Wie funktionieren Manometer?

Wenn Sie das Wetter überprüfen, interessieren Sie sich, wenn Sie wie die meisten Menschen sind, am meisten für die Dinge, die Ihre Kleidung bestimmen: Ob oder nicht Es ist wahrscheinlich, dass während Ihres Aufenthaltes im Freien Niederschläge irgendeiner Art vom Himmel fallen, wie hoch die Lufttemperatur ist und ob sie ist windig.

Je nach Wohnort und Jahreszeit können Sie auch (manchmal mit Angst) nach dem Verwandten suchen Luftfeuchtigkeit, um sicherzustellen, dass Sie genug Feuchtigkeit für das Schwitzen haben, das bei einem Hoch wahrscheinlich folgt lesen.

Die meisten Menschen sind sich des Phänomens des atmosphärischen Drucks (normalerweise als barometrischer Druck bezeichnet) bewusst, weil sie es als Standardmerkmal erwähnt hören der Wettervorhersagen, aber die meisten Leute kommen nicht so weit, zu untersuchen, was die Beziehung ist und warum die Luft Druckänderungen bei. erfährt alle. Wehen Winde nicht horizontal, während der Druck von oben als eine Art "Schieben" gemessen wird?

Druck

Formal ist der Druck ein Maß für die Wirkung der Ausbreitung von Macht (gemessen in Newton oder N im internationalen Standardmesssystem) über eine reale oder mathematisch definierte Oberfläche (gemessen in Quadratmetern oder m²). Möglicherweise sind Sie bereits auf physikalische Probleme gestoßen, bei denen eine Kraft (wie die Schwerkraft oder Sie selbst) einwirkt und sich bewegt ein Objekt mit Masse, aber Druck unterscheidet sich dadurch, dass er tatsächlich die Verdünnung oder Konzentration von. beschreibt Macht.

• Stellen Sie sich zwei verschiedene feste Boxen vor, jede mit einem Volumen V von 10 m³ (Kubikmeter) und gefüllt mit einem einheitlichen Feststoff mit einer Dichte ρ

  halb so viel wie Wasser oder 0,5 kg/l oder (500 kg/m²³). Eine Kiste ist 1 m lang, 1 m breit und 10 m hoch, während die andere 2,5 m lang, 2,5 m breit und 1,6 m hoch ist. Keine der Boxen darf aus ihrer Position gedreht werden. Wenn Sie sicher sein wollten, dass eine nahe gelegene Plattform uralt aussieht könnten Unterstützung entweder Box, konnte aber nur eine der beiden auswählen, um dies zu bestätigen. Welche würden Sie wählen?
  Die Massen der Objekte sind gleich, weil ihre Volumina und Dichten gleich sind (ρ = m/V, also m = ρV = (500 kg/m³)(10m³) = 5.000 kg. Da die Erdbeschleunigung aufgrund der Schwerkraft auf der Erdoberfläche 9,8 m/s. beträgt², die Kraft (oder das Gewicht) jeder Kiste beträgt daher (5.000 kg) (9,8 m/s2) = 49.000 N.
  Vergleichen Sie jedoch die Flächen, über die diese jeweiligen Massen verteilt sind: Der erste Kasten hat eine Grundfläche (Länge mal Breite) von 1 m × 1 m = 1 m², während die andere Box eine Grundfläche von 2,5 × 2,5 = 6,25 m. hat². Da der Druck gleich der Kraft dividiert durch die Fläche ist, übt die schmale Box mit weniger als einem Sechstel der Grundfläche als zweite Box aus 6,25 mal so viel Druck auf der Plattform, wie es der Partner will. Wenn also die baufällige Plattform die erste Kiste tragen kann, sollte sie auch die zweite allein halten können – vorausgesetzt, Sie können sie dort hochheben!

Im obigen Beispiel beträgt der Druck der ersten Box auf einer beliebigen Oberfläche, auf der sie ruht, (49.000 N)/(1 m²) und die des zweiten ist (49.000 N) (6,25 m²). Die Druckeinheit im Standardsystem ist somit N/m², häufiger als Pascal (Pa) bezeichnet. Da dies in der realen Welt eine so kleine Menge ist, wird die Kilopascal (kPa) viel häufiger verwendet.

