يتم تعريف جهاز المانومتر و أنواعه وكذلك استخدامه في قياس ضغوط الغازات المحبوسة.
جهاز المانومتر
يتكون الجهاز في الأساس من أنبوبة على شكل الحرف U (أنبوبة ذات شعبتين) مملوءة جزئيا بسائل ما. و يكون هذا السائل في الغالب الزئبق و يمكن أن يكون ماء أيضا.
المانومتر يستخدم لقياس
يستخدم لقياس ضغوط الغازات المحبوسة أو فرق الضغط بين غاز في مستودع و الضغط الجوي.
فكرة عمل المانومتر
جميع النقاط الموجودة في مستوي أفقي واحد في نفس السائل تكون متساوية في الضغط عند ملأ أنبوبة جزئيا بالزئبق يكون مستوى سطح الزئبق في فرعي الأنبوبة واحدا. وتفسير ذلك أن عند السطح الفاصل (سطح السائل في الأنبوبتين) سيكون الضغط متساوي جميع النقاط الموجودة في مستوي أفقي واحد في نفس السائل تكون متساوية في الضغط. و الضغط على كلا السطحين يساوي الضغط الجوي.
ماذا لو اتصل أحد الفرعين بمستودع غاز ليضغط على أحد فرعي الأنبوبة بينما يظل الأخر معرض للضغط الجوي. فإذا كان مستوى الزئبق
فيكون فرق الضغط بين المستودع و الضغط الجوي يعين من العلاقة
حيث
أو ضغط غاز المستودع يمكن حسابه من
و يكون + عندما يكون مستوى الزئبق في الفرع الحر أعلى. يكون – عندما يكون مستوى الزئبق في الفرع المتصل بالمستودع.
انواع المانومتر
يتوقف نوع المانومتر على نوع السائل الموجود فيه فهناك المانومتر المائي و المانومتر الزئبقي. السائل المستخدم في المانومتر يحدد على حسب فرق الضغط بين الضغط الجوي و ضغط الغاز المحبوس في المستودع.
- فإذا كان فرق الضغط الكبير تطلب ذلك سائل كثيف مثل الزئبق أولا ليظل مستقراً داخل الأنبوبة. ثانيا يكون فرق الارتفاع بين سطحي الزئبق h في الأنبوبتين مناسب ويمكن قياسه.
- أما إذا كان فرق الضغط صغير فإنه يتطلب السائل ذات كثافة قليلة وذلك لأن فرق الضغط سوف يترجم إلى ارتفاع مناسب ويمكن قياسه. لأنه إذا استخدم سائل عالي الكثافة سيكون فرق الارتفاع الصغير جدا وبالتالي سيكون خطأ القياس كبير.
- تتضح العلاقة بين الكثافة و طول عمود السائل (التناسب العكسي).
المانومتر الزئبقي
في حالة استخدام الزئبق و تعريف قيمة الضغط الجوي بوحدة السنتيمتر زئبق فإنه يمكن إضافة/طرح فرق الإرتفاع و قيمة الضغط الجوي للحصول على ضغط الغاز بسهولة بوحدة السنتيمتر زئبق.
يمكن توصيل فرعي الأنبوبتين كل منهما بمستودع مختلف لقياس فرق الضغط بين مستودعين مختلفين وليس بالضروري أن يكون احد الفراعين معرض لي الضغط الجوي لمقارنه ضغط المستودع بالضغط الجوي في يمكن مقارنته مستودع آخر.
البارومتر و المانومتر
البارومتر يقيس الضغط الجوي بدلالة عمود من الزئبق بينما يقيس المانوميتر ضغط غاز محبوس بدلالة الضغط الجوي وفرق سطحي عمود السائل في الأنبوبة ذات الشعبتين.