чем больше давление газа в трубке металлического манометра чем она
Тест с ответами: “Манометры”
1. На законах термодинамики функционирует:
а) компрессионный манометр +
б) однотрубный манометр
в) пружинный манометр
2. Манометры должны устанавливать:
а) вертикально
б) горизонтально +
в) независимо от заполнения
3. Работа механического манометра основана на:
а) расширении газа
б) силе гидростатического давления
в) деформации твердого элемента +
4. Чем больше давление газа в трубке металлического манометра, тем она:
а) больше распрямляется +
б) больше расширяется
в) меньше распрямляется
5. Как сглаживают колебания стрелки манометра:
а) с помощью демпфера
б) с помощью отборного устройства
в) с помощью дросселя +
6. Основной частью металлического манометра является:
а) зубчатый механизм
б) закрытая с одной стороны металлическая трубка +
в) стрелка
7. Какие манометры используют в качестве образцовых:
а) дифманометры
б) электрические
в) грузопоршневые +
9. Для измерения малых давлений используют:
а) пружинный манометр
б) однотрубный манометр
в) микроманометр +
10. Какие преобразователи используют в электрических манометрах:
а) термоэлектрические
б) тензометрические +
в) индуктивные
11. Работа жидкостного манометра основана на:
а) законе сообщающихся сосудов +
б) втором законе Ньютона
в) уравнении Бернулли
12. Как называется прибор для измерения высоты по атмосферному давлению:
а) барометр
б) высотомер +
в) анероид
13. Жидкостные манометры бывают:
а) двухтрубными +
б) компрессионными
в) деформационными
14. Манометры подразделяются по классам:
а) упругости
б) жесткости
в) точности +
15. Жидкостные манометры бывают:
а) однотрубными
б) беструбными
в) деформационными
16. По назначениям манометры можно разделить на:
а) общетехнологические
б) общетехнические +
в) инерционные
17. Жидкостные манометры бывают:
а) пневматическими
б) пружинные
в) дифференциальными +
18. По назначениям манометры можно разделить на:
а) узкопрофильные
б) железнодорожные +
в) широкопрофильные
19. Из перечисленных видов приборов для измерения давления исключите несуществующий вид:
а) дифференциальные манометры
б) приборы давления с упругими чувствительными элементами
в) оптические приборы давления +
20. По назначениям манометры можно разделить на:
а) многофункциональные
б) самопишущие +
в) малофункциональные
21. Кем был создан первый жидкостный манометр:
а) Торричелли +
б) Паскалем
в) Бернулли
22. По назначениям манометры можно разделить на:
а) специализированные
б) специальные +
в) вибрационные
23. Кем был создан первый жидкостный манометр:
а) Ньютоном
б) Галилеем
в) Вивиани +
24. По назначениям манометры можно разделить на:
а) бесконтактные
б) электроконтактные +
в) плазменные
25. Как иначе (более правильно) можно назвать манометр:
а) микроманометр
б) вакууметр
в) пьезометр +
26. Состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению:
а) манометр Пилирани
б) манометр Пирани +
в) манометр Ньютона
27. В каких единицах не измеряют давление:
а) килограмм-сила на квадратный миллиметр +
б) паскаль
в) миллиметрах ртутного столба
28. Наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений:
а) изоляционные манометры
б) ионизированные манометры
в) ионизационные манометры +
29. Прибор, измеряющий давление жидкости или газа:
а) манометр +
б) силометр
в) спидометр
30. Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать:
а) напряжение
б) давление +
в) сопротивление
Тест «Манометры»
Манометр – это прибор для …
А. измерения сил, с которыми атмосфера действует на тела.
Б. измерения атмосферного давления.
В. измерения давлений жидкостей и газов, больших или меньших атмосферного давления.
Г. измерения давления.
2. Какой из изображённых здесь приборов – манометр жидкостный, а какой металлический?
1.
А. 2 – жидкостный манометр, 1 – металлический манометр.
Б. 3 – жидкостный манометр, 4 – металлический манометр.
В. 2 – жидкостный манометр, 4 – металлический манометр.
Г. 3 – жидкостный манометр, 1 – металлический манометр
3. Действие жидкостного манометра основано на ….
В. законе всемирного тяготения.
4. Чем больше давление газа в трубке металлического манометра, тем она ….
А. больше сжимается.
Б. больше распрямляется.
В. больше расширяется.
Г. меньше распрямляется.
5. Определите давление газа по изображённой шкале металлического манометра. Ответ запишите в виде числа (без единицы измерения), выраженного в КПа.
