Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Δημιουργία μανόμετρου
- Μέτρηση πίεσης
- Πως δουλεύει
- Υπολογισμός της πίεσης
- Παράδειγμα: Χρήση μανόμετρου
Ένα μανόμετρο μπορεί να είναι οποιαδήποτε συσκευή που μετρά την πίεση. Ωστόσο, εκτός αν ορίζεται διαφορετικά, ο όρος "μανόμετρο" αναφέρεται πιο συχνά ειδικά σε σωλήνα σχήματος U που είναι εν μέρει γεμάτος με υγρό. Μπορείτε εύκολα να κατασκευάσετε αυτό το είδος μανόμετρο ως μέρος ενός εργαστηριακού πειράματος για να αποδείξετε την επίδραση της πίεσης του αέρα σε μια στήλη υγρού.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Ένα μανόμετρο είναι ένα επιστημονικό όργανο ή μετρητής που μετρά πίεση.
Δημιουργία μανόμετρου
Ένα απλό μανόμετρο μπορεί να κατασκευαστεί με μερική πλήρωση ενός διαυγούς πλαστικού σωλήνα με ένα χρωματισμένο υγρό για να επιτρέπει την εύκολη παρακολούθηση της στάθμης του υγρού. Ο σωλήνας στη συνέχεια κάμπτεται σε σχήμα U και στερεώνεται σε όρθια θέση. Τα επίπεδα του υγρού στις δύο κατακόρυφες στήλες θα πρέπει να είναι ίσα σε αυτό το σημείο, καθώς αυτά εκτίθενται επί του παρόντος στην ίδια πίεση. Το επίπεδο αυτό επομένως επισημαίνεται και αναγνωρίζεται ως το μηδενικό σημείο του μανόμετρου.
Μέτρηση πίεσης
Το μανόμετρο τοποθετείται σε μετρημένη κλίμακα για να επιτρέψει οποιαδήποτε διαφορά στο ύψος των δύο στηλών. Αυτή η διαφορά ύψους μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα για να γίνει σχετική σύγκριση μεταξύ διαφορετικών πιέσεων δοκιμής. Αυτός ο τύπος μανόμετρου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της απόλυτης πίεσης όταν είναι γνωστή η πυκνότητα του υγρού στο μανόμετρο.
Πως δουλεύει
Το ένα άκρο του σωλήνα συνδέεται με μια αεροστεγή σφράγιση σε μια πηγή πίεσης δοκιμής. Το άλλο άκρο του σωλήνα αφήνεται ανοικτό στην ατμόσφαιρα και συνεπώς θα υποβληθεί σε πίεση περίπου 1 ατμόσφαιρα (atm). Εάν η πίεση δοκιμής είναι μεγαλύτερη από την πίεση αναφοράς 1 atm, το υγρό στη δοκιμαστική στήλη ωθείται προς τα κάτω στη στήλη. Αυτό αναγκάζει το υγρό στη στήλη αναφοράς να αυξηθεί κατά ίσο ποσό.
Υπολογισμός της πίεσης
Η πίεση που ασκείται από μια στήλη υγρού μπορεί να δοθεί από την εξίσωση P = hgd. Στην εξίσωση αυτή, P είναι η υπολογισμένη πίεση, h είναι το ύψος του υγρού, g είναι η δύναμη της βαρύτητας και d είναι η πυκνότητα του υγρού. Επειδή το μανόμετρο μετράει μια διαφορά πίεσης παρά μια απόλυτη πίεση, χρησιμοποιούμε την υποκατάσταση P = Pa - P0. Σε αυτή την υποκατάσταση, Pa είναι η πίεση δοκιμής και P0 είναι η πίεση αναφοράς.
Παράδειγμα: Χρήση μανόμετρου
Υποθέστε ότι το υγρό στο μανόμετρο είναι υδράργυρος και το ύψος του υγρού στη στήλη αναφοράς είναι .02 μέτρα υψηλότερο από το ύψος του υγρού στη στήλη δοκιμής. Χρησιμοποιήστε 13,534 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (kg / m ^ 3) για την πυκνότητα υδραργύρου και 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (m / s ^ 2) για την επιτάχυνση της βαρύτητας. Μπορείτε να υπολογίσετε τη διαφορά πίεσης μεταξύ των δύο στηλών ως hgp = 0,02 x 9,8 x 13,534 = περίπου 2,653 kg • m-1 • s-2. Για τις μονάδες πίεσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το pascal, με περίπου 101.325 pascal, που ισούται με 1 atm πίεσης. Συνεπώς, η διαφορά πίεσης στο μανόμετρο είναι Pa - P0 = 2,653 / 101,325 = 0,026 atm. Έτσι, η πίεση στη στήλη δοκιμής (Pa) ισούται με Ρο + 0,026 atm = 1 + 0,026 atm = 1,026 atm.