§ 10. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ

Диапазон давлений, в котором на практике исследуют физические явления, чрезвычайно широк. При этом наибольшие давления достигают значений . Понятно, что не может быть прибора, который одинаково точно измерял бы как высокие, так и низкие давления. Именно поэтому существует большое разнообразие измерителей давлений (манометров, барометров, специальных датчиков давления) как по принципам их действия, так и по конструктивным особенностям. Обычно выделяют вакуумметры — приборы, предназначенные для измерения давления ниже манометры для измерения высоких давлений , манометры для измерения сверхвысоких давлений (свыше 1000 атм) и манометры для измерения давлений, близких к атмосферному (барометры). Существует специальная литература по технике измерения

Рис. 1.13.

давлений, поэтому ниже рассматриваются только некоторые манометры.

Простейшим манометром для измерения давлений, как меньших, так и больших атмосферного, является ртутный открытый манометр, у которого изогнутая стеклянная трубка заполнена до половины ртутью (рис. 1.12). Одно из колен трубки соединяется с объемом, в котором измеряется давление. Если разность уровней ртути в манометре будет то давление в сосуде определяется соотношением где атмосферное давление (измеряется барометром), плотность ртути, ускорение свободного падения. Если (как изображено на рис. 1.12, б), то давление в приборе больше атмосферного, и наоборот.

Если U-образный манометр залить не ртутью, а легкой жидкостью, то с его помощью можно измерять весьма малые разности давлений Одна из схем включения такого манометра представлена на рисунке 1.13.

Для измерения давлений до употребляются предварительно проградуированные механические манометры с упругими элементами. Главной частью одного из таких манометров является трубка, имеющая форму витка (рис. 1.14). Один конец трубки прикреплен к корпусу прибора и соединен с сосудом, в котором измеряется давление. Другой ее конец закрыт и присоединен к стрелке прибора. (Чаще стрелка соединена с концом трубки через зубчатую передачу.) При увеличении давления виток раскручивается и перемещает стрелку вдоль шкалы прибора.

Для измерения малых давлений — от 0,1 до часто применяют манометр Мак-Леода (рис. 1.15). Принцип его действия основан на законе Бойля — Мариотта. Указанные выше малые давления нельзя измерить -образным открытым манометром. В манометре Мак-Леода перед измерением часть исследуемого газа сжимается до получения значительного давления, которое далее уже измеряется обычным способом. Трубка манометра Мак-Леода

Рис. 1.14.

Рис. 1.15.

(рис. 1.15) соединяется с резервуаром, в котором нужно измерить малое давление. Сначала давление газа в баллоне С равно измеряемому давлению. В результате поднятия резервуара ртуть поступает по резиновой трубке в стеклянную и поднимается до баллона С. При дальнейшем поднятии ртути одна ее часть пойдет по трубке другая часть заходит в баллон С, оканчивающийся капилляром К (запаянным сверху). В результате газ баллона С отделяется от исследуемого резервуара и сильно сжимается ртутью, которую поднимают до тех пор, пока в капилляре, припаянном к трубке она не дойдет до уровня Если ртуть дойдет в левой части прибора до какого-то уровня а в правом капилляре К остановится на уровне то в этом случае газ, заполнявший баллон, будет сжат во столько раз, во сколько раз объем капилляра между меньше объема баллона. Давление при этом измеряется по разности уровней ртути Пусть объем баллона Тогда если исследуемое давление как и измеряется в миллиметрах то Таким образом,

где радиус капилляра Величина есть постоянная прибора, которую можно определить из предварительных измерений объема баллона и радиуса капилляра.