6. Больше или меньше атмосферного давления показывает давление воздуха в колбе манометр после её подогрева? На сколько?
Манометры
Содержание
Из предыдущих уроков мы знаем, что для измерение атмосферного давления используют барометры – ртутные и анероиды.
Но как измерить давление воздуха, существенно отличающееся по величине от атмосферного давления? Для этого тоже существуют специальные приборы, речь о которых и пойдет далее.
Определение и виды
Манометр (от греческого «манос» – редкий, неплотный и «метрео» – измерять) – это прибор, используемый для измерения давлений больших или меньших атмосферного
Манометры бывают двух видов: жидкостные и металлические (рисунок 1).
Рисунок 1. Виды манометров.
Жидкостный манометр
Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, жидкость устанавливается на одинаковом уровне.
К одному концу стеклянной трубки прикрепляется резиновая трубка, соединенная с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой. Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой понизится.
Рисунок 2. Открытый жидкостный манометр.
Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.
Так как коробка соединена с коленом стеклянной трубки, давление передается и на жидкость в этом колене (обозначим его «первым»), то есть давление в первом колене будет больше давления в другом, потому что на то колено действует только атмосферное давление воздуха.
Жидкость придет в равновесие и остановится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.
От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление: чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления можно связать с высотой этого избыточного столба.
С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3.
Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра.
Конструкция манометра не изменена, но мы можем коробочку, обтянутую пленкой, погрузить в емкость с водой. Из опыта видно, что чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра. Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.
А если мы будем переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине? И снова нам поможет ответить на этот вопрос закон Паскаля: показания манометра не будут меняться, потому что давление по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.
Взгляните на рисунок 4. Так выглядит жидкостный манометр в реальной жизни.
Рисунок 4. Реалистичное изображение жидкостного манометра.
Металлический манометр
Внешний вид металлического манометра вы уже увидели на рисунке 1. Рассмотрим теперь его внутреннее устройство, которые бывает основных двух типов. Первый представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Устройство металлического манометра №1.
Изогнутая пустотелая трубка 1, запаянная с одного конца, с другой стороны соединяется с краном 4, который сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.
При увеличении давления трубка 1 начинает разгибаться, и при помощи рычажного механизма 5 и зубчатки 3 передает движение стрелке 2, которая двигается вдоль шкалы прибора.
Трубка 1 обладает упругостью, и при уменьшении давления возвращается в свое изначальное положение, а стрелка – к нулевому делению шкалы.
На рисунке 6 представлен немного другой тип металлического манометра.
Рисунок 6. Устройство металлического манометра №2.
Различие в строении заключается только в том, что трубка запаяна с двух сторон, но имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2.
Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 4 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.
Реальный внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 7.
Рисунок 7. Реалистичное изображение металлического манометра.
Применение
Манометры являются одними из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах: котлах отопления, газопроводах, водопроводах, компрессорах, автоклавах, баллонах, баллонных пневматических винтовках и т.д.
Преимущества работы с ними очевидны: они помогают держать под контролем уровень давления в различных механизмах.
Манометр
Что такое манометр
Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).
Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.
Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.
Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.
Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.
Для чего нужен манометр
В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:
при накачивании автомобильных шин;
в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
в нефтяной и газодобывающей промышленности;
для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.
Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).
Жидкостный манометр
Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.
Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.
Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.
Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.
Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.
Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:
1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.
Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:
Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.
Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.
Другие виды манометров
Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.
Деформационные манометры
Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.
Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.
Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.
Поршневые манометры
Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.
На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.
Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.
Давление под поршнем рассчитывается по формуле:
где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.
Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:
P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.
С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.
Задачи
Задача 1
Решение:
Ускорение g равно 9,8 H/кг.
Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:
P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.
Ответ: 4,7 кПа.
Задача 2
На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?
Манометры
Урок 29. Физика 7 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Манометры»
«Искусство быть мудрым состоит
в умении знать, на что следует обращать внимание»
В данной теме познакомимся с манометром.
В прошлых темах разговор шёл о сообщающихся сосудах. Сообщающиеся сосуды – это сосуды, имеющие соединяющую их часть и заполненные покоящейся жидкостью.
Вывели закон сообщающихся сосудов, согласно которому, в открытых сообщающихся сосудах уровень поверхностей однородной жидкости устанавливается на одинаковом уровне (при условии, что давление воздуха над поверхностью жидкости одинаково) и не зависит от формы сосудов.
Было установлено, что газы обладают массой и весом. Кроме того, земная атмосфера также обладает весом вследствие действия на нее притяжения Земли, а, следовательно, производит давление, которое называется атмосферным давлением. Для измерения атмосферного давления существуют приборы, называемые барометрами.
