流體靜壓強(qiáng)

取水體表面任意一表面積Δω，該點(diǎn)總壓力為Δp。則Δω的平均壓強(qiáng)p為：p=Δp/Δω

當(dāng)表面某a點(diǎn)Δω區(qū)域無限?。ń咏稽c(diǎn)時）

這個極限值p稱為a點(diǎn)的靜壓強(qiáng)。流體靜壓強(qiáng)的因次為【力/面積】，在國際單位制中，單位常用Pa表示，1Pa=1N/m²，1MPa=1000kpa，1Mpa為10巴（bar）。

1、流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向，因為靜止流體不能承受拉應(yīng)力且不存在切應(yīng)力，所以只存在垂直于表面內(nèi)法線方向的壓應(yīng)力——壓強(qiáng)。

2、在靜止或相對靜止的的流體中，任一點(diǎn)的流體靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無關(guān)，只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。

在靜止液體中隔離出部分水體來研究如圖1所示虛線內(nèi)，則必有抵消周圍對隔離體表面的作用力，才能使水體保持靜止?fàn)顟B(tài)，即為流體靜壓。

流體靜壓強(qiáng)定義：指流體處于平衡或相對平衡狀態(tài)時，作用在流體的應(yīng)力只有法向應(yīng)力，而沒有切向應(yīng)力，此時，流體作用面上的負(fù)的法向應(yīng)力即為流體靜壓強(qiáng)。

靜液壓制工藝的物理本質(zhì)就足利用巴斯葛原理，流體基本上是不可壓縮的，給流體施加壓力，壓強(qiáng)通過流體連續(xù)的傳遞，在液體中各處的壓強(qiáng)相等。不過要注意，在高壓狀態(tài)下液體也會發(fā)生收縮，一般認(rèn)為在壓力超過50MPa時，體積會發(fā)生明顯收縮，可高達(dá)

上圖是等靜壓機(jī)的原理圖（以濕式為例）。用大型高強(qiáng)度鋼鍛件做的高壓缸是等靜壓機(jī)的主體零件，或者用鋼件做缸體內(nèi)襯，外面用鋼帶，鋼絲纏繞，提高壓缸的抗壓強(qiáng)度，保證壓缸工作時的安全性。高壓缸內(nèi)裝液體油，或者含有5%油的乳化液，也可裝純凈水，用這些液體做傳遞壓力的介質(zhì)。操作時用高壓泵向壓缸內(nèi)加添少許液體，可把缸內(nèi)的液體壓力提高到約200MPa，需要壓制的粉末裝在一個柔性的塑膠套（袋）內(nèi)，排盡膠套內(nèi)的空氣，并把膠袋密封，防止壓制過程中油進(jìn)入套內(nèi)。膠套置于高壓缸內(nèi)的液體介質(zhì)里面，在高壓液體的作用下，膠套內(nèi)的粉末被壓成壓坯。通常在柔性塑膠套的外面套一個等尺寸同形狀的鋼外套，以便保證壓坯的形狀和尺寸的準(zhǔn)確性。柔性套用天然橡膠或人造塑料制造，通常人造塑膠的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是：聚氯乙烯樹脂100份，苯二甲酸二辛酯100份（或者苯二甲酸二丁酯），三元基硫酸鉛2～3份，再加硬脂酸0.3份，攪拌混合均勻，抽真空排氣后，用混合調(diào)好的膠體制造軟套的過程為：只把符合設(shè)計尺寸要求的芯棒放在混合好的液態(tài)膠內(nèi)，使芯棒表面沾帶有一定厚度的膠體，再把帶有膠體的芯棒放在適當(dāng)?shù)母邷睾嫦鋬?nèi)烘烤一定時間，套子定形后水冷脫模，并仔細(xì)檢查保證膠套沒有滲漏，否則，在等靜壓機(jī)的高壓缸內(nèi)加壓時，液體滲入套內(nèi)粉末變成稀的金屬泥料而不能成形。

