Chương 3
Áp suất, Áp kế ống và phong vũ biểu3.8
Bể chứa nước được điều áp bằng không khí và áp suất được đo bằng áp kế ốngnhiều chất lỏng như trên Hình P3.8. Xác định áp suất dư của không khí trong bể nếu
h
1
\=0.2 m,
h
2
\= 0.3 m, và
h
3
\=0.46 m. Lấy mật độ của nước, dầu và thủy ngân là1000 kg/m
3
, 850 kg/m
3
và 13.600 kg/m
3
, tương ứng.
Hình P3.8
Lời giải
Vấn đề:
Áp suất khí nén trong bình được đo bằng áp kế ống nhiều chất lỏng. Cho biết các số đo, xác định áp suất dư trong bình.
Giả thiết:
Bỏ qua trọng lượng của không khí trong bình, vì vậy áp suất khí néntrong bình bằng với áp suất trên mặt phân cách.
Tính chất
: Mật độ của thủy ngân, nước và dầu tương ứng là 13600, 1000 và 850kg/m
3
.
Phân tích:
Bắt đầu từ điểm 1 trên mặt phân cách khí-nước trong bình đi theo ốngáp kế đến điểm 2, nơi có áp suất khí quyển, ta có :
P
1
+
ρ
nuoc
gh
1
+
ρ
dau
gh
2
−
ρ
thuyngan
gh
3
\=
P
atm
Từ đó ta có:
P
1
,d
ư
\=
P
1
−
P
atm
\=
g
(
ρ
thuyngan
h
3
−
ρ
nuoc
h
1
−
ρ
dau
h
2
)
Thay số, ta nhận được:
P
1
,d
ư
\=
(
9.81
ms
2
)
[
(
13600
kgm
3
)
(
0.46
m
)
−
(
1000
kgm
3
)
(
0.2
m
)
−
(
850
kgm
3
)
(
0.3
m
)
]
(
1
kPa
1000
Pa
)
\=
56.9
kPa
3.11
Áp suất tuyệt đối trong nước ở độ sâu 5 m là 145 kPa. Xác định (a) áp suất khíquyển tại chỗ, và (b) áp suất tuyệt đối ở độ sâu 5 m trong một chất lỏng có tỷ trọngriêng là 0.85 ở cùng một vị trí.
Lời giải
Vấn đề:
Áp suất tuyệt đối ở trong nước ở độ sâu nhật định đã cho. Xác định ápsuất khí quyển tại chỗ và trong một chất lỏng khác ở cùng độ sâu.
Giả thiết:
Chất lỏng là không nén được.
Tính chất
: Mật độ của nước là 1000 kg/m
3
. Tỷ trong riêng của chất lỏng là SG=0.85.
Phân tích:
(a) Áp suất khí quyển tại chỗ được xác định từ công thức :
P
atm
\=
P
−
ρgh
¿
(
145
kPa
)
−
(
1000
kgm
3
)(
9.81
ms
2
)
(
5
m
)
(
1
kPa
1000
Pa
)
\=
96.0
kPa
(b) Áp suất tuyệt đối ở độ sâu 5m trong chất lỏng khác:
P
\=
P
atm
+
ρgh
¿
(
96
kPa
)
+
(
850
kgm
3
)(
9.81
ms
2
)
(
5
m
)
(
1
kPa
1000
Pa
)
\=
137.7
kPa
3.16
Phong vũ biểu có thể được sử dụng để đo chiều cao của một tòa nhà. Nếu ởtrên đỉnh và ở dưới mặt đất của một tòa nhà áp kế chỉ 730 và 755 mmHg, tươngứng. Xác định chiều cao của tòa nhà. Giả thiết một mật độ không khí trung bình là1.18 kg/m
3
(Hình P3.16).