المناهج

شرح تركيب المانومتر

المانومتر  أو ما يسمى مقياس الضغط، ميزان الضغط هو جهاز يستخدم في قياس ضغط البخار والغاز والماء ،  المانومتر يأخذ شكل الحرف اللاتيني ( u ) ، وعند القياس إذا كان ضغط الغاز أكبر من الضغط الجوي ، يرتفع السائل داخل المكان المعرض للهواء ، ويمكن قياس الفروق بين الارتفاع لإيجاد ضغط السائل ، وفي التقرير التالي نقدم لكم شرح تركيب المانومتر .

شرح تركيب المانومتر 

تتعدد أجهزة  المانومتر ، ويعتبر أقرب نوع منها هو الشكل الذي يأخذ الحرف اللاتيني u ، وتكون نهايته مفتوحة ،  ومنها المانومتر المائي و المانومتر الزئبقي ، حيث يحتوي الأنبوب على سائل الزئبق والذي يملأ قاع الأنبوب ، ويرتفع السائل داخل الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم الجهاز بتوصيل أحد ذراعي المانومتر بالغاز المراد قياسه ، وتظل الذراع الأخرى مفتوحة في الغلاف الجوي ، وهذه الطريقة يتم فيها تعرض السائل ضغط الغاز داخل أحد الذراعين وإلى الغلاف الجوي من الناحية الأخرى .

وإذا كان ضغط الغاز أكبر من الضغط الجوي يقوم السائل بالارتفاع داخل الذراع المفتوحة أو المعرضة للهواء ، كما يمكن قياس الفروق بين الارتفاع لإيجاد ضغط السائل، والذي يساوي ناتج ضرب الفروق بين الارتفاعين في كمية السائل ، ويصبح ضغط الغاز مساوياً لحاصل جمع السائل والضغط الجوي.

وفي بعض المانومترات ، يتم إفراغ الهواء من إحدى أذرع الأنبوبة ويتم إغلاق الذراع الأخرى ، وهذه العملية يتم فيها التخلص من الحاجات إلى التعديلات عن التغير في الضغط الجوي .

والفروق بين مستويات السائل في الأذرع ، يقوم بتوضيحها ضغط الغاز ، ويتم قياس ضغط الغاز بوحدات تقابل ارتفاع السائل .

ويعمل المانومتر بطريقة ربط زنبرك إلى مؤشر يمكنه التحرك امام مقياس مدرج ، ويظهر في قراءات الضغط التي تقع عليه ،  ويستخدم المانومتر الفيزيائيين والأطباء في أجهزة قياس ضغط الدم .

انواع المانومتر 

تتعدد أنواع مقاييس الضغط ، حيث يتم استخدام المانومتر السائل لقياس ضغط عمود السائل ، ويوجد أجهزة الربيع القادرة على قياس القوة المطبقة ، وفي هذه يتم قياس الضغط بالتوازن مع قوة تشوه الربيع .

ويعتبر الأقل شعبية في المانومتر هو ضغط المكبس ، حيث يقابل الضغط التي يتم قياسه من قبل مكبس الجهاز.

  • مانومتر المائي ويكون السائل المستخدم فيه الماء .
  • مانومتر زئبقي ويكون السائل المستخدم هو الزئبق .

ووفقا لظروف الاستخدام ، يمكن تصنيع بعض الأجهزة التالية :

  • التقنية والتي تستخدم للأغراض العامة للأجهزة .
  • السيطرة والتي صممت للتحقق من المعدات المثبتة .
  • ونموذج لأدوات القياس والاختبارات ، والتي تتطلب زيادة الدقة .

ويمكننا تقسيم المانومترات إلى حساسية العنصر ودرجة الدقة ، وعلى سبيل المثال ، ووفقاً لوحدات الدقة ، المانومتر هي : 0.15 ، 0.25 ، 0.4 ، 0.6 ، 1 ، 1.5 ، 2.5 ، 4. هنا يحدد الرقم دقة الجهاز ، وكلما كان أقل ، كلما كان الجهاز أفضل .

وتكون المانومترات مخصصة لقياس الضغط الزائد ، ويستند مبدأ القياس المانومترات على استخدام زنبرك خاص ، ويتأثر تحت تأثير الضغط ، و يمكننا تحديد قيمة تشوه عنصر الاستشعار بواسطة جهاز القراءة ، والذي يحتوي على مقياس تدريجي ،  ويعتبر العنصر الحساس في المانومترات ، هو أنبوب بوردون .

ويوجد بعض العناصر الأخرى ، هو الغشاء المموج المسطح الشكل ، شكله ربيع أنبوبي ، ومتعدد الأدوار ، يأخذ شكل هارمونيكا ، ولكن فعاليتها متساوية .

ويعتبر الأكثر شيوعاً هو مقياس المانومترات ، والتي تستخدم لنشاط قياس الضغط في نطاق  0.6-1600 kgf / cm2.

وكما ذكرنا أن المانومترات تتركب من أنبوبة زجاجية الشكل ، يوجد بها نسبة من سائل الزئبق أو الماء ، ذو كثافة محددة ، وتتصل إحدى شعبتيه بمستودع الغاز والمراد قياس الضغط فيه ، وتكون الأخرى معرضة للهواء ، وتكمن فكرة عمله عندما نقوم بالضغط على جميع النقاط الواقعة في مستوى أفقي  محدد ومعين ، في وجود سائل متجانس يكون متساوياً ، ونقوم باستخدامها عند قياس ضغط غاز محبوس ، وقياس الفروق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوي .

مثال على المانومترات 

نقدم لكم مثال على كيفية استخدام المانومترات وحسابها :

احسب الضغط الناشئ عن غاز عند توصيله بـ مانومتر بوحدات cm Hg ، bar إذا كان سطح الزئبق في الفرع الخالص منخفض عن الفرع المتصل بالمستودع بمقدار 20 cm :

وتكون الإجابة :

P = Pa – h = 76 – 20 = 56 cm Hg

=(56 × 1.013) / 76 = 0.7464 bar

العلاقة بين البارومتر والمانومتر

يخلط الجميع بين البارومتر و المانومترات ، ولكن يوجد فروق بينهما وهي :

المانومتر هو جهاز يتم استخدامه في قياس ضغط البخار أو الغاز أو الماء ، وتتعدد أنواع المانومترات ، منها الشكل اللاتيني ذو النهاية المفتوحة ، ويحتوي على سائل وهو الزئبق الذي يمتلئ في القاع ، ويرتفع داخل ذراع الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم المانومتر بتوصيل أحد الذراعين بالغاز المراد قياسها .

البارومتر هو جهاز لقياس الضغط الجوي، و تستخدمه مراكز الأرصاد الجوية حتى لمعرفة التغير في ضغط الهواء ، والتي تعني أنه سوف يحدث تغييرات في ضغط الهواء ، ويستخدم البارومتر لقياس الارتفاعات  المختلفة ، حيث تقل نسبة الضغط الجوي ، كلما زاد الارتفاع .

ويقوم البارومتر لقياس الضغط الجوي بالمليمتر الزئبقي ، أو وحدة القياس التي تسمى البار ،  والتي تنقسم إلى مليبار ، ويعتبر البار وحدة ضغط في النظام المتري ، وعند المقارنة بين قياسات الضغط المأخوذة عند الارتفاعات ، يقوم العلماء بتحويل القياسات إلى القيمة التي تساوي الصفر المئوي .

السابق
ما هي الطاقة الكامنة
التالي
ما هو قانون ديكارت للإشارات