В этом разделе будет рассмотрен вопрос о том, что же такое давление газов и жидкостей.

На сегодняшний день классическая физика отвечает на этот вопрос так :

Если заключить газ в сосуд, то молекулы (атомы) газа будут оказывать давление на стенки сосуда. И это абсолютно верно.

Причем величина этого давления может быть определена по формуле :

P = F/S

где :

P-давление газа на единицу поверхности (кг/м²)

F-суммарная сила с которой атомы газа ударяются о стенки сосуда (кг)

S-Площадь поверхности (м²)

С этим все ясно и понятно. Однако сам процесс определения (измерения) давления газов и жидкостей классической физикой производится неверно!

Поэтому разберемся с процедурой измерения давления газов подробно:

Как известно давление газа определяется барометром.

Рассмотрим подробно принцип действия барометра анероида.

Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.

Атомы газа ( воздуха ) ударяясь о пластину A производят на нее давление, суммарная сила которого равна P_а .

При этом диафрагма барометра сжимается или растягивается в зависимости от величины давления P_а и мембрана А перемещается влево или вправо от нулевого положения. Тоесть о величине давления газа мы судим по расстоянию X между пластиной В и мембраной А.

Это к сожалению не верно, и вот почему.

Внутри барометра тоже находится газ. Естественно, что атомы этого газа тоже будут давить на мембрану А, только с противоположной стороны.

Эту силу назовем внутренним давлением газа барометра P_вн .

Таким образом величина X, на которую перемещается мембрана А, зависит не только от давления P_а , но и от величины давления P_вн.

Фактически барометром анероидом мы измеряем не давление P_а, а разницу между давлениями 

P_а и P_вн.

Поэтому утверждать, как это делает классическая физика, что величина атмосферного давления P_а пропорциональна величине перемещения мембраны А нельзя. Это  абсолютно неверно.

Для ясности приведу несколько примеров :

Пример 1.

Предположим, что давление P_а = P_вн = 10кг/м²

При этом мембрана А не будет перемещаться относительно пластины В. Измеряющий сделает вывод, что давление газа P_а действующее на мембрану А равно нулю. На самом деле давление P_а = 10кг/м².

Пример 2.

В этом примере рассмотрим 2 случая.

Первый, когда P_а = 10кг/м², а P_вн = 5кг/м²

Второй, когда P_а = 100кг/м², а P_вн = 95кг/м²

 В обоих случаях отклонение мембраны А от пластины В будет одинаковым, так как разность в давлениях в первом и втором случаях равна 5кг/м².

Измеряющий сделает вывод, что давление газа P_а действующее на мембрану А в обоих случаях одинаково.

На самом деле в первом случае давление P_а = 10кг/м², а во втором  P_а = 100кг/м².

Вывод:

Барометр анероид показывает не величину давления атмосферы, на поверхность его мембраны, а величину разности давлений атмосферы и внутреннего давления в колбе прибора.

Или другими словами, можно сказать, что существующие приборы для измерения давления вводят человечество в заблуждение. Истинную величину давления они не показывают.

Они показывают разность давления атмосферы снаружи и внутреннего давления газа в колбе.

Возникает вопрос. Какова же в действительности сила давления атмосферы?

И каким прибором ее можно измерить?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уже известный нам барометр еще раз, внеся в конструкцию прибора некоторые изменения.

На рисунке буквой C обозначен пружинный динамометр, буквой D винтовое натяжное устройство, а буквой E патрубок с краном, для соединения внутренней полости прибора с атмосферой.

Для простоты рассуждений предположим, что пластина B закреплена неподвижно, и гафрированная часть барометра не оказывает механического сопротивления перемещению мембраны А.

Установим прибор в исходное положение.

Для этого откроем кран E. При этом давление внутри колбы и снаружи станут одинаковыми 

(P_а = P_вн).

Установим стрелку динамометра С на нулль, и закроем кран E.

Наш прибор готов к работе.

  Если теперь удалить воздух из колбы прибора, то давить на внутреннюю поверхность мембраны будет нечему (P_вн = 0).

Поэтому, откачивая воздух из внутренней полости прибора через патрубок с краном, мы заметим, что мембрана А вплотную приблизится к пластине В.

А динамометр при этом покажет истенное значение  давления атмосферы P_а.

Любой здравомыслящий человек сразу догадается, что сила давления атмосферы P_а будет иметь очень большое значение.

Это значение может быть в тысячи раз больше, чем значения, которые мы получаем измеряя давление атмосферы классическим барометром!

Но это еще не все. Даже если учесть, что сила давления атмосферы у поверхности Земли во много раз больше, чем 1кг/м², нужно заметить, что велична этой силы P_а зависит от вида материала на который давит воздух!

Истенное значение давления атмосферы можно производить очень просто.

Например, для определения давления атмосферы на сталь , необходимо изготовить из этой стали цилиндрический стержень с проточкой.

Такой стержень изображен на рисунке.

Как известно, между атомами стального стержня пустота или вакуум и следовательно внутреннее давление равно нулю.

Если растягивать стержень в разные стороны, то он разорвется по сечению K-K.

Площадь этого сечения (S) можно определить измерением. Силу растяжения (F_р) измерить динамометром.

При этом атмосферное давление действующее на сталь можно определить по известной нам формуле:

P_а = F_р/S       (кг/м²)

Физика уже давно знакома с подобным опытом. Он называется испытанием материала на прочность.

Таким образом значение давления атмосферы для любого материала можно найти в справочнике по физике.

Выдержку из такой таблицы я и привожу здесь.

Как видно из таблицы, сила давления атмосферы P_а на еденицу поверхности меди равна 17кг/мм² или 17*10⁶ кг/м².

Сила давления атмосферы на аллюминий равна 7*10⁶ кг/м².  

Сила давления атмосферы на лед равна 0,1*10⁶ кг/м².  

Сила давления атмосферы на воду равна 4,2 кг/м².

В классической физике однако принято, что давление атмосферы на уровне земли,  для всех материалов, есть величина постоянная и равна 1кг/см² или P_a = 0,01*10⁶ кг/м².

Получается, что для меди значение давления атмосферы занижено в 1700 раз, для аллюминия занижено в 700 раз, для льда занижено в 10 раз для воды завышено в 2380 раз !