裝有粉末的柔性套放人高壓缸的液體內(nèi)，軟模套和粉末同時受壓變形。與鋼模壓制不同，等靜壓時軟模套和被壓粉末同時變形，消除了壓模和粉末之間的摩擦壓力損失，粉末之間相對運(yùn)動距離很小，特別是縱向比橫向要小得多。高壓缸內(nèi)的液體各處的水靜壓力認(rèn)為都是相等的。這樣一來，等靜壓壓制的粉末壓坯各處的密度近似是相等的。

但是，經(jīng)過仔細(xì)的分析研究后發(fā)現(xiàn)，等靜壓壓出的毛坯各點(diǎn)的密度還是有一點(diǎn)差別，特別對大直徑坯料，但總體差別不大。對于直徑80mm的鉬生坯的密度進(jìn)行了解剖分析，壓制壓力接近200MPa，用車床把鉬壓坯的外徑每次車掉10mm，分六次把壓坯的直徑車小到20mm。實際上每次車掉一個同心圓套，計算出圓套的體積和重量，就可算出每個同心圓套筒的密度，可以得出壓坯直徑方向的密度分布。壓坯的平均密度和相對密度自外向里逐漸變小，車下的套環(huán)的密度自大直徑到小直徑密度是逐漸下降，即整個壓坯的密度由里向外逐漸向上升。最外面一層環(huán)的密度比心部的密度高約5%。而等靜壓壓制的平板坯的內(nèi)外密度差比圓柱體的小約50%。板坯的內(nèi)外密度差比圓柱體的小，板坯的密度均勻。

這種密度差的根源在于粉末之間存在有內(nèi)摩擦，引起由外向內(nèi)的壓力損失。粉末壓坯的壓制密度與壓力有直接關(guān)系，這種關(guān)系可能符合巴爾申關(guān)系或者雙對數(shù)方程的關(guān)系。等靜壓壓制的壓坯密度與壓制壓力之間關(guān)系的研究表明，粉末粒度和壓坯形狀（長徑比）之問有關(guān)系，壓坯的徑向收縮和軸向收縮是不一樣的，存在有收縮的各向異性。細(xì)粉的收縮率比粗粉的高，粗粉收縮的各向異性比細(xì)粉的嚴(yán)重一點(diǎn)（粉末的粒度5.0μm、3.5μm和2.3μm）。

相對壓強(qiáng)：以當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)點(diǎn)計算的壓強(qiáng)，又稱為計示壓強(qiáng)。

其中，相對壓強(qiáng)按絕對壓強(qiáng)與當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的相對大小，又可分為兩種：

(1) 表壓強(qiáng)：被測試流體的絕對壓強(qiáng)高于當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的部分，即

(2) 真空壓強(qiáng)：被測試流體的絕對壓強(qiáng)低于當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的部分，也稱真空值，即

真空壓強(qiáng) = 當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)－絕對壓強(qiáng)

進(jìn)一步可求真空度，真空度是指真空值與當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮罕戎档陌俜謹(jǐn)?shù)，即

真空度 = 真空值 / 當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)2100433B

液體容器底、內(nèi)壁、內(nèi)部的壓強(qiáng)稱為液體壓強(qiáng)，簡稱液壓。

壓強(qiáng)什么是液體壓強(qiáng)

1．液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是由于液體受重力的作用。若液體在失重的情況下，將無壓強(qiáng)可言。

2．由于液體具有流動性，它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)具有如下幾個特點(diǎn)

(1)液體除了對容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)外，還對“限制”它流動的側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng)。固體則只對其支承面產(chǎn)生壓強(qiáng)，方向總是與支承面垂直。

(2)在液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，在同一深度向各個方向的壓強(qiáng)都相等。

(3)計算液體壓強(qiáng)的公式是p=ρgh?？梢姡后w壓強(qiáng)的大小只取決于液體的種類（即密度ρ）和深度h，而和液體的質(zhì)量、體積沒有直接的關(guān)系。

