Τι είναι το μανόμετρο αερίου;

Το μανόμετρο αερίου είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πίεσης ενός αερίου. Τα μανόμετρα μπορεί να είναι είτε κλειστού σωλήνα είτε ανοιχτού σωλήνα και μπορεί να χρησιμοποιούν νερό, υδράργυρο ή άλλο υγρό για τη μέτρηση της πίεσης. Το απλούστερο εργαστηριακό μανόμετρο αερίου αποτελείται από ένα γυάλινο ή πλαστικό σωλήνα σχήματος U που συνδέεται με ένα δοχείο πεπιεσμένου αερίου στο ένα άκρο και είναι μερικώς γεμάτο με υγρό. Τα ψηφιακά μανόμετρα πωλούνται επίσης και χρησιμοποιούνται ευρέως για τον έλεγχο της πίεσης του αερίου για οικιακές συσκευές.

Το υπό πίεση αέριο ασκεί δύναμη στο δοχείο του. Για παράδειγμα, ένα μπαλόνι θα τεντωθεί όταν ανατιναχτεί — η εσωτερική πίεση του αέρα γίνεται μεγαλύτερη από την εξωτερική πίεση αέρα και αναγκάζει το ελαστικό υλικό του μπαλονιού προς τα έξω. Ένα μανόμετρο αερίου χρησιμοποιεί αυτήν την αρχή για να μετρήσει την πίεση ενός αερίου σε ένα δοχείο έναντι της ατμοσφαιρικής πίεσης ή έναντι του κενού.

Ένα μανόμετρο αερίου ανοιχτού σωλήνα αποτελείται από ένα δοχείο γεμάτο με αέριο υπό πίεση και συνδεδεμένο με το ένα άκρο ενός σωλήνα σχήματος U, ο οποίος είναι ανοιχτός στο άλλο άκρο. Η πλευρά του σωλήνα που βρίσκεται πιο μακριά από το δοχείο αερίου είναι βαθμονομημένη με ενδείξεις για μέτρηση. Υγρός υδράργυρος ή νερό χρησιμοποιείται για να γεμίσει το κάτω μέρος του σωλήνα U.

Εάν υπάρχει διαφορά στην πίεση μεταξύ του αερίου και της ατμόσφαιρας, το υγρό στον σωλήνα U θα εξαναγκαστεί προς μία κατεύθυνση. Για παράδειγμα, εάν το αέριο στο δοχείο βρίσκεται σε υψηλότερη πίεση από την ατμόσφαιρα, το υγρό θα ωθηθεί κάτω από το σωλήνα U μακριά από το δοχείο. Θα ανυψωθεί κατά μήκος των βαθμονομημένων σημαδιών προς το ανοιχτό άκρο, παρέχοντας μια μέτρηση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συμπεράνει την πίεση του αερίου. Εάν η ατμοσφαιρική πίεση είναι μεγαλύτερη, αυτή η πίεση θα πιέσει το υγρό προς το δοχείο, προκαλώντας πτώση της στάθμης του υγρού κατά μήκος των βαθμονομημένων σημαδιών.

Δεδομένου ότι τόσο η ατμοσφαιρική πίεση όσο και η πίεση αερίου δρουν στο υγρό του σωλήνα, πρέπει να ληφθούν υπόψη και τα δύο κατά την εύρεση της πίεσης του αερίου που περιέχεται. Όταν η πίεση του αερίου είναι μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική, το αέριο όχι μόνο ωθεί το υγρό προς τα πάνω στον απέναντι σωλήνα, αλλά ωθεί και τον αέρα από πάνω του. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να προστεθεί ατμοσφαιρική πίεση στη μέτρηση του ύψους του υγρού για να ληφθεί η πραγματική πίεση αερίου. Εάν η πίεση του αερίου είναι χαμηλότερη από την ατμοσφαιρική, ισχύει το αντίθετο: η μέτρηση του ύψους αφαιρείται από την ατμοσφαιρική πίεση για να βρεθεί η πραγματική πίεση αερίου.

Ένα μανόμετρο κλειστού σωλήνα χρησιμοποιεί την ίδια ρύθμιση, αλλά με ένα κλειστό άκρο που συγκρατεί ένα κενό αντί να είναι ανοιχτό στον αέρα. Αυτός ο τύπος μανόμετρου αερίου αποφεύγει το θέμα της ατμοσφαιρικής πίεσης. Δεδομένου ότι καμία άλλη πηγή πίεσης δεν δρα στο αντίθετο άκρο του σωλήνα, το ύψος του υγρού καθορίζεται αποκλειστικά από την πίεση του αερίου που περιέχεται. Το αέριο θα ωθήσει το υγρό σε μια ορισμένη απόσταση επάνω στο σωλήνα στο κενό, οπότε μπορεί να διαβαστεί η πίεση.