压力 (pressure[1])是物体间相互挤压而垂直作用在物体表面的一种弹性力[2][3][4],其作用效果用压力除以受力面积表示,同称压力[5][4](pressure,常以为符号),在中国大陆又称压强(如物理学中通称“压强”[6][7]、基础教育阶段只称“压强”,而将“压力”一词指称“compressive force”[8])。压力可用任意之力单位与面积单位进行测量,但因各学科与历史因素,其单位多样化,如:mmHg、mmH2O、torr、Pa、bar、psi、atm、Ba、g/cm2、kg/cm2、msw、fsw等等。但是,国际单位制以帕斯卡(每单位平方米的牛顿)为压力单位。
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绝对压力为相对压力(又称计式压强)加上该地大气压力。日常生活中用的压力计,如车胎压、血压通常是测量相对压力[9]。
压力在公式中常以英文字母“p”表示。压力与力和面积的关系如下:[10]
其中:
- 代表压力
- 代表垂直作用力
- 代表受力面积
或写成微分形式:
其中的负号表示力(朝向物体)与法矢量的方向(从物体出发)相反。
根据上述公式,可以推导出计算液体压力的公式:
即:
其中:
单位
表中等号 = 表示精确值,约等号 ≈ 表示近似值,而恒等号 ≡ 表示定义值。
帕斯卡(Pa) | 巴(bar) | 工程大气压(at) | 标准大气压(atm) | 托(Torr) | 磅力每平方英寸(psi) | |
---|---|---|---|---|---|---|
1 Pa | ≡ 1 牛顿/平方米 | = 10−5 bar | ≈ 10.197×10−6 at | ≈ 9.8692×10−6 atm | ≈ 7.5006×10−3 Torr | ≈ 145.04×10−6 psi |
1 bar | = 100,000 Pa | ≡ 106 达因/平方厘米 | ≈ 1.0197 at | ≈ 0.98692 atm | ≈ 750.06 Torr | ≈ 14.504 psi |
1 at | = 98,066.5 Pa | = 0.980665 bar | ≡ 1 千克力/平方厘米 | ≈ 0.96784 atm | ≈ 735.56 Torr | ≈ 14.223 psi |
1 atm | = 101,325 Pa | = 1.01325 bar | ≈ 1.0332 at | ≡ 101 325 帕 | = 760 Torr | ≈ 14.696 psi |
1 Torr | ≈ 133.322 Pa | ≈ 1.3332×10−3 bar | ≈ 1.3595×10−3 at | ≈ 1.3158×10−3 atm | ≡ 1 毫米汞柱 | ≈ 19.337×10−3 psi |
1 psi | ≈ 6,894.76 Pa | ≈ 68.948×10−3 bar | ≈ 70.307×10−3 at | ≈ 68.046×10−3 atm | ≈ 51.715 Torr | ≡ 1 磅力/平方英寸 |
压强与能量密度
在中子星的形成条件中,由于压强与能量的体积密度具有相同的量纲,有时使用压强来表示能量密度的数值。相关的数学关系可以在统计物理学中推得。
压力检测办法
压力检测仪表按照其转换原理不同,可分为液柱式、弹性式、活塞式和电气室四大类。
它们的工作原理、主要特点、应用场合列表
压力检测仪表的种类 | 检测原理 | 主要特点 | 用 途 | ||
液柱式压力计 | U型管压力计 | 液体静力平衡原理(被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡) | 结构简单、价格低廉、精度较高、使用方便。但测量范围较窄,玻璃易碎 | 适于低微静压测量,高精确度者可用作基准器,不适于工厂使用 | |
单管压力计 | |||||
倾斜管压力计 | |||||
补偿微压计 | |||||
自动液柱式压力计 | |||||
弹性式压力计 | 弹簧管压力计 | 弹性元件弹性变形原理 | 结构简单、牢固,使用 方便,价格低廉 | 用于高、中、低压的测量,应用十分广泛 | |
波纹管压力计 | 具有弹簧管压力表的特点,有的因波纹管位移 较大,可制成自动记录型 | 用于测量400 kPa 以下的压力 | |||
膜片压力计 | 除具有弹簧管压力表的特点外,还能测量黏度 较大的液体压力 | 用于测量低压 | |||
膜盒压力计 | 用于低压或微压测量,其他特点同弹簧管压力表 | 用于测量低压或微压 | |||
活塞式压力计 | 单活塞式压力计 | 液体静力平衡原理 | 比较复杂和贵重 | 用作基准仪器、校验压力表或实现精密测量 | |
双活塞式压力计 | |||||
电气式压力计 | 压力传感器 | 应变式压力传感器 | 导体或半导体的应变效应原理 | 将压力转换成电量,并进行远距离传送 | 用于控制室内集中显示、控制 |
霍尔式压力传感器 | 导体或半导体的霍尔效应 | ||||
压力(差压) 变送器(分常规式和智能式) | 力矩平衡式变送器 | 力矩平衡原理 | 能将压力表转换成统一标准电信号,并进行远距离传送 | ||
电容式变送器 | 将压力转换成电容器电容的变化 | ||||
电感式变送器 | 将压力转换成电感的变化 | ||||
扩散硅式变送器 | 将压力转换成硅杯的阻值的变化 |
相关意义
此外,发生在两个物体接触表面、垂直于该表面的作用力,亦可称为压力。
参考文献
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