مانومتر چیست؟

مانومتر چیست؟

مانومتر وسیله ای است که برای اندازه گیری فشار خطوط لوله از آن استفاده می کنیم (کابین گاز، آب، مایع و …) همچنین معمولاً به لوله U شکلی گفته می شود که با مایع پر می شود.به طور معمول این مایع به دلیل چگالی بالا جیوه است. در این تاپیک به این می پردازیم که مانومتر چیست و چگونه کار می کند؟
مانومتر چیست؟

به دستگاه یا گیجی اطلاق می شود که فشار را در خطوط اندازه گیری می کند. علاوه بر این، فشار می تواند از هر چیزی باشد، یعنی می تواند از مایع، گاز، بخار و غیره باشد.
.مشاهده محصول

چگونه یک مانومتر بسازیم؟

ما می توانیم با پر کردن یک لوله پلاستیکی شفاف با مایع رنگی، یک مانومتر ساده بسازیم. به طوری که سطح سیال را می توان به راحتی مشاهده کرد. علاوه بر این، لوله را به شکل U خم کرده و در حالت عمودی ثابت کنید.

همچنین دقت کنید که سطح سیال در دو ستون عمودی در این نقطه برابر باشد. نکته قابل توجه این است که فشار روی این دو ستون عمودی در این نقطه برابر است زیرا در معرض فشار یکسانی قرار دارند. علاوه بر این، این سطح به عنوان نقاط صفر مانومتر مشخص می شود.

اندازه گیری فشار

ما آن را در برابر یک مقیاس اندازه گیری قرار می دهیم تا هر گونه تفاوت در ارتفاع دو ستون وجود داشته باشد. علاوه بر این، می‌توانیم مستقیماً از این اختلاف ارتفاع برای مقایسه نسبی بین فشارهای آزمایشی مختلف استفاده کنیم. علاوه بر این، زمانی که چگالی مایع را بدانیم، می توانیم از این نوع مانومتر برای محاسبه آن استفاده کنیم.
مانومتر چگونه کار می کند؟

در مانومتر، یک سر آن به یک مهر و موم ضد گاز وصل می شود تا منبع فشار را آزمایش کند. علاوه بر این، انتهای دیگر لوله به اتمسفر باز می ماند و تحت فشار تقریباً 1 اتمسفر (atm) قرار می گیرد.

علاوه بر این، فشار تست بزرگتر از فشار 1 اتمسفر (اتمسفر) است که مایع در ستون توسط فشار به پایین فرو می رود. علاوه بر این، باعث می شود مایع ستون مرجع به میزان مساوی افزایش یابد

محاسبه فشار

فشار اعمال شده توسط یک ستون مایع با معادله P = hgd به دست می آید. در این معادله P فشار محاسبه شده، h ارتفاع سیال، g نیروی گرانش و d چگالی مایع است.

همچنین، به جای فشار مطلق، فشار دیفرانسیل را اندازه گیری می کند. علاوه بر این، ما از جایگزینی P = Pa – Po استفاده می کنیم. علاوه بر ای استفاده از مانومتر (مثال)

فرض کنید سیال موجود در آن جیوه است و ارتفاع ستون مورد نظر 0.02 متر است که از فشار سیال در ستون آزمایش بیشتر است. علاوه بر این، از 13534 کیلوگرم بر متر مکعب (کیلوگرم بر متر مکعب) به عنوان چگالی جیوه و شتاب گرانش 9.8 متر بر ثانیه (متر بر ثانیه مربع) استفاده کنید.
محاسبه اختلاف فشار در دو ستون به صورت hgp = 0.02 × 9.8 × 13534 = تقریباً 2653 kgkg•m-1•s-2. علاوه بر این، می‌توانید از پاسکال برای واحد فشار با تقریباً 1,01,325 پاسکال برابر با 1 اتمسفر فشار استفاده کنید. بنابراین، تفکیک فشار در مانومتر Pa – P0 = 2653 / 1,01,325 = 0.026 atm است.
علاوه بر این، فشار در ستون آزمایش (Pa) برابر است با P0 + 0.026 atm = 1 + 0.026 = 1.026 atm
ن، در این وضعیت Pa فشار تست و P0 فشار مرجع است.
مورد 1
در شکل سمت زیر، چنین لوله U شکل پر از مایع را نشان می دهیم. توجه داشته باشید که هر دو انتهای لوله به اتمسفر باز است. بنابراین هر دو نقطه A و B در فشار اتمسفر هستند. دو نقطه نیز ارتفاع عمودی یکسانی دارند

مورد 2
حالا بالای لوله سمت چپ بسته شده است. تصور می کنیم که یک نمونه گاز در انتهای بسته لوله وجود دارد.

