При выполнении химического эксперимента часто необходимо знать не только температуру, при которой идет эксперимент, но и давление. Так, процесс промышленного производства аммиака проводят при высоком давлении, поскольку химическая реакция получения аммиака не протекает в достаточной мере при обычном давлении.
Давление — это сила, действующая на единицу площади. Давление можно измерять в ньютонах* на квадратный метр или в фунтах на квадратный дюйм, а также в других единицах. Атмосфера Земли оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Давление атмосферы равно 101,325 кН·м-2.
Другая часто используемая единица давления — атмосфера (сокращенно атм). Давление 1 атм — среднее давление на земной поверхности (на уровне моря), обусловленное весом воздуха.
Давление атмосферы можно измерять при помощи барометра. Простой барометр можно сделать из длинной, запаянной с одного конца стеклянной трубки, осторожно заполнив ее ртутью и опустив открытым концом в чашку со ртутью так, чтобы в трубку не попал воздух. Если трубка длиннее 760 мм, то поверхность ртути в верхнем конце трубки понизится до такой высоты ртутного столба, измеряемого от уровня ртути в чашке, при которой будет точно уравновешиваться атмосферное давление. Это произойдет, когда вес столба ртути на единицу площади будет равен давлению атмосферы.
Давление часто измеряют высотой ртутного столба, уравновешивающего это давление. Давление 1 атм, например, равно 760 мм ртутного столба (сокращенно мм рт. ст.).
Применяемые единицы измерения давления указаны в приведенном ниже уравнении:
1 атм=760 мм рт. ст.= 14,7 фунта на кв. дюйм = 101,325 кН·м-2.
Пример 1.5.
Давление можно также указывать в граммах на квадратный cантиметр. Плотность ртути 13,595 г·см-3. Чему равно давление в 1 атм, выраженное в г·см-2? (Следует помнить, что 1 атм = 76 см рт. ст.)
Решение. Вес ртути над 1 см2 площади основания в колонке высотой 76 см составляет 13,595 г·см-3 x 76 см3 = 1033 г. Следовательно, давление равно 1033 г·см-2.
* Ньютон (Н) — единица силы в системе СИ. Ньютон определяется как сила, сообщающая телу с массой 1 кг ускорение 1 м·с-2. 1 Н=105 дин.