Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Manometer bauen
- Druckmessung
- Wie es funktioniert
- Berechnung des Drucks
- Beispiel: Manometergebrauch
Ein Manometer kann jedes Gerät sein, das den Druck misst. Sofern nichts anderes angegeben ist, bezieht sich der Begriff "Manometer" am häufigsten speziell auf ein U-förmiges Rohr, das teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Sie können diesen Manometertyp problemlos als Teil eines Laborexperiments bauen, um die Auswirkung des Luftdrucks auf eine Flüssigkeitssäule zu demonstrieren.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Ein Manometer ist ein wissenschaftliches Instrument oder Messgerät, das den Druck misst.
Manometer bauen
Ein einfaches Manometer kann hergestellt werden, indem ein durchsichtiger Kunststoffschlauch teilweise mit einer gefärbten Flüssigkeit gefüllt wird, damit der Flüssigkeitsstand leicht beobachtet werden kann. Das Rohr wird dann in eine U-Form gebogen und in einer aufrechten Position fixiert. Die Flüssigkeitsstände in den beiden vertikalen Säulen sollten zu diesem Zeitpunkt gleich sein, da sie derzeit dem gleichen Druck ausgesetzt sind. Dieser Füllstand wird daher als Nullpunkt des Manometers markiert und identifiziert.
Druckmessung
Das Manometer wird gegen eine gemessene Skala platziert, um Unterschiede in der Höhe der beiden Säulen zuzulassen. Dieser Höhenunterschied kann direkt verwendet werden, um relative Vergleiche zwischen verschiedenen Testdrücken durchzuführen. Dieser Manometertyp kann auch zur Berechnung des Absolutdrucks verwendet werden, wenn die Dichte der Flüssigkeit im Manometer bekannt ist.
Wie es funktioniert
Ein Rohrende ist gasdicht mit einer Prüfdruckquelle verbunden. Das andere Ende des Rohrs ist zur Atmosphäre hin offen und wird daher einem Druck von ungefähr 1 Atmosphäre (atm) ausgesetzt. Wenn der Testdruck größer als der Referenzdruck von 1 atm ist, wird die Flüssigkeit in der Testsäule in die Säule gedrückt. Dadurch steigt die Flüssigkeit in der Referenzsäule um die gleiche Menge an.
Berechnung des Drucks
Der von einer Flüssigkeitssäule ausgeübte Druck kann durch die Gleichung P = hgd angegeben werden. In dieser Gleichung ist P der berechnete Druck, h die Höhe des Fluids, g die Schwerkraft und d die Dichte der Flüssigkeit. Da das Manometer eher eine Druckdifferenz als einen absoluten Druck misst, verwenden wir die Substitution P = Pa - P0. Bei dieser Substitution ist Pa der Testdruck und P0 der Referenzdruck.
Beispiel: Manometergebrauch
Angenommen, die Flüssigkeit im Manometer ist Quecksilber und die Höhe der Flüssigkeit in der Referenzsäule ist 0,02 Meter höher als die Höhe der Flüssigkeit in der Testsäule. Verwenden Sie 13.534 Kilogramm pro Kubikmeter (kg / m ^ 3) für die Quecksilberdichte und 9,8 Meter pro Sekunde im Quadrat (m / s ^ 2) für die Erdbeschleunigung. Sie können die Druckdifferenz zwischen den beiden Säulen mit hgp = 0,02 x 9,8 x 13.534 = ungefähr 2.653 kg • m-1 • s-2 berechnen. Für Druckeinheiten können Sie Pascal verwenden, wobei ungefähr 101.325 Pascal 1 atm Druck entsprechen. Die Druckdifferenz im Manometer beträgt daher Pa - P0 = 2.653 / 101.325 = 0,026 atm. Somit ist der Druck in der Testsäule (Pa) gleich P0 + 0,026 atm = 1 + 0,026 atm = 1,026 atm.