Rodzaje ciśnienia

Ciśnienie bezwzględne

Punktem zerowym skali ciśnienia bezwzględnego jest próżnia. Dlatego też dane dotyczące ciśnienia bezwzględnego są zawsze mierzone w odniesieniu do niej.

Więcej informacji na ten temat znajdą Państwo w artykule „Ciśnienie bezwzględne”.

Ciśnienie względne

Przy pomiarze ciśnienia względnego (również ciśnienia manometrycznego) wartością odniesienia jest wartość ciśnienia atmosferycznego. Ciśnienie otoczenia jest odejmowane tutaj od mierzonego ciśnienia.

Więcej informacji na ten temat znajdą Państwo w artykule „Ciśnienie względne”.

Ciśnienie różnicowe

Różnica pomiędzy wartościami ciśnienia bezwzględnego p1 i p2 nazywana jest różnicą ciśnień Δp. Jest ona często wykorzystywana w zastosowaniach technicznych do celów kontrolnych.

Więcej informacji na ten temat znajdą Państwo w artykule „Ciśnienie różnicowe”.

Ciśnienie statyczne i dynamiczne płynów

Prawa fizyczne mechaniki płynów mają zastosowanie zarówno dla gazów, jak i cieczy. Gdy płyny znajdują się w spoczynku, tzn. gdy nie ma przepływu, działa na nie jedynie ciśnienie statyczne pstat (równomiernie we wszystkich kierunkach). Gdy natomiast medium się porusza, np. w rurociągu, warunki stają się nieco bardziej skomplikowane.

Więcej informacji na ten temat znajdą Państwo w artykule „Ciśnienie statyczne i dynamiczne płynów”.

Ciśnienie hydrostatyczne

Ciśnienie hydrostatyczne ph jest skutkiem działania siły ciężkości na nieruchomą ciecz. Zależy ono od gęstości ρ medium, przyspieszenia ziemskiego g oraz wysokości h słupa cieczy.

Więcej informacji na ten temat znajdą Państwo w artykule „Ciśnienie hydrostatyczne”.

Definicja, najpopularniejsze jednostki

Co to jest ciśnienie?

Ciśnienie jest jedną z najczęściej mierzonych i kontrolowanych wielkości fizycznych w technice automatyzacji. Ma ono bezpośredni wpływ na przebieg procesów produkcyjnych i przemysłowych. W niniejszym artykule przedstawimy podstawowe informacje na temat ciśnienia i jego pomiarów.

Ciśnienie definicja: Pojęcie ciśnienia p definiuje się jako iloraz siły F i pola powierzchni A. Siła ta działa prostopadle do płaszczyzny. Ciśnienie o wartości 1 Paskal (Pa) wynosi:

Siła F jest wielkością wektorową, co oznacza, że do jej określenia musi być znany kierunek. Ciśnienie p jest natomiast wielkością skalarną - nie posiada kierunku i możliwe jest jego określenie tylko za pomocą liczb rzeczywistych. W zamkniętym systemie, np. w zbiorniku buforowym ciśnienie zawsze działa równomiernie, prostopadle do wszystkich powierzchni. W praktyce oznacza to, że położenie montażowe czujnika ciśnienia i membrany może być wybrane losowo. Na przykład ciśnienie w akumulatorze sprężarki można zmierzyć, instalując przetwornik ciśnienia w górnej części zbiornika z membraną skierowaną w dół.

Rysunek 1. Graficzne przedstawienie definicji ciśnienia

Międzynarodowe jednostki ciśnienia

W Polsce od 1966 roku obowiązuje układ SI, tj. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar. Zawiera on znormalizowany zbiór jednostek określających wielkości fizyczne, m.in. ciśnienie. Podstawową jednostką ciśnienia w układzie SI jest Pascal (Pa). Nie mniej jednak paskal jest rzadko używaną jednostką w zastosowaniach technicznych. Na przykład ciśnienie atmosferyczne na Ziemi wynosi w przybliżeniu 1018 hPa, co odpowiada 10 1800 Pa. Ciśnienie w procesach przemysłowych jest niejednokrotnie większe, a praca na tak dużych liczbach jest niezwykle uciążliwa i czasochłonna. Dlatego też powszechnie stosowaną jednostką określającą ciśnienie jest bar (bar).


1 bar = 105 N/m² = 100 000 Pa

Jednostka bar (bar) widnieje zazwyczaj na skali zakresu pomiarowego urządzeń do pomiaru ciśnienia czy rejestratorów zmiennych procesowych. Jako ciekawostkę, warto wspomnieć, że powszechnie stosowaną w medycynie jednostką jest mmHg (milimetr słupa rtęci). Za jej pomocą określane jest ciśnienie skurczowe krwi.

