definicja, wskazówki, paradoks hydrostatyczny

CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE

Pomiar ciśnienia hydrostatycznego wykorzystywany jest przede wszystkim podczas pomiaru poziomu. Ze względu na popularność tego pomiaru w aplikacjach przemysłowych, warto zapoznać się z towarzyszącymi mu prawami fizyki.


Definicja ciśnienia hydrostatycznego

Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie generowane przez grawitację, tj. przez siłę ciężkości, w niepłynącej cieczy. Ciśnienie hydrostatyczne ph jest wielkością, która wynika z gęstości ρ ośrodka, stałej przyspieszenia ziemskiego g oraz wysokości h słupa cieczy.

ph=ρgh

Oznaczenia:

  • ph – ciśnienie hydrostatyczne
  • ρ – gęstość
  • g – przyspieszenie ziemskie
  • h – wysokość słupa cieczy


Przykładowe obliczenia dla ciśnienia hydrostatycznego

Gęstość cieczy (woda o temperaturze 4 °C): ρ = 1000 kg/m³

Wysokość słupa cieczy: h = 15 m

Przyspieszenie ziemskie g = 9.81 m/s²


p(h) = 1000 kg/m³ . 9.81 m/s² . 15 m

p(h) = 1471.5 hPa = 1.47 bar


Praktyczna wskazówka:

Metr słupa wody wytwarza ciśnienie hydrostatyczne wynoszące ok. 0,1 bar


Paradoks hydrostatyczny

Paradoks hydrostatyczny opisuje pozorne zjawisko, gdzie ciśnienie panujące na dnie zbiornika wypełnionego cieczą nie zależy od kształtu zbiornika, a zatem nie zależy od jego pojemności. Zamiast tego zależy wyłącznie od wysokości słupa cieczy.


Rys. 1 Paradoks hydrostatyczny

Montaż czujnika do pomiarów hydrostatycznych

Położenie montażowe membrany czujnika również nie odgrywa roli w pomiarach hydrostatycznych. Ciśnienie działa we wszystkich kierunkach na każdej wysokości. Przetwornik ciśnienia może być zamontowany na boku zbiornika lub zawieszony wewnątrz zbiornika jako sonda poziomu. Jedynym czynnikiem decydującym o wyniku pomiaru jest wysokość montażu - pomiar jest wykonywany dopiero po całkowitym zanurzeniu membrany.


Rysunek 2. Hydrostatyczna sonda po pomiaru poziomu JUMO MAERA S25