Пьезометр

(от греч. piézo — давлю, сжимаю и ... метр (См. ...метр))

        устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления (см. Давление высокое). Пьезометрические измерения используются для получения данных о сжимаемости (См. Сжимаемость) (объёмной упругости) веществ, для исследования диаграмм состояния (См. Диаграмма состояния), фазовых переходов (См. Фазовый переход) и др. физико-химических процессов.

         Конструкция П. определяется диапазоном применяемых давлений и температур, агрегатным состоянием исследуемого вещества (газообразное, жидкое, твёрдое). его сжимаемостью. Различают в основном 2 типа П. В П. первого типа масса М исследуемого вещества постоянна, а его объём V изменяется с изменением давления р и температуры Т. П. такого типа представляет собой толстостенный сосуд, в котором сжимают исследуемое вещество; его применяют для определения сжимаемости газов, жидкостей и твёрдых тел. В процессе эксперимента измеряют изменение V с р, при этом температура вещества обычно поддерживается постоянной. В П. второго типа М — переменная величина, а объём сосуда с исследуемым веществом не изменяется (с точностью до деформации П. под действием давления, которая учитывается как поправка). Для исследования жидкостей, обладающих значительной вязкостью, и твёрдых тел П. второго типа не применяются. При работе с этими П. измеряют р, а величину М определяют после каждого изменения М (например, взвешиванием) или после разгрузки (например, измерением объёма заполнявшего П. газа при стандартных условиях).

         Для определения сжимаемости жидкостей и твёрдых тел при высоких давлениях (р Пьезометр 10⁸—10¹⁰ н/м²) применяются П. плунжерного или поршневого типа. Схема подобной установки показана на рис. 16, а. В процессе сжатия определяются V (по смещению поршней, оптически или при помощи находящихся в сосуде электрических датчиков) и р (по величине усилия, приложенного к поршню, или при помощи электрических датчиков). В ряде случаев передающей давление средой служит само исследуемое вещество. При р ≥ 10⁹—10¹⁰ н/м² (10—100 кбар) сжимаемость определяют др. методами, например методами рентгеновского структурного анализа (См. Рентгеновский структурный анализ). Изменение линейных размеров тел под гидростатическим давлением измеряют линейными П. (см. Дилатометр).

         Термин «П.» (англ. и нем. Piezometer, франц. piézomètre) введён в 20-х гг. 19 в. в связи с работами английского физика Дж. Перкинса и И. Х. Эрстеда по сжимаемости жидкостей. П. того времени представлял собой сосуд с исследуемой жидкостью, который погружался открытым концом в ртуть, находящуюся, в свою очередь, на дне сосуда высокого давления. При создании давления над ртутью (водой или маслом) последняя вытеснялась в сосуд с исследуемой жидкостью. Высота подъёма ртути, зависящая от давления и сжимаемости исследуемой жидкости, регистрировалась визуально (в стеклянном П.), по изменению электрического сопротивления платиновой проволоки и др. методами. Дальнейшее развитие пьезометрии связано в 19 в. с именами русских учёных Г. Ф. Паррота, Э. Х. Ленца и Д. И. Менделеева, французских физиков Э. Амага и В. Реньо; в 20 в. — главным образом с работами Г. Таммана и американских физиков Т. Ричардса и П. Бриджмена.

         В технике физического эксперимента при высоких давлениях П. иногда называют толстостенные сосуды высокого давления с цилиндрическим каналом, не предназначенные для измерения сжимаемости. В английской литературе П. называют также устройства для измерения давления в проточных системах, давления воды в морских глубинах, газов в канале ствола орудия.

         Лит.: Бриджмен П. В., Физика высоких давлений, пер. с англ., М. — Л., 1935; его же, Новейшие работы в области высоких давлений, пер. с англ., М., 1948; Циклис Д. С., Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях, 3 изд., М., 1965; Корнфельд М., Методы и результаты исследования объёмной упругости вещества, «Успехи физических наук», 1954, т. 54, в. 2.

         Л. Д. Лившиц.

        

        Рис. 16. Схемы аппаратов высокого давления: а — аппарат «цилиндр — поршень»; б — «наковальни» Бриджмена; в — установка с коническими пуансонами; г — «наковальни», погруженные в пластичную среду, сжатую до меньшего давления; д и е — «тетраэдрическая» и «кубическая» установки (пуансон, обращенный к зрителю, не изображен); отдельно показана форма сжимаемого тела; 1 — пуансон (поршень); 2 — сосуд высокого давления; 3 — сжимаемый образец; 4 — среда, передающая давление. Стрелками показаны направления действия сил.