Das Der Druck der Atmosphäre an der Erdoberfläche beträgt etwa101.325 Pa, oder 101,3 kPa. Aufgrund der Art und Weise, mit der der Mensch den Druck bestimmt, sind jedoch eine Reihe anderer Geräte im täglichen Gebrauch. Einer ist der torr, auch bekannt als Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg). (Ihre Neugier, warum dieses Metall ausgewählt wurde, wird in Kürze befriedigt.) 101,3 kPa, zu Referenzzwecken auch 1 atm genannt, entsprechen nach diesem Standard 760 Torr. Da 1 Zoll = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760/25,4) = 29,92 in Hg. Schließlich 1 Millibar = 0,001 atm, also Atmosphärendruck in Millibar = 1.013 mbar.

Schließlich, was ist mit diesen Pfund pro Quadratzoll (psi oder lb/in .)²) wird normalerweise in den USA zum Messen des Reifendrucks verwendet? Nachdem Sie die Umrechnungen zwischen lb und kg und zwischen in und m aufgerufen haben, können Sie zeigen, dass 101,3 kPa = 14,7 lb/in². Angesichts der Tatsache, dass der empfohlene Mindestdruck für Autoreifen nur etwa 30 psi beträgt, was sagt dies über Ihre Intuition in Bezug auf das "vernachlässigbare" Gewicht und damit den Druck von Luft aus?

EIN Manometer ist ein Gerät, das den Luftdruck mit einem Behälter mit einem an einem oder beiden Enden offenen "U"-Rohr misst. Bei einem geschlossenen Manometer wird an einem Ende eine Gasprobe eingeführt, die dann verschlossen wird. Dann wird eine Flüssigkeit bekannter Dichte in das andere Ende gegossen. Die Flüssigkeit hört auf, sich zu bewegen, wenn der Druck des zwischen der Kappe und der Flüssigkeit eingeschlossenen Gases zusammen mit dem Druck bei der Boden der Flüssigkeitssäule auf dieser Seite entspricht dem Luftdruck plus dem Druck der Flüssigkeitssäule auf der offenen Seite Seite.

Die Flüssigkeitshöhe auf der offenen Seite beträgt höher auf dieser Seite, wenn der Luftdruck kleiner als der Gasdruck ist und niedriger auf der offenen Seite, wenn der Luftdruck den Gasdruck übersteigt. Aus diesem Höhenunterschied können Sie den Gasdruck berechnen.

Da P = F/A = mg/A, m = ρV und V = Ah für ein zylindrisches Rohr (d. h. Volumen = Fläche mal Höhe) ist, ist es kann gezeigt werden, dass der von einer vertikalen Flüssigkeitssäule erzeugte Druck ρgh ist, wobei h = Höhe in Meter. Dieser Druck stellt die positive oder negative Differenz zwischen Gasdruck und Atmosphärendruck dar.

• Mann- ist die lateinische Wurzel für das Wort "Hand", woher auch "manipulieren" kommt; Eine einfache Möglichkeit, das Konzept des Drucks zu vermitteln, wenn es auf die nonverbale Sprache beschränkt ist, wäre, mit der Hand sanft gegen die einer anderen Person zu drücken.
  

• EIN Barometer ist eine Art Manometer, das speziell zur Messung des atmosphärischen Drucks verwendet wird.
  

• Das manuelle Gerät zur Blutdruckmessung im Gesundheitswesen heißt a Blutdruckmessgerät, mit sphyg- lose übersetzen in "quetschen". Dies liegt daran, dass eine Manschette gegen den Arm bis zu einer Höhe aufgepumpt werden muss über körperblutdruck, um ihn richtig zu messen; sie müssen buchstäblich Ihren Arm drücken, um dies zu tun.

Der atmosphärische Druck ist nicht konstant und schwankt innerhalb eines typischen Bereichs ebenso wie die Temperatur und andere geophysikalische Größen. Dieser Druck, eine eigene Diskussion, ist ein zuverlässiger Indikator für das bevorstehende Wetter. Wenn ein Niederdrucksystem in ein Gebiet eindringt, sind meist Wolken, Wind und Niederschlag die Folge, während a Hochdrucksystem produziert normalerweise schönes und ruhiges Wetter. (Hast du das? "Hochdruck" endet in "Ruhe"... nur in der verrückten Welt der Physik!)