02 Основные физические свойства жидкостей и газов

Геометрическое истолкование основного уравнения гидростатики
В сосудах находится жидкость, для определенности вода, в состоянии покоя.
Рассмотрим три случая: давление на поверхности равно, больше и меньше атмосферного.

Рисунок 04_03 Сосуд с жидкостью под атмосферным давлением
Рисунок 04_04 Сосуд с жидкостью под давлением больше атмосферного
Рисунок 04_05 Сосуд с жидкостью под давлением меньше атмосферного

В первом случае сосуд открыт, во втором и третьем случаях сосуды закрыты.
Точка А везде выбрана на некоторой глубине от поверхности воды, точка В на свободной поверхности. Положение точек А и В относительно плоскости сравнения 0-0 и . На высоте точки А установлены водяные манометры – запаянные трубки из которых удален воздух (на рисунках слева). Вода в них поднимается на высоту, определяемую абсолютным давлением . Эта высота плюс высота положения точки А составляют гидростатический напор , который постоянен для всех точек покоящейся жидкости (основное уравнение гидростатики) . Геометрическое место полученных высот есть плоскость гидростатического напора С-С.
На высоте точки А установлены также пьезометры – трубки с открытым верхним концом, так что на жидкости в них действует атмосферное давление (на рисунках справа). Вода в них поднимается на высоту относительно точки А (если давление в точке А меньше атмосферного, то уровень воды будет ниже на величину ). Эта высота называется пьезометрической высотой. Вместе с высотой положения она составляет пьезометрический напор. Геометрическое место полученных высот есть плоскость пьезометрического напора D-D, которая всегда расположена ниже плоскости гидростатического напора на высоту .
Основное уравнение гидростатики может быть записано для абсолютного и для избыточного давлений. В обоих случаях геометрическая высота точек, отсчитанная от плоскости сравнения, называется «геометрический напор».
Рассматриваем абсолютные давления. Тогда второе слагаемое – высота, определяемая абсолютным давлением, условно назовем «абсолютный напор». Оба слагаемые дают гидростатический напор.
Рассматриваем избыточные давления. Тогда второе слагаемое – «пьезометрическая высота». В случае вакуума это «вакуумметрическая высота». Вместе с геометрическим напором образуют «пьезометрический напор».

Определения.