Manometru McLeod

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 1 mai 2020; verificarea necesită 1 editare .

Manometrul McLeod este un dispozitiv pentru măsurarea presiunilor joase , a fost dezvoltat în 1890 . Funcționarea dispozitivului se bazează pe măsurarea înălțimii unei coloane de gaz comprimat de mercur într-un capilar de secțiune transversală cunoscută.

Măsurarea presiunii cu un manometru McLeod

Măsurarea presiunii cu un manometru se efectuează după cum urmează:

Prin extinderea rezervorului cu pereți flexibili, tuburile 1, 2 și 3 sunt complet curățate de mercur, legând astfel receptorul V cu volumul studiat V x .
Apoi, prin comprimarea rezervorului inferior, sistemul este umplut cu mercur până când nivelul de mercur din capilarul 2 coincide cu capătul superior al capilarului 1. În același timp, o coloană de gaz comprimat rămâne în 1.
În timpul fabricării, dispozitivul este calibrat, iar lângă tub este aplicată o scară, pe care puteți citi direct citirea presiunii în torr sau alte unități.

Este important de reținut că manometrul este proiectat pentru a măsura presiunea gazului în condiții izoterme, astfel încât procesul de umplere a manometrului și comprimarea ulterioară a gazului în capilarul de măsurare 1 ar trebui să fie efectuat cât mai lent posibil .

Tubul 3 este de obicei realizat mult mai lat decât capilarele 1 și 2 pentru a facilita pătrunderea gazului din sistemul studiat în receptor.

Formula de lucru

Prezentăm derivarea formulei pentru găsirea presiunii într-un volum de-a lungul înălțimii : $V_{x}$ $h$

Presiunea gazului din capilarul 1 înainte de comprimare este egală cu presiunea măsurată după comprimare: $p$

$p_{1}=p+\rho gh$ .

În același timp, deoarece procesul de comprimare a gazului este izoterm, bazat pe legea Boyle-Mariotte :

$pV=(p+\rho gh)(\pi r^{2}h)$ .

Din aceasta putem exprima presiunea dorită:

$p={\pi \rho gr^{2} \over (V-\pi r^{2}h)}h^{2)$ .

Datorită faptului că volumul de gaz din capilar este mult mai mic decât volumul receptorului, formula poate fi convertită în următoarea formă aproximativă:

$p=Ch^{2}$ ,

$C={\pi \rho gr^{2} \over V}$ , Unde

C este constanta dispozitivului. Evident, pentru a măsura mai mult decât presiunea minimă posibilă la o înălțime constantă a coloanei de gaz din capilarul 1, este necesară creșterea volumului receptorului și reducerea razei capilarului.

Aplicarea manometrului McLeod

Utilizarea practică a dispozitivului este dificilă din cauza complexității, inconvenientelor și lenții de lucru cu acesta, precum și a imposibilității producției în serie. Manometrele sunt fabricate și calibrate bucată cu bucată, în timp ce pentru fiecare caz valoarea constantei instrumentului variază. Prin urmare, manometrul McLeod este utilizat doar ca instrument de referință pentru calibrarea manometrelor în serie și vacuometrelor . Avantajul manometrului McLeod este caracterul absolut al metodei de măsurare, deoarece înălțimea coloanei de gaz comprimat, celelalte lucruri fiind egale, este direct legată de presiunea acesteia. Limita de scară a dispozitivului este limitată de posibilitatea curățării volumului de lucru de gaz (odată cu creșterea acestuia, masa de mercur utilizată în dispozitiv crește brusc), diametrul capilarului (dacă capilarul este prea îngust, mercurul se lipește la pereții acesteia), posibilitatea de măsurare a coloanei de gaz, iar în cele mai bune exemplare practice este de aproximativ 10 −5 Torr .