Кысым өлшеу аспатары. Кысым олшеу. ысым бір дене екінші дене бетіне мысалы, имарат іргетасыны грунта, сйытыты ыдыс абырасына, озалтыш цилиндріндегі газды піспекке, т б
 Скачать 359.17 Kb.
|
 Кіріспе Қысым бір дене екінші дене бетіне мысалы, ғимарат іргетасының грунтқа, сұйықтықтың ыдыс қабырғасына, қозғалтқыш цилиндріндегі газдың піспекке, т.б. әсер еткенде пайда болатын қалыпты күштің дене бетіне перпендикуляр қарқындылығын сипаттайтын физикалық шама. Егер денеге әсер ететін күш оның бетіне біркелкі таралса, онда қысым р былай өрнектеледі:  Мұндағы S – дене бетінің күш түсетін бөлігінің ауданы, F – сол бөлікке перпендикуляр түсірілген күштердің қосындысы. Күш біркелкі таралған жағдайда қысым дене бетінің барлық нүктесінде бірдей болады, ал күш біркелкі таралмаса, онда қысым бір нүктеден екінші нүктеге өткен сайын өзгеріп отырады. Тұтас, үздіксіз орта үшін сол ортаның әрбір нүктесінің қысымы туралы ұғым енгізіледі. Бұл ұғым сұйықтық пен газ механикасында маңызды рөл атқарады. Тыныштықтағы сұйықтықтың кез келген нүктесінің барлық бағытындағы қысымы бірдей болады. Бұл жағдай қозғалыстағы идеал үйкеліссіз қозғалатыс сұйық пен газ үшін де орындалады. Тұтқыр сұйықтықтың берілген нүктедегі қысымы ретінде өзара перпендикуляр үш бағыттағы х, у, z – осьтері бағытындағы қысымның орташа мәні р = рх+ру+рz алынады. Газдардың кинетикалық теориясы бойынша, газды ортадағы қысым жылулық қозғалыстағы газ молекулаларының бір-бірімен, газдағы денелермен және ыдыс қабырғаларымен соқтығысуы кезінде импульстың берілуімен байланысты болғандықтан мұны жылулық қысым деп атайды. Ол газдың абсолют температурасы Т мен бірлік көлемдегі газ молекулаларының санына (n) пропорционал: р = nkT, мұндағы k = 1,38.10–23 Дж/К – Больцман тұрақтысы. Сұйықтықтар мен қатты денелердің қысымы денелердің бір-біріне жақындауы кезінде олардың атомдарының бірін-бірі тебуі нәтижесінде пайда болады. Мұны “суық” қысым дейді. Тыныштықтағы сұйықтық салмағының әсерінен оның ішінде h тереңдікте пайда болатын қысымды гидростатикалық қысым деп атайды: р = rgh, мұндағы r – сұйықтықтың тығыздығы, g – еркін түсу үдеуі. Егер сұйық бетіне сырттан р0 қысымы түсірілетін болса, онда h тереңдіктегі сұйық қысымы: р = р0+ rgh өрнегімен анықталады. Қысым физикалық, химиялық, механикалық, биологиялық, т.б. құбылыстарда елеулі рөл атқарады; манометр, барометр, вакуумметр тәрізді құрылғылардың және әр түрлі қысым датчиктерінің көмегімен өлшенеді. Қысымның Бірліктердің халықаралық жүйесіндегі өлшем бірлігі – Паскаль (Па). 1 Па = Н/м2. Бірліктердің МКГСС жүйесінде кгс/см2, сондай-ақ жүйеден тыс өлшем бірліктері: атмосфералық физикалық атмосфера, мм сынап бағанасы, мм су бағанасы. БӨЛІМ Қысымды өлшеу техникасы Атмосфералық қысым - атмосфераның жер бетіне және ондағы заттарға түсіретін қысымы. Ол барометрмен, яғни сынап бағанасының биіктігімен СИ жүйесінде паскальмен (Па), ал метеорол. ғылымында гектопаскальмен (гПа) немесе миллибармен (мб) өлшенеді. Теңіз деңгейінде атмосфералық қысым орташа алғанда 1013,25 гПа-ға (760 мм сын. бағ.) тең. Жоғарылаған сайын ауа тығыздығы кеміп, атмосфералық қысым азаяды. Жер бетіндегі қысыммен салыстырғанда 5 км биіктікте атмосфералық қысым 2 есе, 10 км биіктікте 4 есе, 15 км биіктікте 8 есе кемиді. Астана қаласының атмосфералық қысымы Алматыға қарағанда жоғары. Жер шарын коршап тұрған атмосфера өзінің салмақ күші арқылы