Манометр
Манометр — прибор, который измеряет давление газа или жидкости относительно выбранного опорного давления, чаще всего атмосферного. По показанию манометра можно определить, насколько давление внутри сосуда больше или меньше давления окружающей среды.
Чтобы понять показание манометра, сначала повторите понятие давления. Манометр не всегда показывает полное давление вещества: чаще он показывает, насколько оно отличается от атмосферного. Если давление внутри сосуда выше атмосферного, говорят об избыточном давлении. Если оно ниже атмосферного, измеряют вакуумметрическое давление.
Как работает манометр
Распространённый жидкостный манометр представляет собой U-образную трубку с жидкостью. Одно колено соединяют с сосудом, а другое оставляют открытым или соединяют с полостью, где действует опорное давление. Разность давлений перемещает жидкость, и по разности уровней определяют давление. В металлическом манометре давление деформирует упругую трубку, а механизм передаёт это перемещение стрелке.
Здесь \(p\) — давление в сосуде, \(p_{\text{оп}}\) — опорное давление, \(\rho\) — плотность манометрической жидкости, \(g\) — ускорение свободного падения, \(h\) — разность уровней жидкости. Единица давления в СИ — паскаль: \(1\ \text{Па}=1\ \text{Н}/\text{м}^2\).
В U-образном манометре используется ртуть плотностью \(13\,600\ \text{кг/м}^3\), а разность уровней равна \(0{,}02\ \text{м}\). При \(g\approx10\ \text{м/с}^2\) избыточное давление равно \(p_{\text{изб}}=\rho gh=13\,600\cdot10\cdot0{,}02=2720\ \text{Па}\).
Барометр измеряет атмосферное давление, сравнивая его с давлением, близким к нулю, а манометр измеряет давление относительно опорного давления. Поэтому барометр и манометр отличаются не только устройством, но и назначением: первый показывает атмосферное давление, второй — разность давлений между средой и опорной полостью.
Что показывает жидкостный манометр при соединении одного колена с сосудом, а другого — с атмосферой?
Манометры применяют для контроля давления в шинах, баллонах, котлах, гидравлических системах и трубопроводах. В задачах важно определить, какое давление является опорным, и учитывать единицы измерения.
Главное
- Манометр измеряет давление относительно опорного давления.
- Для жидкостного манометра разность давлений находят по формуле \(p_{\text{изб}}=\rho gh\).
- Барометр измеряет атмосферное давление, а манометр — разность давлений между средой и опорной полостью.