2.3 压强的表示方法和计量单位

2.3.1 绝对压强、相对压强和真空值

在测量中，高程总是相对于某一基准面而言的。例如某水文测站测得水位为18.50m，意思是说高出黄海平均海平面18.50m。因为我国规定将黄海平均海平面的高程作为零基准。如果以天津大沽口平均海平面作为零基准，则其水位就不再是18.50m了。

同样道理，液体中某点的压强，如果采用不同的零基准，则会有不同的压强数值。所以，在工程计算中，有所谓的绝对压强与相对压强。

以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零基准计算的压强，称为绝对压强，以p_绝表示。

把当地大气压作为零基准计算的压强，称为相对压强，以p_相表示。如果把一个压力表放在大气中，指针读数为零，那么用这个压力表所测的压强值就是相对压强。

对于某一点的压强来说，它的相对压强值比该点的绝对压强值小一个大气压，若大气压强以p_a表示，则有

依据两种压强零基准的选定情况可知：绝对压强恒为正值，而相对压强可正可负。

在式（2.7）中，若p₀=p_a，则静止液体内任意点的相对压强

p _相=（p_a+γh）-p_a=γh

即

水利工程中，水流表面或建筑物表面多为大气压强p_a，所以一般均计算相对压强。今后，若不加特殊说明，水力计算中的液体压强即指相对压强，直接以p表示。

当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强p_a，即其相对压强为负值时，则称该点出现了水力意义上的“真空”。“真空”的大小常用真空值（或称真空压强、真空度）p_真表示。真空值是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值，即

可见，有“真空”出现的点，其真空值与相对压强的绝对值相等，相对压强为负值，真空值为正值。故“真空”也称为“负压”。例如，液体中某点的绝对压强p_绝=60kN/m²，当地大气压强为98kPa，则该点的相对压强p_绝=-38kN/m²，而真空值p_真=38kN/m²。

2.3.2 压强的计量单位

水利工程实践中，压强有3类单位。

（1）以应力为单位。压强用单位面积上受力的大小，即应力单位表示，这是压强的基本表示方法。单位为N/m²（Pa）或kN/m²（kPa）。

（2）以工程大气压的倍数为单位。在物理学中，一般取101.325kPa为一个标准大气压；而在工程计算中，一般取大气压强为98kPa，称为一个工程大气压，用符号p_a表示。

例如，某点压强为0.5个工程大气压，则表示该点压强以应力表示的数值为49kN/m²；反之，若某点的压强为49kN/m²，则表示该点的压强相当于0.5个工程大气压。

（3）以液柱高度为单位。由式（2.9）可知：一定的液柱高度可以产生一定的压强。例如10m水柱可以产生98kN/m²的压强。因此，p=98kN/m²就相当于水柱高10m

除了用水柱高度表示外，还可用水银柱高度来表示。如p=98kN/m²，就相当于水银柱高

不难看出，压强3种单位间的关系是：

1工程大气压=98kN/m²=10m水柱压=735mm水银柱压

1kN/m²=0.0102工程大气压=0.102m水柱压

【例2.2】 一封闭水箱（图2.7），液面上的气体压强p₀=68.6kN/m²，液面下B点的淹没深度h=2m，求B点的绝对压强、相对压强和真空值，并用不同的单位表示B点的绝对压强值。

解：（1）根据式（2.7）可得B点的绝对压强：

p_{B 绝}=p₀+γh_B=68.6kN/m²+9.8kN/m³×2m=88.2（kN/m²）

B点的相对压强：

p_{B 相}=p_B绝-p_a=88.2kN/m²-98kN/m²=-9.8（kN/m²）

由于相对压强为负值，说明B点出现了“真空”。根据式（2.10）得B点的真空值：

p_{B 真}=p_a-p_B绝=98kN/m²-88.2kN/m²=9.8（kN/m²）

图2.7 ［例2.2］图

（2）用各种不同的单位表示B点的绝对压强值。

用水柱高度表示：

用水银柱高度表示：

用工程大气压表示：

【例2.3】 情况同［例2.2］，若用压力表测得封闭容器中某点的压强（相对压强）为9.8kN/m²时，问该点在液面下的淹没深度h应该是多少？

解：所求点的相对压强p_相=p_绝-p_a=p₀+γh-p_a，整理得

即该点在液面下的淹没深度为4m。