ابزار مانومتر را بیشتر بشناسید

مانومتر وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری فشار درون لوله‌ها (گاز، آب، مایع و غیره) به کار می‌رود. شکل ظاهری آن معمولا به صورت یک لوله U شکل است که با مایعی پر شده است. در این مقاله به بررسی ماهیت و عملکرد مانومتر می‌پردازیم.

مانومتر چگونه کار می‌کند؟

مانومتر وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری فشار سیالات در لوله‌ها به کار می‌رود. این فشار می‌تواند از هر نوعی باشد، مانند فشار مایع، گاز، بخار و غیره. همچنین، ساختن یک مانومتر ساده برای آزمایشگاه جهت نمایش فشار هوا بر روی ستون مایع امکان‌پذیر است.

ساخت مانومتر ساده

برای ساخت یک مانومتر ساده، ابتدا یک لوله پلاستیکی شفاف را تا حدی با مایع رنگی پر کنید تا بتوان به راحتی سطح مایع را مشاهده کرد. سپس لوله را به شکل U خم کرده و به صورت عمودی محکم کنید.

اطمینان حاصل کنید که در این مرحله، سطح مایع در دو ستون عمودی برابر باشد. در این حالت، فشار روی این دو ستون نیز به دلیل اینکه تحت فشار یکسانی قرار دارند، برابر است. این سطح به عنوان نقطه صفر مانومتر در نظر گرفته می‌شود.

اندازه‌گیری فشار

برای اندازه‌گیری هرگونه اختلاف در ارتفاع دو ستون، مانومتر را در مقابل یک خط‌کش قرار دهید. همچنین می‌توانید از این اختلاف ارتفاع برای سنجش نسبی بین فشارهای مختلف آزمایش استفاده کنید. علاوه بر این، هنگامی که چگالی مایع را بدانید، می‌توانید از این نوع مانومتر برای محاسبه فشار مطلق استفاده نمایید.

نحوه عملکرد مانومتر

در مانومتر، یک انتها با یک درزگیر گازی به منبع فشار متصل می‌شود. انتهای دیگر لوله به سمت اتمسفر باز گذاشته می‌شود و تحت فشاری در حدود ۱ اتمسفر (atm) قرار خواهد گرفت.

در صورتی که فشار آزمایش بیشتر از ۱ اتمسفر (اتمسفر) باشد، مایع داخل ستون توسط فشار به سمت پایین رانده می‌شود. همچنین، این امر باعث می‌شود مایع ستون مرجع به میزان مساوی بالا رود.

محاسبه فشار

فشار اعمال شده توسط یک ستون مایع با معادله P = hgd به دست می‌آید. در این معادله، P فشار محاسبه‌شده، h ارتفاع مایع، g نیروی گرانشی و d چگالی مایع است.

همچنین، مانومتر فشار تفاضلی را به جای فشار مطلق اندازه‌گیری می‌کند. برای این منظور، از جایگزینی P = Pa – Po استفاده می‌کنیم. در این حالت، Pa فشار آزمایش و Po فشار مرجع است.

کاربرد مانومتر (مثال)

فرض کنید مایع درون مانومتر جیوه باشد و ارتفاع ستون مرجع ۰.۰۲ متر بالاتر از فشار مایع در ستون آزمایش باشد. همچنین، از ۱۳،۵۳۴ کیلوگرم بر متر مکعب به عنوان چگالی جیوه و ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه به عنوان شتاب گرانش استفاده می‌کنیم.

محاسبه اختلاف فشار در دو ستون به صورت hgp = ۰.۰۲ × ۹.۸ × ۱۳،۵۳۴ = تقریباً ۲،۶۵۳ کیلوگرم بر مترمکعب بر ثانیه مربع خواهد بود. همچنین، می‌توانید از پاسکال به عنوان واحد فشار استفاده کنید، به طوری که تقریباً ۱۰۱،۳۲۵ پاسکال معادل ۱ اتمسفر فشار است. بنابراین، اختلاف فشار در مانومتر Pa – P0 = ۲،۶۵۳ / ۱۰۱،۳۲۵ = ۰.۰۲۶ اتمسفر است.

علاوه بر این، فشار در ستون آزمایش (Pa) برابر است با P0 + 0.026 atm = 1 + 0.026 = 1.026 atm.