(4)密閉容器內(nèi)的液體能把它受到的壓強(qiáng)按原來的大小向各個方向傳遞。

3．容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。容器底部受到液體的壓力F=pS=ρghS，“ρgSh”是這一液柱的重力。因為液體有可能傾斜放置。所以，容器底部受到的壓力其大小可能等于，也可能大于或小于液體本身的重力。

壓強(qiáng)液體壓強(qiáng)原理

液體壓強(qiáng)原理（帕斯卡定律）的產(chǎn)生帕斯卡發(fā)現(xiàn)了液體傳遞壓強(qiáng)的基本規(guī)律，這就是著名的帕斯卡定律．所有的液壓機(jī)械都是根據(jù)帕斯卡定律設(shè)計的，所以帕斯卡被稱為“液壓機(jī)之父”。

在幾百年前，帕斯卡注意到一些生活現(xiàn)象，如沒有灌水的水龍帶是扁的．水龍帶接到自來水龍頭上，灌進(jìn)水，就變成圓柱形了．如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼里噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什么能把水龍帶撐圓？

通過觀察，帕斯卡設(shè)計了“帕斯卡球”實驗，帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒里有可以移動的活塞．把水灌進(jìn)球和筒里，向里壓活塞，水便從各個小孔里噴射出來了，成了一支“多孔水槍”。

帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強(qiáng)向各個方向傳遞．通過觀察發(fā)現(xiàn)每個孔噴出去水的距離差不多，這說明，每個孔所受到的壓強(qiáng)都相同。

帕斯卡通過“帕斯卡球”實驗，得出著名的帕斯卡定律：加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞。

我們知道，物體受到力的作用產(chǎn)生壓力，而只要某物體對另一物體表面有壓力，就存在壓強(qiáng)，同理，水由于受到重力作用對容器底部有壓力，因此水對容器底部存在壓強(qiáng)。液體具有流動性，對容器壁有壓力，因此液體對容器壁也存在壓強(qiáng)。

在初中階段，液體壓強(qiáng)原理可表述為：“液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，壓強(qiáng)隨液體深度的增加而增大，同種液體在同一深度的各處，各個方向的壓強(qiáng)大小相等；不同的液體，在同一深度產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小與液體的密度有關(guān)，密度越大，液體的壓強(qiáng)越大?！?h3 class="title-text">壓強(qiáng)液體內(nèi)部壓強(qiáng)

一、同種液體

1．向各個方向都有壓強(qiáng)

2．同一深度處，壓強(qiáng)一致

3．深度越深，壓強(qiáng)越大

二、不同液體

同一深度，密度越大，壓強(qiáng)越大

公式：p=ρgh 式中g(shù)=9.8N/kg 或g=10N/kg，h的單位是m，ρ的單位是kg/m3，壓強(qiáng)p的單位是Pa。

公式推導(dǎo)：

壓強(qiáng)公式均可由基礎(chǔ)公式：p=F/S推導(dǎo)

p=F/S=G/S=mg/S=ρVg/S=ρShg/S=ρhg=ρghF=ρ液gh，h指的是液面下某處到自由液面（與大氣接觸的液面）的豎直距離。

液體內(nèi)部的壓強(qiáng)只與液體的深度和密度有關(guān)，與液體的質(zhì)量、體積、重力、形狀、底面積等無關(guān)。

壓強(qiáng)液U形管壓強(qiáng)計體壓強(qiáng)的測量

液體壓強(qiáng)的測量儀器叫“U形管壓強(qiáng)計”，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρhg，h為兩液面的高度差，計算液面差產(chǎn)生的壓強(qiáng)就等于液體內(nèi)部壓強(qiáng)。

