Методи градуювання манометра Мак-Леода

Визначення об’єму V залежить від того, як балон буде наповнюватися ртуттю:

а) Лінійне градуювання. Ртуть піднімають до рівня позначки L, що знаходиться на відстані l від верху трубки стискання.

Тоді

= = . (14.7)

Величину

(14.8)

називають постійною компресійного манометра з лінійною шкалою. У цьому випадку міра стискання не змінюється і тиск, що вимірюється, прямо пропорційний різниці рівнів h. Для розширення діапазону вимірювань вибирають декілька значень l, для кожного з яких існує своя постійна .

б) Квадратичне градуювання. Ртуть піднімають до рівня позначки K, що знаходиться на порівняльній трубці на рівні верху трубки стискання. Тоді ртуть підніметься в трубці стискання до іншого рівня на відстані h від її верху.

Тепер

= = . (14.9)

Величину

(14.10)

називають постійною компресійного манометра з квадратичною шкалою. У цьому випадку тиск, що вимірюється, пропорційний квадрату різниці рівнів h; звідки і назва методу квадратичного градуювання. Міра стискання манометра з квадратичною шкалою змінюється і це дозволяє проводити виміри в більш широкому діапазоні тисків.

Ртуть, що застосовується в компресійних манометрах, піддається дії високого тиску, тому вона повинна бути абсолютно чистою. Перед використанням вона підлягає хімічному і електролітичному очищенню і вакуумній дисциляції.

Для вимірювання низьких тисків виготовляють манометри з великими об’ємами балона (але зважаючи на крихкість скла, не більше 1000 см , зазвичай ~ 500 см ) і діаметром капіляра не менше 0,8 мм. Зменшення діаметра призводить до зростання ефекта капілярної депресії (ртуть починає прилипати до стінок трубки, що викликає можливість розділення неперервного стовпчика ртуті, виникає електризація скла). Як приклад граничного випадку можна вказати на манометр з об’ємом = 1300 см (необхідна маса ртуті 32 кг) і діаметром капіляра = 0,63 мм. Постійна цього манометра = 2,4 , що дозволяє при h = 2 мм виміряти тиск Торр.

Для вимірювання високих тисків (але не більше 10 Торр) використовують прилади, що мають невеликий об’єм балона ( < 200 см ) і капіляр з більшим діаметром.

До позитивних якостей компресійних манометрів відноситься можливість його повного розрахунку, що дозволяє використовувати такі манометри як еталонні.

До негативних якостей відноситься неможливість виконання безперервних вимірів (завжди перед вимірюванням необхідно звільняти балон від ртуті), використання ртуті (треба приєднувати манометри до вакуумної системи через азотні пастки), крихкість скла, а також неможливість вимірювань парціальних тисків пари речовин (наприклад , , …), які легко конденсуються під дією сильного (в ~ ) стискання.

Запитання для самоперевірки

1. Наведіть класифікацію манометрів.

2. Пояснити будову і принцип роботи деформаційних манометрів.

3. Пояснити будову і принцип роботи рідинних манометрів у вигляді U-коліна.

4. Пояснити будову і принцип роботи манометра Мак-Леода.

5. Яку шкалу манометра Мак-Леода називають лінійною?

6. Яку шкалу манометра Мак-Леода називають квадратичною?

7. Який порядок визначення тиска манометром Мак-Леода з лінійною шкалою вимірювання?

8. Назвіть позитивні і негативні якості манометра Мак-Леода.

Лекція п ’ ятнадцята

ТЕПЛОВІ МАНОМЕТРИЧНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ

У теплових манометричних перетворювачах використовується явище переносу тепла газом від нагрітої електричним струмом тонкої платинової нитки до стінок трубки, в якій розміщена ця нитка.

Відомо, що при в’язкісному режимі теплопровідність газу не залежить від тиску, оскільки

= , (15.1)

де - коефіцієнт теплопровідності газу; - коефіцієнт внутрішнього тертя; - питома теплоємність за постійним об’ємом.

Але при молекулярному режимі течії газу з’являється залежність коефіцієнта внутрішнього тертя від тиску; він зменшується при зменшенні тиску і в першому наближенні можна записати, що

= . (15.2)

Отже, чим меншим буде тиск газу, тим менше буде охолоджуватися нагріта нитка і її температура буде зростати як обернено пропорційна функція тиска.