Dokładny wzór ma postać:
Z faktu, że ciecz jest praktycznie nieściśliwa wynika, że prędkość cieczy
w miejscach o mniejszym przekroju jest większa, niż w miejscu o przekroju większym (gdy ciecz wypełnia całą rurę).
Po prostu tyle samo cieczy musi przepłynąć przez dowolny przekrój.
Dla przepływu cieczy nieściśliwej ma zastosowanie równanie Bernoulliego, które mówi, że dla dowolnego odcinka przewodu z cieczą,
całkowite ciśnienie jest stałe.
Ciśnienie to jest sumą ciśnienia statycznego p,
ciśnienia hydrostatycznego gh (h- to różnica wysokości słupa cieczy),
oraz ciśnienia dynamicznego 0,5v2.
Ograniczę się do przypadku, gdy rurka leży poziomo (h=0).
Skoro suma ciśnienia statycznego i dynamicznego musi być stała,
to w miejscach gdzie prędkość cieczy jest duża (mały przekrój),
ciśnienie statyczne musi być małe. Przy bardzo dużej prędkości ciśnienie to może być nawet ujemne. Fakt ten wykorzystano właśnie w pompce wodnej.
W miejscu gdzie woda przepływa przez znaczne przewężenie z rurki A do rurki B wytwarza się podciśnienie.Dzięki temu gaz z otoczenia zostaje zassany przez strumień cieczy.
Pęcherzyki powietrza odpływają wraz ze strumieniem cieczy rurką B. W zależności od ciśnienia wody w sieci wodociągowej, udaje się w naszym laboratorium uzyskać tą metodą podciśnienie od
25 do 50 cm słupa rtęci.
Aby przeliczyć ciśnienie z milimetrów słupa rtęci na ciśnienie w jednostkach układu SI (czyli w paskalach)
należy skorzystać ze wzoru na ciśnienie hydrostatyczne. Dzieje się tak dlatego, że zasada pomiaru manometrem rteciowym oparta jest
na zasadzie, iż słupek rtęci ustala się na takiej wysokości, by zrównoważyć mierzone ciśnienie. W naszym doświadczeniu
z środka butli działa na słupek rtęci ciśnienie p.
Ponieważ wewnątrz butli ciśnienie jest niższe, ciśnienie atmosferyczne
wypchnęło rtęć do lewego ramienia.Poziom ustalił się, gdy suma ciśnień wewnątrz butli
i ciśnienie hydrostatyczne słupa rtęci zrównoważyły ciśnienie atmosferyczne b.
p + gh = b
gh oznacza wzór na ciśnienie hydrostatyczne.
Wyprowadźmy ten wzór. Wyobrażmy sobie słup cieczy o gęstości
w naczyniu o kształcie walca o powierzchni podstawy S i wysokości h.
Ciśnienie wywierane na dno wyniesie:
Skorzystałem tu:
- z definicji ciśnienia (p=F/S),
- z faktu, że siła wywierana na dno naczynia jest równa ciężarowi cieczy mg,
- z definicji gęstości = m/V,
- ze wzoru na objętość walca (lub graniastosłupa) V= S h .
W przypadku manometru rtęciowego, za należy podstawić
gęstość rtęci (z tablic) i mamy wzór na przeliczanie ciśnienie z milimetrów słupa rtęci na ciśnienie w paskalach.
Jeśli jednak zapamiętamy (chociażby z prognoz pogody), że ciśnieniu 760mm Hg odpowiada ciśnienie 1013,25hPa=101325Pa
to najprościej będzie ułożyć proporcję:
101325Pa odpowiada 760mmHg
x [Pa} odpowiada h [mmHg]