Manometrem może być dowolne urządzenie mierzące ciśnienie. Jednakże, o ile nie określono inaczej, termin „manometr” najczęściej odnosi się konkretnie do rurki w kształcie litery U, częściowo wypełnionej płynem. Możesz łatwo zbudować tego typu manometr w ramach eksperymentu laboratoryjnego, aby zademonstrować wpływ ciśnienia powietrza na słup cieczy.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Manometr to instrument naukowy lub miernik, który mierzy ciśnienie.
Budowanie manometru
Prosty manometr można zbudować, częściowo wypełniając przezroczystą plastikową rurkę kolorową cieczą, aby umożliwić łatwą obserwację poziomu płynu. Rura jest następnie wyginana w kształt litery U i mocowana w pozycji pionowej. Poziomy płynu w dwóch pionowych kolumnach powinny być w tym momencie równe, ponieważ są one obecnie wystawione na takie samo ciśnienie. Poziom ten jest zatem oznaczony i identyfikowany jako punkt zerowy manometru.
Pomiar ciśnienia
Manometr jest umieszczony na zmierzonej skali, aby uwzględnić jakąkolwiek różnicę wysokości dwóch kolumn. Ta różnica wysokości może być wykorzystana bezpośrednio do względnych porównań między różnymi ciśnieniami testowymi. Ten typ manometru może być również używany do obliczania ciśnienia bezwzględnego, gdy znana jest gęstość cieczy w manometrze.
Jak to działa
Jeden koniec rurki jest połączony gazoszczelnym uszczelnieniem ze źródłem ciśnienia testowego. Drugi koniec rurki pozostaje otwarty do atmosfery i dlatego będzie poddawany ciśnieniu około 1 atmosfery (atm). Jeżeli ciśnienie testowe jest większe niż ciśnienie odniesienia 1 atm, ciecz w kolumnie testowej jest wtłaczana w dół kolumny. Powoduje to, że płyn w kolumnie odniesienia podnosi się o równą ilość.
Obliczanie ciśnienia
Ciśnienie wywierane przez kolumnę płynu można określić równaniem P = hgd. W tym równaniu P to obliczone ciśnienie, h to wysokość płynu, g to siła grawitacji, a d to gęstość cieczy. Ponieważ manometr mierzy różnicę ciśnień, a nie ciśnienie bezwzględne, stosujemy podstawienie P = Pa – P0. W tym podstawieniu Pa jest ciśnieniem próbnym, a P0 jest ciśnieniem referencyjnym.
Przykład: użycie manometru
Załóż, że płyn w manometrze to rtęć, a wysokość płynu w kolumnie odniesienia jest o 0,02 metra wyższa niż wysokość płynu w kolumnie testowej. Użyj 13 534 kilogramów na metr sześcienny (kg/m3) dla gęstości rtęci i 9,8 metra na sekundę do kwadratu (m/s2) dla przyspieszenia grawitacyjnego. Możesz obliczyć różnicę ciśnień między dwiema kolumnami jako:
hgp=0,02\times 9.8\times 13,534 = 2,653\text{ kg/ms}^2
W przypadku jednostek ciśnienia można użyć paskali, przy czym około 101 325 paskali odpowiada 1 atm ciśnienia. Różnica ciśnień w manometrze wynosi zatem:
P_a-P_0=\frac{2,653}{101,325}=0,026\text{atm}
Tak więc ciśnienie w kolumnie testowej (Pa) jest równe:
P_0+0,026 = 1 + 0,026 = 1,026\text{ atm}