Естествознание

Барометры измеряют так называемое абсолютное давление. Это значит, что в пространстве, где находится барометр, давление именно такое, какое показывает прибор. Однако на практике часто бывает нужно знать и так называемое относительное давление. Для его измерения служат другие приборы - манометры.

На рисунке вы видите U-образный манометр с подкрашенной водой. Правый его конец сообщается с атмосферой. При помощи шланга к манометру присоединен сосуд, который в начале опыта тоже сообщается с атмосферой. При этом уровни воды в манометре находятся около отметки 0 см. Затем, откачивая насосом воздух, уменьшают его давление в сосуде. При этом вода в манометре смещается влево. Выясним, почему это происходит.

В манометре на правую поверхность воды действует атмосферное давление, а на левую - меньшее давление. Под действием неравенства давлений вода и смещается влево. Сместившись, вода останавливается, значит давление слева от точки "В" равно давлению справа от нее.

Приравняем эти давления: pв сосуде + r g hлев. = r g hправ. + pатм

В левой части этого равенства записана сумма давления в сосуде и давления столба воды слева. В правой части равенства мы записали сумму атмосферного давления и давления столба воды справа. Подставим числовые значения и упростим равенство:

pв сосуде + 1000 кг/м3 · 10 Н/кг · 50 см = 1000 кг/м3 · 10 Н/кг · 10 см + pатм

pв сосуде = pатм - 4 кПа

Равенство показывает, что относительно атмосферного давления давление в сосуде на 4 кПа меньше. Это значение мы узнали именно благодаря манометру. Легко подсчитать и абсолютное давление в сосуде: 100 кПа - 4 кПа = 96 кПа.

Жидкостный U-образный манометр неудобен для измерений, так как позволяет получать значение давления не сразу, а лишь после некоторых вычислений. По этой причине в технике широко распространились так называемые деформационные манометры, сразу показывающие измеряемое давление (строго говоря, не само давление, а его превышение над атмосферным).

В основе работы деформационного манометра лежит деформация (изгиб) упругой дугообразной трубки 1. При помощи двух тяг 2 движение концов трубки передается стрелке 3, которая закреплена на оси 4. Конец стрелки передвигается по шкале 5. Трубка, стрелка и шкала помещены внутрь корпуса 6.

При увеличении давления газа внутри трубки ее концы распрямляются и вызывают смещение стрелки вправо по шкале. При уменьшении давления под действием сил упругости, действующих в стенках трубки, стрелка сместится в обратном направлении.