Wzór na obliczenie ciśnienia

Pomiar ciśnienia fizyka

W tym rozdziale zostanie przedstawiony wzór, niezbędny do wyliczenia wartości ciśnienia. Zgodnie z definicją, w przypadku zadziałania na danej powierzchni A = 1 m² siły ciężkości F=1N (1N to wartość iloczynu masy m = 100g i przyspieszenia ziemskiego g = 10m/s2), ciśnienie wyniesie 1 Pa.*Zakłada się, że siła ta działa prostopadle do analizowanej powierzchni. Jaki jest wzór na ciśnienie cieczy lub gazu?


Ciśnienie wzór i jednostka:

p = F/S, gdzie:

p - ciśnienie [Pa]

F - siła [N]

S - powierzchnia [m²]

Powyższy wzór pozwala na obliczenie ciśnienia w przypadku gdy znamy masę badanego przedmiotu lub medium. A co w przypadku gdy trzeba obliczyć ciśnienie na dnie dużego zbiornika, np. basenu pływackiego ? W takim przypadku obliczenie całkowitej masy wody jest niemożliwe. Z pomocą przychodzi wzór na podstawie, którego można obliczyć ciśnienie u podstawy zbiornika tylko na podstawie gęstości i wysokości słupa medium:


Wzór ciśnienie:

p = ρgh +p₀, gdzie:

ρ - gęstość medium [kg/m³]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

h - wysokość słupa cieczy [m]

*Komentarz: Nie została tu wykorzystana dokładna wartość przyspieszenia grawitacyjnego g = 9,81 m/s². Zamiast tego użyto zaokrąglonej wartości 10 m/s².

Rodzaje ciśnienia

Ciśnienie bezwzględne

Punktem zerowym skali ciśnienia bezwzględnego, czyli absolutnego, jest próżnia. Dlatego też dane dotyczące ciśnienia bezwzględnego są zawsze mierzone w odniesieniu do niej. Przykładem może być ciśnienie atmosferyczne, które jest zawsze podawane w postaci ciśnienia bezwzględnego.

Ciśnienie względne

Przy pomiarze ciśnienia względnego wartością odniesienia jest wartość ciśnienia otoczenia. W zastosowaniach przemysłowych ciśnienie w instalacjach jest często przedstawiane w postaci względnej, tzn. względem ciśnienia atmosferycznego. W takim przypadku wartość rzeczywista ciśnienia to suma ciśnienia względnego (jakie występuje w danym procesie) oraz ciśnienia otoczenia (atmosferycznego). Nie mniej jednak, w przemyśle nierzadko zachodzą procesy w obecności ciśnień wielokrotnie większych od ciśnienia atmosferycznego. W takich przypadkach ciśnienie otoczenia nie jest brane pod uwagę.

Ciśnienie statyczne i dynamiczne w cieczach

Ciśnienie statyczne, to ciśnienie występujące w danym gazie lub cieczy będących w spoczynku, np. w zamkniętym zbiorniku. Wówczas do określenia ciśnienia wystarczy znajomość wartości siły, z jaką dane medium oddziałuje na określoną powierzchnię. Natomiast, gdy medium jest w ruchu, np. w rurociągu, mówimy o ciśnieniu dynamicznym. Zgodnie z definicją, ciśnienie dynamiczne można opisać jako nacisk, jaki wywiera przepływający płyn lub gaz na powierzchnię ciała znajdującego się pod kątem prostym do przepływającej strugi medium. Nacisk ten wynika z energii kinetycznej cząstek będących w ruchu. Współczesna technologia dostarcza rozwiązania dla każdych rodzajów aplikacji. Takie urządzenia jak np. przetwornik ciśnienia, może znacząco różnić się budową do pomiarów mediów agresywnych chemicznie od urządzenia po pomiaru w instalacji gazowej.

Ciśnienie różnicowe

Ciśnienie różnicowe to wynik, jaki daje porównanie dwóch wartości ciśnienia bezwzględnego i określane jest jako różnica ciśnień Δp. Jest ona często wykorzystywana w zastosowaniach technicznych do celów kontrolnych. Na przykład, różnica ciśnienia na dnie zbiornika z cieczą oraz ponad jej taflą niesie informację o wysokości słupa cieczy. Urządzenia do pomiary różnicy, np. przetwornik różnicy ciśnień, przeprowadza pomiar ciśnienia w dwóch punktach pomiarowych.

Ciśnienie hydrostatyczne

Ciśnienie hydrostatyczne występuje w spoczywającej cieczy. Zależy ono od wysokości słupa cieczy h, jej gęstości ρ , przyspieszenia ziemskiego g. Im wyższy słup wody tym wyższe ciśnienie. Na przykład, im niżej płetwonurek nurkuje w jeziorze tym większe ciśnienie hydrostatyczne działa na niego.