Измерение атмосферного давления. Барометры и манометры.

Манометры. Поршневой жидкостный насос

Атмосферное давление измеряют барометром. А как измерить давление газа в шине или баллоне, если оно больше или меньше атмосферного? Для этого нужен манометр.

Что такое манометр

Манометр — это прибор для измерения давления жидкости или газа, бóльшего или меньшего атмосферного.

Барометр измеряет атмосферное давление, манометр — давление в закрытых сосудах.

Виды манометров

Жидкостный манометр

Состоит из двух колен, заполненных жидкостью (водой, ртутью). Одно колено соединено с сосудом, в котором измеряют давление, другое — открыто в атмосферу.

Принцип: по разности уровней жидкости в коленах судят о разности давлений в сосуде и атмосфере.

Если давление в сосуде больше атмосферного — жидкость в открытом колене поднимается выше.

Металлический (трубчатый) манометр

Основная часть — согнутая в дугу полая металлическая трубка. Один конец трубки соединён с сосудом, в котором измеряется давление, другой — запаян и соединён со стрелкой.

Принцип: при увеличении давления трубка разгибается (стремится выпрямиться), это движение передаётся стрелке.

Металлические манометры удобнее и прочнее жидкостных — широко применяются в технике (на насосах, баллонах, котлах).

Применение манометров

• шинный манометр — измерение давления в шинах
• на компрессорах — контроль давления сжатого воздуха
• на паровых котлах — предотвращение взрывов
• в водопроводе — измерение давления воды
• медицинские — измерение кровяного давления (тонометр)

Поршневой жидкостный насос

Поршневой жидкостный насос — устройство для подъёма жидкости (обычно воды) из скважины или колодца.

Устройство насоса

Основные части:

• цилиндр с поршнем
• всасывающий клапан (нижний) — пропускает воду снизу вверх
• нагнетательный клапан (в поршне) — пропускает воду из цилиндра наверх

Принцип действия

1. Поршень поднимается вверх → под поршнем создаётся разрежение.
2. Атмосферное давление давит на воду в колодце → поднимает её через всасывающий клапан в цилиндр.
3. Поршень опускается → всасывающий клапан закрывается, вода через нагнетательный клапан проходит наверх.
4. Цикл повторяется.

Вода поднимается за счёт атмосферного давления, которое давит на её поверхность в колодце.

Ограничение высоты подъёма

Атмосферное давление может поднять водяной столб высотой не более $\sim 10{,}3\,\text{м}$. Поэтому поршневой насос не может поднять воду с глубины более $10\,\text{м}$.

Для глубоких скважин используют погружные насосы (с электромотором на дне скважины).

Вопросы для самопроверки

1. Что такое манометр? Чем он отличается от барометра?
2. Какие виды манометров вы знаете?
3. Как устроен металлический манометр?
4. Опишите принцип действия поршневого насоса.
5. Почему поршневой насос не может поднять воду с глубины более 10 м?