Введение

Манометрическая единица давления

Миллиметр ртутного столба – это манометрическая единица давления, ранее определявшаяся как избыточное давление, создаваемое столбом ртути высотой в один миллиметр, а в настоящее время определяется как точно 133,322387415 паскалей или точно 133,322 паскалей. Обозначается как mmHg или mm Hg. Например, руководства по гипертонии, используемые в США и Европе, применяют миллиметры ртутного столба для измерения артериального давления, отражая тот факт (являющийся общеизвестным среди медицинских работников), что это стандартная единица измерения артериального давления в клинической практике. Один миллиметр ртутного столба приблизительно равен 1 торру, что составляет около 1/760 стандартного атмосферного давления (≈ 133,322368). Хотя эти две единицы не идентичны, относительная разница (менее 1%) несущественна для большинства практических целей.

История

На протяжении большей части истории человечества давление газов, таких как воздух, игнорировалось, отрицалось или принималось как должное, но уже в VI веке до н.э. греческий философ Анаксимен Милетский утверждал, что все сущее состоит из воздуха, изменяющегося под воздействием различной степени сжатия. Он наблюдал испарение воды, превращение её в газ, и полагал, что это применимо и к твёрдым телам. Более сжатый воздух создавал более холодные и тяжёлые объекты, а разрежённый – более лёгкие и горячие. Это было аналогично тому, как газы становятся менее плотными при нагревании и более плотными при охлаждении. В XVII веке Эвангелиста Торричелли провёл эксперименты с ртутью, позволившие ему измерить присутствие воздуха. Он погружал закрытую с одного конца стеклянную трубку в чашу с ртутью и поднимал закрытый конец, оставляя открытый конец погружённым. Вес ртути притягивал её вниз, создавая частичный вакуум на другом конце. Это подтвердило его убеждение, что воздух/газ обладает массой и оказывает давление на окружающие предметы. Ранее более распространённым мнением, даже у Галилея, было то, что воздух невесом, и именно вакуум создаёт силу, как, например, в сифоне. Это открытие помогло Торричелли прийти к выводу:

Этот тест, известный как эксперимент Торричелли, по сути, был первым задокументированным манометром. Блез Паскаль пошёл дальше, попросив своего зятя повторить эксперимент на разных высотах в горах и обнаружив, что чем глубже в «океане» атмосферы, тем выше давление. Меркурийные манометры были первыми точными приборами для измерения давления. Сегодня они используются реже из-за токсичности ртути, чувствительности ртутного столба к температуре и местному гравитационному ускорению, а также большей практичности других приборов. Они отображали разницу давлений между двумя жидкостями в виде вертикальной разницы между уровнями ртути в двух соединённых резервуарах. Показание ртутного столба можно перевести в более фундаментальные единицы давления, умножив разницу высот между двумя уровнями ртути на плотность ртути и местное гравитационное ускорение. Поскольку удельный вес ртути зависит от температуры и силы тяжести, которые меняются в зависимости от местных условий, для этих двух параметров были приняты определённые стандартные значения. В результате было определено, что «миллиметр ртутного столба» – это давление, оказываемое на основание ртутного столба высотой 1 миллиметр с определённой плотностью при гравитационном ускорении, равном . Плотность, выбранная для этого определения, приблизительно соответствует плотности ртути при , а – стандартному ускорению свободного падения. Использование фактического ртутного столба для измерения давления обычно требует коррекции плотности ртути при фактической температуре и, иногда, значительного изменения силы тяжести в зависимости от местоположения, а также может быть дополнительно скорректировано с учётом плотности измеряемого воздуха, воды или другой жидкости. Каждый миллиметр ртутного столба можно разделить на 1000 микрометров ртутного столба, обозначаемых как μmHg или просто микроны.

Отношение к торру

Точность современных преобразователей часто недостаточна, чтобы выявить разницу между торром и миллиметром ртутного столба. Эта разница составляет примерно одну часть на семь миллионов, или, соответственно, миллиторр немного меньше микрометра ртутного столба.