Пьезометрия

Пьезометрия, учение об измерении сжимаемости тел с помощью приборов, называемых пьезометрами. Сжимаемостью, или коэфициентом сжимаемости, κ называется относительное уменьшение объёма V тела при увеличении всестороннего давления р на единицу.

-_ _ ± (о

V (а

,др!т

κ имеет размерность, ности давления [κ]=[р]

CGiS-системе в [бар]^-1 (бар

1 AV

или κ · — .i. ·

V Δρ

обратную размер-ί, и измеряется в или обычно

Фиг. в обратных атмосферах (aim)^-1. Величина, обратная κ (к=κ^-1), иногда называется м о-дулем всестороннего сжатия.

Для определения сжимаемости твердых тел и жидкостей пьезометры были впервые построены Эрштедтом в 1822 г. и Реньо в 1847 г. Схема пьезометра изображена на фигуре 1. Давление р передается посредством жидкости а, заполняющей бомбу А; внизу налита ртуть Hg, в к-рую опущен открытый конец градуированного капилляра b, соединенного с пьезометрич. сосудом υ с исследуемой жидкостью; при сжатии ртуть поднимается в капилляре, и уменьшение объёма ΔΡ определяется по отсчету положения мениска через окошечко о. Современные пьезометры в работах Ричардса, Бриджмена и Когена состоят обычно из сосуда А (фигура 2) с сжимаемой жидкостью, заканчивающегося снизу загнутым капилляром с несколькими платиновыми контактами а, β; весь прибор помещается в стальную бомбу и подвергается в ней всестороннему давлению; измеряется то давление, при котором ртуть, отойдя от одного из контактов, разомкнет цепь электрич. тока. При этом приходится вводить поправки на сжимаемость материала са- __

мих сосудов (стекла, стали) и ртути. Весьма точи, данные для таких поправок были собраны Ама-га, исследовавшим сжимаемость газов, жидкостей и твердых тел до р=3 000 atm. Измерения же Бриджмена были продолжены до р=12 000-1-15 000 aim, причем применялись стальные цилиндры с внешним 0 — 5, с внутренним — 0,6 см; для измерения таких да- ^Фиг· ²· влений применяют: 1) весовые манометры, в которых измеряемое давление стремится переместить вверх поршень определенного сечения и уравновешивается нагрузкой, накладываемой на поршень; 2) м а-нометры сопротивления, в которых измеряется изменение электросопро-

1X3

Т. Э. m. XVIII.

тивления R манганиновой проволоки при увеличении давления (-|?~=2 · КЗ^-6 aim) ;

3) г а з о в ы е (закрытые) манометры, в которых измеряется сжимаемость определенной массы газа с хорошо известной сжимаемостью и 4) обычные ртутные манометры; для более высоких давлений манометры приходится делать весьма длинными (смотрите Манометр). Для твердых тел κ может быть вычислено из упругих констант по следующей формуле:

κ=3 а (1 — 2 μ),

где а—коэф. упругости, а μ—коэф. Пуассона (отношение растяжения к поперечному сжатию). См. Упругость, Сопротивление материалов. Амага определял κ брусков правильной формы, подвергая их всестороннему сжатью и принимая, что все линейные размеры бруска при деформации уменьшаются в одинаковое число раз; отсюда

3 Ai

^κ ~ Ар ί ’

где ΔΖ—наблюдаемое относительное укорочение бруска.

Сжимаемость газов, то есть отклонение их от ур-ия состояния pV =RT, исследовалась в особенности Амага, Менделеевым, Голь-борном,Бриджменом,а при низких ί°—криогенной Лейденской лабораторией под руководством Каммерлинга-Оннеса, а затем Кее-· зома и Кроммелина (смотрите Газ). В пределе для газов, близких к идеальному состоянию, уравнение Клапейрона дает κ, независящее от природы газа: κ — —; о связи κ с другими физическими величинами и химич. строением см. Жидкости. Числовые значения κ см. Спр. ТЭ, т. V, стр. 179, 187, 190.

Лит.: Хвольсон О. Д., Курс физики, т. 1, Берлин, 1923; Менделеев Д., Основы химии, т. 1, 9 изд., М.—Л., 1927; Grtlneisen E., «Annales d. Physik», Halle, 1908, В. 25, p. 848, Lpz., 1910. В. 33, p. 1239; A m a g a t E. II., «Annales de ehimie et de physique, P., 1891, sbrle 6, t. 22, p. 95, 1893, serie 6, t. 29, p. 68; В r i d g m a n P. W., «Proceeding of the Amerie. Acad, of Art a. Sciences», Boston, 1909, Y. 44, p. 255,1911, v. 47,p. 347, 1922, v. 58, p. 165, 1924, Y. 59, p. 173; Richards Th. W., «Ztschr. f. physi-kalische Chemie, Lpz., 1908, B. 61, p. 449, 1910, B. 71, p. 152; «Journ. of the Amer. Chem. Soc.», Easton Pa, 1921, v. 43, p. 1538; Richards Th. W. a. Stull, «Carnegie Institution of Washington Publications», Wsh., 1903, 7, 1907, 76; Cohen E., «Ztschr. f. phys. Chemie», Lpz., 1913, B. 84, p. 71; Holborn L. Mess-Methoden u. Mess-Technik, Handb. d. Experimen-talphysik, hrsg. v. Wien u. Harms, В. 1, Lpz., 1926; Holborn L. u. OttoF., «Ztschr. f. Physik», В. 1925, В. 33; M a d e 1 u n g u. Fuchs R., «Ann. d. Phvs.», Lpz. 1921, B. 65, p. 289. Π. Ребиндер.