жер бетіне қысым түсіреді, оны атмосфералық қысым деп атайды. Қазіргі кезде атмосфералық қысымды гектопаскальмен (гПа) көрсетеді. Қалыптағы атмосфералық қысым ретінде оның теңіз деңгейіндегі орташа көрсеткіші (1013 гПа) алынады. Қысымы бірдей нүктелерді қосатын сызықтарды изобаралар деп атайды. Атмосфералық қысымды металдан жасалғанбарометр — анероидпен өлшейді. Атмосфералық қысым Жер шарының кез келген бөліктерінде үздіксіз өзгеріп отырады. Тропиктік белдеуде қысымның тәуліктік өзгерістері айқынырақ байқалады. Кейде тәулік ішінде қысым айырмашылығы 20—30 гПа-ға жетуі мүмкін. Атмосфералық қысымның жылдық өзгерістері материктердің орталық бөлігінде күштірек байқалады. Мәселен, Гоби шөлінде бұл көрсеткіш тіпті 40 гПа-ға жетеді, мұнда қысым максимумы қаңтарда, минимумы шілдеде байқалады. Материктер шетіндегі муссонды облыстарда және мұхиттардың жоғары ендіктерде жатқан бөліктерінде атмосфералық қысымның жылдық ауытқулары едәуір болады. Владивостокта бұл көрсеткіш 14 гПа, ал Мумбайда (Бомбей) 10 гПа шамасында (картадан бұл қалаларды тауып, географиялық орнының ерекшеліктерін атаңдар). Атмосфералық қысым биіктікке қарай да өзгереді, бұл, ең алдымен, ауа температурасының биіктікке қарай таралуына байланысты. Мәселен, Еуропада қысымның орташа жылдық көрсеткіші теңіз деңгейінде 1014 гПа болса, 5 км биіктікте — 538 гПа, 10 км биіктікте — 262 гПа, ал 20 км биіктікте бар болғаны 56 гПа ғана. Жер шарының басқа аудандарында да атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгерістері шамамен осындай болады. Атмосфералық қысымның географияльщ таралуы өте күрделі сипат алады. Өйткені ол географиялық ендікке, құрлық пен мұхиттың арасалмағына, жергілікті физикалық-географиялық, жағдайға байланысты болады. Жалпы Жер шарында географиялық ендіктерге байланысты 3 темен қысым белдеуі және 4 жоғары қысым басым белдеу ажыратылатынын білесіңдер. Бірақ жеке материктер мен мұхиттар бойынша бұл белдеулердің жергілікті айырмашылықтары болады. Мәселен, қыс кезінде қоңыржай ендіктерде қалыптасатын максимумдардағы қысым Канада жерінде 1020 гПа болса, ал Азияда 1035 гПа-ға жетеді. Қысымның географиялық ендіктер бойынша таралу заңдылығы материктер мен мұхиттардағы қысым айырмашылықтарының болуына байланысты бұзылады: жазда материктердің қоңыржай ендіктерінде де төмен қысым байқалады. Қысымы төмен аймақтарды қысымдың минимум немесе циклон деп атайды. Қысым жоғары болатын тұйық изобаралар жүйесін қысымның максимум немесе антициклін дейді (оларға мысал келтіріңдер). Ауа массалары үнемі қозғалыста болатындықтан, қасиеттері әртүрлі ауа массалары шектескен аймақтарда өте кең алқапты қамтитын (ені 500—900 км, ұзындығы 2000—3000 км-ге дейін жететін) өтпелі зоналар — атмосфералық фронттар қалыптасады. Фронттар ауа массаларының қозғалу сипатына қарай жылы және суық фронтцеп бөлінеді, Жылы фронт кезінде жылы ауа салқын ауаны тез арада ығыстырып, жинақталған жылы ауа құйын тәрізді өрлеген ауа ағынын түзіп, циклондық әрекеттер күшейеді. Соның нәтижесінде бұлттылық күшейіп, жауын- шашын көбейеді. Жазда температура төмендеп, қыста керісінше жоғарылайды. Ал суық фронт кезінде салқын ауа жылдам қозғалатындықтан антициклондық жағдай қалыптасып, ауаның құйын тәрізді төмендеген ағыны түзіледі. Сондықтан суық фронт кезінде жауын-шашын біршама аз түседі. Жалпы алғанда атмосфералық фронт өткен кезде ауа райы кенет өзгеріп: