Ένα μανόμετρο μπορεί να είναι οποιαδήποτε συσκευή που μετρά την πίεση. Ωστόσο, εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά, ο όρος «μανόμετρο» αναφέρεται πιο συχνά σε σωλήνα σχήματος U που είναι μερικώς γεμάτος με υγρό. Μπορείτε εύκολα να δημιουργήσετε αυτόν τον τύπο μανόμετρου ως μέρος ενός εργαστηριακού πειράματος για να δείξετε την επίδραση της πίεσης του αέρα σε μια στήλη υγρού.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το μανόμετρο είναι ένα επιστημονικό όργανο ή μετρητής που μετρά την πίεση.
Χτίζοντας ένα μανόμετρο
Ένα απλό μανόμετρο μπορεί να κατασκευαστεί γεμίζοντας μερικώς ένα διαυγές πλαστικό σωλήνα με ένα χρωματιστό υγρό για να επιτρέπεται η εύκολη παρακολούθηση της στάθμης του υγρού. Ο σωλήνας στη συνέχεια κάμπτεται σε σχήμα U και στερεώνεται σε όρθια θέση. Τα επίπεδα του ρευστού στις δύο κατακόρυφες στήλες πρέπει να είναι ίδια σε αυτό το σημείο, καθώς εκτίθενται επί του παρόντος στην ίδια πίεση. Επομένως, αυτό το επίπεδο επισημαίνεται και αναγνωρίζεται ως το μηδέν σημείο του μανόμετρου.
Μέτρηση της πίεσης
Το μανόμετρο τοποθετείται σε μια μετρούμενη κλίμακα για να επιτρέψει οποιαδήποτε διαφορά στο ύψος των δύο στηλών. Αυτή η διαφορά ύψους μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα για να κάνετε σχετικές συγκρίσεις 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 στεγανό αέριο σε μια πηγή δοκιμής πίεσης. Το άλλο άκρο του σωλήνα αφήνεται ανοιχτό στην ατμόσφαιρα και επομένως θα υποβληθεί σε πίεση περίπου 1 ατμόσφαιρας (atm). Εάν η πίεση δοκιμής είναι μεγαλύτερη από την πίεση αναφοράς 1 atm, το υγρό στη στήλη δοκιμής ωθείται κάτω από τη στήλη. Αυτό προκαλεί την αύξηση του ρευστού στη στήλη αναφοράς κατά ίση ποσότητα.
Υπολογισμός της πίεσης
Η πίεση που ασκείται από μια στήλη υγρού μπορεί να δοθεί με την εξίσωση P = hgd. Σε αυτήν την εξίσωση, το P είναι η υπολογισμένη πίεση, το h είναι το ύψος του ρευστού, το g είναι η δύναμη της βαρύτητας και το d είναι η πυκνότητα του υγρού. Επειδή το μανόμετρο μετρά μια διαφορά πίεσης παρά μια απόλυτη πίεση, χρησιμοποιούμε την υποκατάσταση P = Pa - P0. Σε αυτήν την αντικατάσταση, το Pa είναι η πίεση δοκιμής και το P0 είναι η πίεση αναφοράς.
Παράδειγμα: Χρήση μανόμετρου
Ας υποθέσουμε ότι το ρευστό στο μανόμετρο είναι υδράργυρος και το ύψος του ρευστού στη στήλη αναφοράς είναι 0,02 μέτρα υψηλότερο από το ύψος του ρευστού στη στήλη δοκιμής. Χρησιμοποιήστε 13.534 κιλά ανά κυβικό μέτρο (kg / m3) 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 \ φορές 9,8 \ φορές 13,534 = 2,653 \ κείμενο {kg / ms} ^ 2
Για μονάδες πίεσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το pascal, με περίπου 101.325 pascals ίσο με 1 atm πίεσης. Η διαφορά πίεσης στο μανόμετρο είναι επομένως:
P_a-P_0 = \ frac {2.653} {101.325} = 0.026 \ κείμενο {atm}
Έτσι, η πίεση στη στήλη δοκιμής (Pa) είναι ίση με:
P_0 + 0,026 = 1 + 0,026 = 1,026 \ κείμενο {atm}