Een manometer kan elk apparaat zijn dat de druk meet. Tenzij anders aangegeven, verwijst de term "manometer" echter meestal specifiek naar een U-vormige buis die gedeeltelijk met vloeistof is gevuld. U kunt dit type manometer eenvoudig bouwen als onderdeel van een laboratoriumexperiment om het effect van luchtdruk op een vloeistofkolom aan te tonen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een manometer is een wetenschappelijk instrument of meter die druk meet.
Een manometer bouwen
Een eenvoudige manometer kan worden gebouwd door een doorzichtige plastic buis gedeeltelijk te vullen met een gekleurde vloeistof, zodat het vloeistofniveau gemakkelijk kan worden waargenomen. De buis wordt vervolgens in een U-vorm gebogen en rechtop gezet. De vloeistofniveaus in de twee verticale kolommen moeten op dit punt gelijk zijn, aangezien ze momenteel aan dezelfde druk worden blootgesteld. Dit niveau wordt daarom gemarkeerd en geïdentificeerd als het nulpunt van de manometer.
Meting van druk
De manometer wordt tegen een gemeten schaal geplaatst om elk hoogteverschil tussen de twee kolommen mogelijk te maken. Dit hoogteverschil kan direct worden gebruikt om relatieve vergelijkingen te maken tussen verschillende testdrukken. Dit type manometer kan ook worden gebruikt om de absolute druk te berekenen wanneer de dichtheid van de vloeistof in de manometer bekend is.
Hoe het werkt
Het ene uiteinde van de buis is met een gasdichte afdichting verbonden met een testdrukbron. Het andere uiteinde van de buis wordt opengelaten naar de atmosfeer en zal daarom worden onderworpen aan een druk van ongeveer 1 atmosfeer (atm). Als de testdruk groter is dan de referentiedruk van 1 atm, wordt de vloeistof in de testkolom door de kolom gedrukt. Hierdoor stijgt de vloeistof in de referentiekolom met een gelijke hoeveelheid.
De druk berekenen
De druk die wordt uitgeoefend door een vloeistofkolom kan worden gegeven door de vergelijking P = hgd. In deze vergelijking is P de berekende druk, h is de hoogte van de vloeistof, g is de zwaartekracht en d is de dichtheid van de vloeistof. Omdat de manometer een drukverschil meet in plaats van een absolute druk, gebruiken we de substitutie P = Pa – P0. Bij deze substitutie is Pa de testdruk en P0 de referentiedruk.
Voorbeeld: gebruik manometer
Neem aan dat de vloeistof in de manometer kwik is en dat de hoogte van de vloeistof in de referentiekolom 0,02 meter hoger is dan de hoogte van de vloeistof in de testkolom. Gebruik 13.534 kilogram per kubieke meter (kg/m3) voor de dichtheid van kwik en 9,8 meter per seconde kwadraat (m/s2) voor de versnelling van de zwaartekracht. U kunt het drukverschil tussen de twee kolommen berekenen als:
hgp=0.02\times 9.8\times 13.534 = 2.653\text{ kg/ms}^2
Voor drukeenheden kunt u de pascal gebruiken, met ongeveer 101.325 pascal gelijk aan 1 atm druk. Het drukverschil in de manometer is dus:
P_a-P_0=\frac{2,653}{101.325}=0,026\text{ atm}
De druk in de testkolom (Pa) is dus gelijk aan:
P_0+0,026 = 1 + 0,026 = 1,026\tekst{ atm}