小知識:相對壓力、絕對壓力和真空是什么關(guān)系?
由于工作的關(guān)系經(jīng)常和流體/氣體的壓力打交道,有時候在現(xiàn)場和小伙伴聊天,發(fā)現(xiàn)不少小伙伴對相對壓力和絕對壓力的概念不是很清晰,今天這篇文章我們就來聊聊相對壓力、絕對壓力和真空的關(guān)系。

物理上的壓力屬于力的范疇,單位為"牛頓(N)";在工程中我們所說的壓力,指的是單位面積上所承受的壓力,也就是壓強(qiáng),其國際單位為"帕斯卡(Pa)"。本文所討論的"相對壓力"和"絕對壓力",屬于壓強(qiáng)的范疇,只不過我們已經(jīng)習(xí)慣了壓力的稱呼,比如"壓力傳感器',很少有人說"壓強(qiáng)傳感器",所以這里我們還是用壓力來稱謂。
我們生活的環(huán)境被大氣覆蓋著,大氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)稱為大氣壓。大氣壓有多大呢?史料記載的最早測量大氣壓的是意大利科學(xué)家托里拆利,早在1643年,托里拆利把一根1米長的細(xì)玻璃管中注滿水銀,然后倒置在盛有水銀的水槽中。他發(fā)現(xiàn)倒置之后的玻璃管中的水銀高度會下降,但是下降到大約760毫米后就不再下降了。這760毫米刻度之上的空間無空氣進(jìn)入,屬于真空狀態(tài)。

當(dāng)把水銀棒傾斜后,水銀在垂直方向的高度沒有發(fā)生變化,還是760毫米。托里拆利據(jù)此推斷大氣的壓強(qiáng)就等于水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),這就是著名的托里拆利實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)大氣壓并不是固定不變的,它隨著溫度、海拔的變化而變化,為了能在科學(xué)和工程上計算壓強(qiáng),需要一個標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓值。于是在1954年的第十屆國際計量大會上做出決議,規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值為101.325kPa。
在工程上計算壓強(qiáng)時常用的單位有"巴(bar)"和"兆帕(mPa)",它們的換算關(guān)系是這樣的:1 Bar(巴)=1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=100 000 Pa(帕)=100 kPa=0.1MPa(兆帕)=760mm汞柱。
工程上也經(jīng)常使用"公斤"來表示壓強(qiáng),它是表示1公斤重的物體作用在1平方厘米的面積上所產(chǎn)生的壓強(qiáng),1 公斤的壓強(qiáng) =1 巴的壓強(qiáng)。
我們來說說相對壓力(壓強(qiáng))和絕對壓力(壓強(qiáng))。所謂相對壓力,是把1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值作為參考點(diǎn)(零點(diǎn))而計算出的壓力;絕對壓力是把絕對真空作為參考點(diǎn)(零點(diǎn))而計算出的壓力。
工程上講的壓力,沒有特殊說明的話,都是指相對壓力(相對于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。比如,項(xiàng)目要求供給5巴(bar)的壓力,是指在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣的基礎(chǔ)上再增加5巴(bar),它的絕對壓力是6巴(bar)。
工程上把高于1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力稱為正壓,把低于1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力稱為負(fù)壓。負(fù)壓的大小用真空值來衡量。當(dāng)把一個密閉容器用真空泵抽足夠長的時間后,容器中沒有任何氣體,這是理想真空狀態(tài),此時容器中的絕對壓力為零巴。真空值是容器中氣體的壓力相對于絕對壓力零的值,其單位為毫巴(mbar)。真空值越低,越接近于絕對壓力零,真空度就越好。
所以記住一句話:壓力是相對的(相對于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),真空是絕對的(絕對壓力)。
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