопросов?


> >>Однако мы отклонились от темы.Насколько я понимаю по работе барометра у Вас больше нет вопросов?

Конечно есть!

Как к примеру понимать Ваше высказывание:

> Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.

А колба радиолампы почему не превращается в сплошной кусок стекла?

Кроме того, Вы так и не ответили на мой вопрос: почему барометром-анероидом нельзя измерять давление?

Скажите проще:
ЗАВИСЯТ ЛИ ПОКАЗАНИЯ БАРОМЕТРА-АНЕРОИДА ОТ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ?


> > >>Однако мы отклонились от темы.Насколько я понимаю по работе барометра у Вас больше нет вопросов?

> Конечно есть!

> Как к примеру понимать Ваше высказывание:

> > Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.

> А колба радиолампы почему не превращается в сплошной кусок стекла?
>>Наверно потому, что стекло не обладает такой пластичностью как металл. Если из радиолампы попытаться откачать весь воздух, то в стекле появятся трещины. Поэтому, до того как колба лампы превратиться в сплошной кусок стекла, она рассыпется на мелкие осколки.
> Кроме того, Вы так и не ответили на мой вопрос: почему барометром-анероидом нельзя измерять давление?
>>Чисто теоретически, измерять давление барометром анероидом можно. Для этого необходимо сделать давление газа внутри колбы барометра равным нулю. Однако насосов создаюших такой вакуум пока не изобрели. Чтобы выйти из этого тупика я и предложил разрывать образец из твердого материала, между атомами которого сама природа создала почти нулевое давление.
> Скажите проще:
> ЗАВИСЯТ ЛИ ПОКАЗАНИЯ БАРОМЕТРА-АНЕРОИДА ОТ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ?
>>Зависят, но не отражают действительного значения атмосферного давления. Причем в некоторых случаях эти отклонения, от реального значения давления, очень велики (в тысячи раз).


> > >>Однако мы отклонились от темы.Насколько я понимаю по работе барометра у Вас больше нет вопросов?

> Конечно есть!

> Как к примеру понимать Ваше высказывание:

> > Если откачать воздух полностью, то колба барометра превратиться в сплошной кусок металла.

> А колба радиолампы почему не превращается в сплошной кусок стекла?

> Кроме того, Вы так и не ответили на мой вопрос: почему барометром-анероидом нельзя измерять давление?

> Скажите проще:
> ЗАВИСЯТ ЛИ ПОКАЗАНИЯ БАРОМЕТРА-АНЕРОИДА ОТ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ?
>Интересная затронута тема,но почему то она осталась без ответа?


> > ЗАВИСЯТ ЛИ ПОКАЗАНИЯ БАРОМЕТРА-АНЕРОИДА ОТ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ?
> >Интересная затронута тема,но почему то она осталась без ответа?

Если Вы не г. Штумпф, то Ваш юмор оценён.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама: Смотреть фильмы онлайн бесплатно в hd КиноКонг,нет
Rambler's Top100