压力及流量的测量

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1、9第二章压力及流量的测量第二章压力及流量的测量压力是用来描述体系状态的一个重要参数。许多物理、化学性质，例如熔点、沸点、蒸气压等几乎都与压力有关。在化学热力学和化学动力学研究中，压力也是一个很重要的因素。因此，压力的测量具有重要的意义。物化实验中，涉及到高压(钢瓶)，常压，以及真空系统(负压)。对于不同压力范围，测量方法也不同，所用仪器的精确度也不同。第一节压力的测量及仪器 压力是指均匀垂直作用于单位面积上的力，也可把它叫作压力强度，或简称压强。国际单位制(SI)用帕斯卡作为通用的压力单位，以Pa

2、或帕表示。当作用于1m2(平方米)面积上的力为1N(牛顿)时就是1Pa(帕斯卡)：但是，原来的许多压力单位，例如，标准大气压(或称物理大气压，简称大气压)、工程大气压(即kg·cm-2)、巴等现在仍然在使用。物理化学实验中还常选用一些标准液体(例如汞)制成液体压力计，压力大小就直接以液体的高度来表示。它的意义是作用在液柱单位底面积上的液体重量与气体的压力相平衡或相等。例如，1atm可以定义为：在0℃、重力加速度等于9.80665m·s-2时，760mm高的汞柱垂直作用于底面积上的压力。此时汞的密度

3、为13.5951g·cm-3。因此，1atm又等于1.03323kg·cm-2。上述压力单位之间的换算关系见表1-2-1。表1-2-1常用压力单位换算表压力单位Pakg·cm-2atmbarmmHgPa11.019716×10-20.9869236×10-51×10-57.5006×10-3kg·cm-29.800665×10-410.9678410.980665753.559atm1.01325×1051.0332311.01325760.0bar1×1051.0197166.986923175

4、0.062mmHg133.32241.35951×10-31.3157895×10-31.33322×10-31除了所用单位不同之外，压力还可用绝对压力、表压和真空度来表示。图1-2-1说明三者的关系。显然，在压力高于大气压的时侯：绝对压＝大气压＋表压或表压＝绝对压－大气压在压力低于大气压的时候：绝对压＝大气压－真空度或真空度＝大气压－绝对压9第二章压力及流量的测量当然，上述式子等号两端各项都必须采用相同的压力单位。一、测压仪表1.液柱式压力计液柱式压力计是物理化学实验中用得最多的压力计。它构造简

5、单、使用方便，能测量微小压力差，测量准确度比较高，且制作容易，价格低廉，但是测量范围不大，示值与工作液体密度有关。它的结构不牢固，耐压程度较差。现简单介绍一下U型压力计。图1-2-1 绝对压、表压与真空度的关系图1-2-2 U型压力计液柱式U型压力计由两端开口的垂直U型玻璃管及垂直放置的刻度标尺所构成。管内下部盛有适量工作液体作为指示液。图1-2-2中U型管的两支管分别连接于两个测压口。因为气体的密度远小于工作液的密度，因此，由液面差Δh及工作液的密度ρ、重力加速度g可以得到下式：p1＝p2＋Δh

6、·ρg或U型压力计可用来测量：Ø两气体压力差；Ø气体的表压(p1为测量气压，p2为大气压)；Ø气体的绝对压力(令p2为真空，p1所示即为绝对压力)；Ø气体的真空度(p1通大气，p2为负压，可测其真空度)。2.弹性式压力计利用弹性元件的弹性力来测量压力，是测压仪表中相当重要的一种形式。由于弹性元件的结构和材料不同，它们具有各不相同的弹性位移与被测压力的关系。物化实验室中接触较多的为单管弹簧管式压力计。这种压力计的压力由弹簧管固定端进入，通过弹簧管自由端的位移带动指针运动，指示压力值。如图1-2-3所

7、示。使用弹性式压力计时应注意以下几点:合理选择压力表量程。为了保证足够的测量精度，选择的量程应在仪表分度标尺的1/2～3/4范围内。使用时环境温度不得超过35度，如超过应给予温度修正。测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。对压力表应定期进行校验。3.福廷式气压计福廷式气压计的构造如图1-2-4所示。它的外部是图1-2-3弹簧管压力计1-金属弹簧管；2-指针；3-连杆；4-扇型齿轮；5-弹簧；6-底座；7-测压接头；8-小齿轮；9-外壳9第二章压力及流量的测量图1-2-4福廷式气压计1-玻璃管

8、；2-黄铜标尺；3-游标尺；4-调节螺栓；5-黄铜管；6-象牙针；7-汞槽；8-羚羊皮袋；9-调节汞面的螺栓；10-气孔；11-温度计一黄铜管，管的顶端有悬环，用以悬挂在实验室的适当位置。气压计内部是一根一端封闭的装有水银的长玻璃管。玻璃管封闭的一端向上，管中汞面的上部为真空，管下端插在水银槽内。水银槽底部是一羚羊皮袋，下端由螺旋支持，转动此螺旋可调节槽内水银面的高低。水银槽的顶盖上有一倒置的象牙针，其针尖是黄铜标尺刻度的零点。此黄铜标尺上附有游标尺，转动游标调节螺旋，可使游标尺上