公式：F1/S1=F2/S2

非直立柱體時液體對容器底部的壓強(qiáng)，可用p=ρgh計算，不能用p=F/S計算；非直立柱體時液體對容器底部的壓力，可用F=pS=ρghS計算。因為同學(xué)對這個問題疑問較多，對p=F/S和p=ρgh兩個公式簡單說明如下：由P=F/S是可以推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式 p=ρgh，但這是在液體容器為規(guī)則均勻的柱體容器的前提下推導(dǎo)出來的，所以公式 p=F/S的使用條件僅適用于這種柱體容器（這一點(diǎn)與固體不同，固體間的壓強(qiáng)總是可以用p=F/S來計算）。但 p=ρgh這個公式根據(jù)液體本身的特性（易流性，連通器原理、帕斯卡定律等）可以推廣到任意形狀的容器，只要是連通的密度均勻的液體都可以用。其實液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)完全可以不用公式p=F/S來推導(dǎo)，而是用更加普遍、更加一般的方法——質(zhì)量力的勢函數(shù)的積分來推導(dǎo)，只是這已超出中學(xué)的教學(xué)大綱了。由于液體的易流性和不可拉性，靜止的液體內(nèi)部沒有拉應(yīng)力和切應(yīng)力，只能有壓應(yīng)力（即壓強(qiáng)），在靜止的液體內(nèi)部任意取出微小一個六面體，這個六面體在六個面的壓力和本身的重力共同作用下處于平衡狀態(tài)，設(shè)想這個六面體無限縮小時，其重力可以忽略不計，就得出作用在同一點(diǎn)上的各個方向的壓強(qiáng)相等，即壓強(qiáng)僅僅與位置坐標(biāo)有關(guān)，而與方位無關(guān)。即 P=f(x,y,z)。再設(shè)想坐標(biāo)x-O-y處在水平面上，z為豎直向下的坐標(biāo)。液體的壓強(qiáng)是由液體的質(zhì)量力引起的，當(dāng)液體對地球來說是靜止時，就是由重力引起的，液體質(zhì)量m=1的液體單位質(zhì)量力在各坐標(biāo)的分量為X=0、Y=0、Z=g，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與質(zhì)量力的微分關(guān)系為dp=ρ（XdxYdy Zdz）=ρ（0*dx 0*dy gdz）=ρgdz （從本方程看出在同一水平面上沒有壓強(qiáng)差，水平面是等壓面，即前后左右壓強(qiáng)都相等，壓強(qiáng)僅在重力方向上有變化）。從水面z=0到水深z=h積分上式得 p=ρgh。

同一深度，密度越大，壓強(qiáng)越大。

液體內(nèi)部壓強(qiáng)：p=ρgh（式中ρ表示液體密度，g表示重力加速度，h表示液面下某處到自由液面（與大氣接觸的液面）的豎直距離）

如果題目中沒有明確提出g等于幾，應(yīng)用g=9.8N/kg，再就是題后邊基本上都有括號，括號的內(nèi)容就是g和ρ的值。

公式推導(dǎo)：壓強(qiáng)公式均可由基礎(chǔ)公式：p=F/S推導(dǎo)

p液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh。

由于液體內(nèi)部同一深度處向各個方向的壓強(qiáng)都相等，所以我們只要算出液體豎直向下的壓強(qiáng)，也就同時知道了在這一深度處液體向各個方向的壓強(qiáng)。這個公式定量地給出了液體內(nèi)部壓強(qiáng)地規(guī)律。

深度是指液面下某處到自由液面（與大氣接觸的液面）的豎直距離，液體的壓強(qiáng)與深度和液體的密度有關(guān)，與液體的質(zhì)量無關(guān)。

液體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因：受重力、且有流動性。

影響液體壓強(qiáng)的因素：深度、液體的密度（與容器的形狀，液體的質(zhì)量、體積無關(guān)）。

液體壓強(qiáng)的測量的儀器叫U形管壓強(qiáng)計，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh，計算液面差產(chǎn)生的壓強(qiáng)就等于液體內(nèi)部壓強(qiáng)。