سمت راست لوله به اتمسفر باز می ماند. پس نقطه A در فشار اتمسفر است.
نقطه C در فشار گاز در انتهای بسته لوله است.
نقطه B به دلیل وزن ستون مایع با ارتفاع h فشاری بیشتر از فشار اتمسفر دارد.
نقطه C در همان ارتفاع B است، بنابراین فشار آن برابر با B است. و قبلاً دیدیم که این برابر با فشار گاز در انتهای بسته لوله است.
بنابراین، در این حالت، فشار گازی که در انتهای بسته لوله محبوس شده است، بیشتر از فشار اتمسفر به میزان فشار وارد شده توسط ستون مایع با ارتفاع h است

مورد 3
اکنون ترتیب احتمالی دیگری از مانومتر را با بسته بودن بالای سمت چپ لوله نشان می دهیم. شاید انتهای بسته لوله مانند قبل حاوی نمونه ای از گاز باشد یا شاید حاوی خلاء باشد.
نقطه A در فشار اتمسفر است.
نقطه C در هر فشاری است که گاز در انتهای بسته لوله داشته باشد یا اگر انتهای بسته دارای خلاء باشد فشار صفر است.
از آنجایی که نقطه B در همان ارتفاع نقطه A است، باید در فشار اتمسفر نیز باشد. اما فشار در B نیز مجموع فشار در C به اضافه فشار وارد شده توسط وزن ستون مایع با ارتفاع h در لوله است.
بنابراین نتیجه می گیریم که فشار در C از فشار اتمسفر با مقدار فشار وارد شده توسط ستون مایع با ارتفاع h کمتر است.
اگر انتهای بسته لوله حاوی خلاء باشد، فشار در نقطه C صفر است و فشار اتمسفر برابر با فشاری است که وزن ستون مایع با ارتفاع h اعمال می کند. در این حالت می توان از مانومتر به عنوان فشارسنج برای اندازه گیری فشار اتمسفر استفاده کرد
ما با بحث در مورد واحدهای اندازه گیری فشار نتیجه می گیریم. که فشار به عنوان نیرو در هر منطقه تعریف می شود..

به عنوان مثال، فشار اتمسفر با آب و هوا متفاوت است و معمولاً حدود 100 کیلو پاسکال است. یکی دیگر از واحدهای رایج برای اندازه گیری فشار اتمسفر، میلی متر جیوه است که مقدار آن معمولاً حدود 760 میلی متر است. به عبارت دیگر، اگر انتهای بسته لوله در مورد 3 فوق حاوی خلاء باشد، ارتفاع h حدود 760 میلی متر است
در بسیاری از موقعیت ها، اندازه گیری فشارها بر حسب واحد طول مایع در مانومتر کاملاً کافی است. بقیه این سند در مورد چگونگی تبدیل از آن واحدها به پاسکال بحث می کند.
شکل پایین استوانه ای از مایع به ارتفاع h و مساحت A را نشان می دهد

وزن استوانه جرم آن m برابر شتاب گرانش g است. این نیرویی است که سیلندر مایع بر هر چیزی که درست زیر آن است وارد می کند:

F = m g

فشار p عبارت است از تقسیم نیرو بر مساحت A صفحه سیلندر.

p = F/A

جرم سیلندر چگالی مایع rho است: چگالی مایع ضربدر حجم V.

m = rho: چگالی مایع V

حجم برابر است با مساحت A صفحه استوانه ضربدر ارتفاع آن h.

V = A h
سیلندر مایع: ارتفاع h و مساحت A

بنابراین، فشار p برابر است با:
p = F / A
= میلی گرم / A
= rho: چگالی مایع V g / A
= rho: چگالی مایع Ah g / A

= rho: چگالی مایع

بنابراین، اگر rho: چگالی مایع، h و g با واحد SI اندازه گیری شود، فشار p بر حسب پاسکال خواهد بود. توجه داشته باشید که مقدار مستقل از مساحت استوانه است