Однако одним измерением атмосферного давления человек ограничится не может. Ведь любые газы имеют вес и, следовательно, способны создавать давления. При этом это давление может быть как больше, так и меньше атмосферного. Так вот, для измерения таких давлений существует прибор, который называется манометр. В переводе с греческого «манос» означаете редкий, неплотный, а «метрео» — измеряю.
Все манометры делятся на два вида — это жидкостный и металлический манометры.
Чаще всего жидкостный манометр используется для измерения разности давлений в сосуде и атмосферного. Он представляет собой U‑образную стеклянную трубку, заполненную какой-либо жидкостью. Согласно закону сообщающихся сосудов, поверхности жидкости в такой трубке устанавливаются на одинаковом уровне, так как на них действует только атмосферное давление.
Чтобы разобраться как работает манометр, соединим одно колено трубки к сосуду с газом, давление которого необходимо измерить, а другое колено оставляют открытым. Если уровень поверхности жидкости в колене, соединенном с сосудом, выше, чем в открытом, значит давление газа в сосуде меньше атмосферного давления на величину давления столба жидкости высотой h.
Если же нагревать этот сосуд с газом, то скорость его молекул возрастет, а значит, они чаще будут сталкиваться со стенками сосуда и тем самым создавать большее давление. Вследствие чего газ будет оказывать большее давление на жидкость в манометре, вытесняя её в открытое колено.
Таким образом, с помощью жидкостного манометра по высоте избыточного столба жидкости мы можем судить об изменении давления.
С помощью жидкостного манометра можно измерять и давление в жидкостях на небольших глубинах. Для примера возьмем небольшую коробочку, одна сторона которой затянута пленкой, и соединим ее с манометром при помощи резиновой трубочки. Будем постепенно погружать нашу коробочку в сосуд с водой. Чем глубже она погружается, тем больше становится разность высот в коленах манометра и, следовательно, тем большее давление производит жидкость на коробочку.
Ранее рассматривалось гидростатическое давление, где говорилось о том, что на одном и том же уровне давление внутри жидкости по всем направлениям неизменно. Проверим это утверждение с помощью жидкостного манометра и коробочки. Для этого установим коробочку на любой глубине внутри жидкости и будем ее поворачивать. И действительно, показания манометра не меняются, что говорит о том, что утверждение было верным.
У жидкостных манометров есть один серьезный недостаток — ими можно измерять давление, отличающееся от атмосферного лишь незначительно. Так, например, если давление газа в сосуде будет больше атмосферного в два раза, то согласно формуле высота столба жидкости в манометре будет определяться как отношение атмосферного давления к произведению плотности жидкости и коэффициента g.
Если в качестве жидкости в манометре использовать воду, то высота ее столба составит более 10 м. Таким образом, прибор получается очень больших размеров.
Можно сказать, что вместо воды можно использовать ртуть. Действительно, при использовании ртути размеры уменьшаются в 13,6 раза, но возникает новая проблема — пары ртути ядовиты.
А если давление газа в несколько раз больше атмосферного? Для измерения высоких давлений применяется металлический манометр. Его основным элементом является полая тонкостенная металлическая трубка, согнутая в дугу. Один конец этой трубки закрыт, а другой присоединяется к сосуду с исследуемым газом.
Закрытый конец трубки через зубчатый механизм соединен со стрелкой, двигающейся относительно шкалы. Чем больше будет давление в трубке, тем больше будет отклонятся стрелка. Ноль на такой шкале соответствует атмосферному давлению. Если стрелка стоит на цифре 4, то давление в сосуде в 5 раз больше атмосферного.
Задача 1. Определите давление в сосуде, изображенного на рисунке, если в манометре использована ртуть.
Задача 2. Чему равно давление ртути в точках А, Б и В, манометра, представленного на рисунке, если атмосферное давление можно считать нормальным?
– Манометр – прибор, используемый для измерения разности давлений.
– Все манометры делятся на два вида — это жидкостный и металлический.
– Жидкостный манометр используется для измерения разности давлений в сосуде и атмосферного.
– Для измерения высоких давлений применяется металлический манометр. Его основным элементом является полая тонкостенная металлическая трубка, согнутая в дугу. Один конец этой трубки закрыт, а другой присоединяется к сосуду с исследуемым газом. Закрытый конец трубки через зубчатый механизм соединен со стрелкой, двигающейся относительно шкалы.
– Ноль на шкале металлического манометра соответствует атмосферному давлению.