Манометром может быть любое устройство, измеряющее давление. Однако, если не указано иное, термин «манометр» чаще всего относится конкретно к U-образной трубке, частично заполненной жидкостью. Вы можете легко построить манометр этого типа в рамках лабораторного эксперимента, чтобы продемонстрировать влияние давления воздуха на столб жидкости.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Манометр - это научный прибор или манометр, который измеряет давление.
Создание манометра
Простой манометр можно построить, частично наполнив прозрачную пластиковую трубку цветной жидкостью, чтобы можно было легко наблюдать за уровнем жидкости. Затем трубка изгибается в форме буквы U и фиксируется в вертикальном положении. В этот момент уровни жидкости в двух вертикальных колоннах должны быть одинаковыми, поскольку в настоящее время они подвергаются одинаковому давлению. Поэтому этот уровень отмечается и идентифицируется как нулевая точка манометра.
Измерение давления
Манометр помещают напротив измерительной шкалы, чтобы учесть разницу в высоте двух столбцов. Эту разность высот можно использовать непосредственно для относительного сравнения различных значений испытательного давления. Этот тип манометра также может использоваться для расчета абсолютного давления, если известна плотность жидкости в манометре.
Как это работает
Один конец трубки соединен газонепроницаемым уплотнением с источником испытательного давления. Другой конец трубки остается открытым для атмосферы и, следовательно, будет подвергаться давлению примерно 1 атмосфера (атм). Если испытательное давление превышает эталонное давление в 1 атм, жидкость в испытательной колонке вытесняется вниз по колонне. Это заставляет жидкость в контрольной колонке подниматься на равную величину.
Расчет давления
Давление, оказываемое столбом жидкости, может быть задано уравнением P = hgd. В этом уравнении P - расчетное давление, h - высота жидкости, g - сила тяжести и d - плотность жидкости. Поскольку манометр измеряет перепад давления, а не абсолютное давление, мы используем замену P = Pa - P0. В этой замене Pa - это испытательное давление, а P0 - эталонное давление.
Пример: использование манометра
Предположим, что жидкость в манометре представляет собой ртуть, а высота жидкости в контрольной колонке на 0,02 метра выше, чем высота жидкости в контрольной колонке. Используйте 13 534 килограмма на кубический метр (кг / м3) для плотности ртути и 9,8 метра на секунду в квадрате (м / с2) для ускорения свободного падения. Вы можете рассчитать перепад давления между двумя колоннами как:
hgp = 0,02 \ times 9,8 \ times 13 534 = 2 653 \ text {кг / мс} ^ 2
В качестве единиц давления вы можете использовать паскаль, примерно 101 325 паскалей, что соответствует давлению в 1 атм. Таким образом, перепад давления в манометре составляет:
P_a-P_0 = \ frac {2,653} {101,325} = 0,026 \ text {atm}
Итак, давление в испытательной колонке (Па) равно:
P_0 + 0,026 = 1 + 0,026 = 1,026 \ текст {атм}