температура мен қысымның ауытқуы, жауын-шашын түсуі, желдің бағытының өзгеруі мен жылдамдығының күшеюі сияқты құбылыстар жиі байқалады. Ауа массалары арасындағы осындай фронттар жиынтығынан климаттық фронттар қалыптасады. Оларға арктикалық, полярлық және тропиктік фронттар мысал болады. Манометр Манометр – сирек, тығыз емес — сұйықтық пен газ қысымын өлшеуге арналған прибор. Манометрлердің көптеген түрлері бар, мысалы, дифманометр, сфигманометр, бурдон манометрі, қарапайым ашық сұйық манометр, т.б. . Атмосфералық қысым барометрмен, нөлге жуық қысым вакуумметрмен өлшенеді. Манометр шкалалары әр түрлі бірліктерде (кгк/м² немесе кгк/см², бар, мм сынап бағаны, мм су бағаны, т.б.) градуирленген. Бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) қысым бірлігіне паскаль (Па) алынған. Жұмыс істеу принципі мен сезімтал элементінің (алғашқы түрлендіргіштің) құралымына байланысты манометрлер сұйықтық, піспектік (поршенді), деформация немесе серіппелі (түтікті, мембраналық, сильфондық) болады. Сондай-ақ, көрсетуі тікелей саналатын немесе тіркелетін, жұмысы әр түрлі заттардың физикалық қасиеттерінің қысым әсерінен өзгеруін өлшеуге негізделген манометрлер де қолданылады. Әр түрлі технологиялық процестерді бақылау, автоматты реттеу және басқару жүйелерінде пневматикалық немесе электрлік шығу сигналдары үйлестірілген шкаласыз манометрлер пайдаланылады. Қарапайым ашық сұйық манометр .  Манометр - қысым айырымын өлшеу үшін қолайлы аспап. Қарапайым ашық сұйық манометр латын әрпі U пішінді шыны түтіктен тұрады. Түтікке қандай да бір сұйық, мысалы, аз қысым айырымын өлшеу үшін май сияқты тығыздығы аздау, ал үлкен қысым айырымын өлшеу үшін сынап сияқты тығызырақ сұйық құйылады. Түтіктің бір тармағы ашық қалдырылып, екінші тармағы резеңке түтікшемен жалғасады. Түтікке құйылған сұйық оның екі тармағында да бір деңгейде болады, себебі ыдыс тармақтарындағы сұйық бетіне тек атмосфералық қысым ғана әсер етеді. Енді резеңке түтікшені бір бетіне резеңке қабықша қапталған дөңгелек қорапшамен жалғастырайық та, қорапшаны ақырын қолымызбен басайық . Бұл кезде қорапшамен жалғасқан манометр тармағындағы сұйықтың деңгейі төмен түседі де, екінші тармағындағы сұйықтың деңгейі жоғары көтеріле бастайды. Қорапты неғұрлым күштірек бассақ, соғұрлым манометр тармақтарындағы сұйық деңгейлерінің айырымы үлкен болады. Себебі резеңке қабықшаны басқан кезімізде қорапшадағы ауаның қысымы артады. Паскаль заңы бойынша қысымның осы артуы манометрдің қорапшамен жалғасқан тармағындағы сұйыққа да беріледі. Сығылған ауаның артық қысымы манометрдің екінші тармағындағы сұйықтың артық бағанының түсіретін қысымымен теңелген кезде, сұйық тепе-теңдік қалыпқа келеді. Техникада көбінесе сұйықтың, газдың немесе будың қысымын өлшеу үшін металл манометр қолданылады, кейде оны Бурдон манометрі деп те атайды. Оның жұмыс істеу принципі үрлеген кезде түзулене түсетін сыбызғы тәрізді ойыншыққа ұқсайды . Металл манометрдің негізгі бөлігі - доға тәрізді иілген металл түтікше . Оның бір жағы бітеу болады да, екінші жағы кран арқылы қысым артқан кезде түтік түзулене бастайды да, оның бітеу ұшының қозғалысы иіндіктің және тісті тегершіктердің көмегімен аспаптың шкаласы бойымен жылжитын меңзерге беріледі- қысым кеміген кезде, түтік өзінің серпімділік қасиетінің арқасында бастапқы қалпына келеді де, меңзер шкаланың нөлдік бөлігін көрсетіп тұрады. |