2.4 等压面、连通器原理及其应用
2.4.1 等压面
在静止液体中，由压强相等的点所构成的面，称为等压面。根据水静力学基本方程式（2.5）或式（2.7）可知，在只受重力作用的连通的同种静止液体中，淹没深度h相同的各点静水压强相同，或者说，位于同一高程上各点的静水压强是相等的。
（1）在连通的同种静止液体中，水平面必定是等压面，各种高程不同的水平面，分别表示一系列的等压面。
（2）静止液体的自由面是一个水平面，在这个自由面上各点的压强都等于大气压强，故自由面就是一个等压面。
（3）两种不同液体的分界面是水平面，也是等压面。
图2.8中，a-a、d-d、e-e水平面为等压面，因为它们是连通的同一种液体，所以是等压面。b-b水平面不是等压面，因为液体被阀门隔开不连通。c-c水平面也不是等压面，因为它们穿过了两种不同的液体。
图2.8 连通器与等压面
2.4.2 连通器的原理
连通器就是互相连通的两个或几个容器，如图2.8（a）、图2.8（c）所示。
在图2.8（a）静止液体中，任意两点1和2的绝对压强分别为
p 1绝=pa+γh1，p2绝=pa+γh2
这两点的压强差为
式（2.11）中的γ为常数，这表明，在相连通的同一种液体中，任意两点的压强差只与这两点的铅直高度差Δh有关，与容器的形状无关。如果这两点在同一高程（水平面）上，则其压强相等。反之，压强相等的点一定在同一高程（水平面）上。
综上分析，连通器的原理可概括为“同种液体相连通，两点压差看高差；同种液体相连通，同一高程压强同”。该原理的应用条件是“相连通的同种液体”，对于不相连通的同种液体或相连通而液体性质不同的各点，不可简单套用。例如图2.8（b）中的p3并不等于p4，图2.8（c）中的p5并不等于p6。
2.4.3 压强的量测
测量液体压强的仪器很多，这里仅介绍利用连通器的平衡原理设计的液体测压计，这些测压计构造简单，使用方便。
2.4.3.1 测压管
最简单的一种量测压强的仪器，利用一端开口的玻璃管（直径约10mm），连接在管道或容器侧壁的某一点上，如图2.9所示。如果A点压强大于大气压强，测压管中水面将上升一个高度h。因为容器中A点与同高程上测压管中B点位于同一水平面上，所以两点压强相等。从测压管内看，B点在自由液面下的淹没深度为h，该点相对压强为
2.9 铅直放置的测压管
图2.10 倾斜放置的测压管
如果A点压强较小，为减小测量值的相对误差，需增大测压管标尺读数，可以在测压管中放入轻质液体，也可以把测压管倾斜放置（图2.10），此时A点的相对压强为
2.4.3.2 U形水银测压计
当被测点的压强很大时，例如静水压强为20kN/m2，就需要2m以上的玻璃管，在操作上很不方便，这时可以改用U形水银测压计，如图2.11所示。U形水银测压计，是一个内装水银的U形管，管子一端与大气相通，另一端则与需测量的地方相连接，当一端与被测点A接通以后，在水压力的作用下，U形管右支管水银面就会上升。令被测点A与左支水银面的高差为b，右支水银面与左支水银面高差为h。
在U形管内，水银与水的交界面N-N为等压面，因而点1和点2压强相等。
式中 γ与γm——水和水银的容重。
图2.11 U形水银测压计
图2.12 U形水银差压计
2.4.3.3 差压计
差压计是直接测量两点压强差的装置。若被测点之间压差较大，可使用U形水银差压计，如图2.12所示。在图2.12中，若左右两容器内盛有同一种液体，其容重为γ。今使用水银U形差压计测量容器内A、B两点的压差。测量时，将差压计安放铅直，当把差压计与容器连通后，差压计中水银面之间高差为h，其余数据见图中。因N-N平面是等压面，于是
