Manometer – problémy a riešenia

Manometer – problémy a riešenia

1. Trubica manometra je naplnená dvoma druhmi kvapalín. Hustota kvapaliny 1 je ρ1 ₌ 0.8 g.cm⁻³ ^a hustota kvapaliny 2 je ρ2 ₌ 1 g.cm⁻³ ^a výška h1 ₌ 10 cm, potom aká je výška _h2?

Známe:

Hustota kvapaliny 1 = 0.8 ^g.cm⁻³

Hustota kvapaliny 2 = 1 ^g.cm⁻³

Výška 1 = 10 cm

Hľadaná: Výška 2

riešenie:

2. Výška vody je 50 cm a výška ostatných kvapalín je 30 cm. Aká je hustota ostatných kvapalín?

Známe:

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²

Výška vody (h₁) = 50 cm

Hustota vody (ρ1 ₎ = 1.00 x 10³ ^kg /m³ ⁼ 1000 kg/ ^m³

Výška inej kvapaliny (h₂) = 30 cm

Hľadaný: Hustota inej kvapaliny.

riešenie:

pa + ρ ₁ gh ₁ = pa + ρ ₂ gh ₂

1. Čo je manometer? OdpoveďManometer je zariadenie používané na meranie tlaku plynov a kvapalín. Zvyčajne meria tlakový rozdiel medzi kvapalinou vo vnútri manometra a okolitou atmosférou alebo inou kvapalinou.
2. Ako funguje jednoduchý manometer v tvare U? OdpoveďU-trubicový manometer funguje na princípe vyrovnávania tlaku vyvíjaného stĺpcom kvapaliny s tlakom meranej kvapaliny. Ak existuje rozdiel v tlaku, stĺpec kvapaliny sa presunie do novej polohy a výškový rozdiel sa dá použiť na určenie rozdielu tlakov.
3. Aké sú bežné kvapaliny používané v manometroch? OdpoveďMedzi bežné manometrické kvapaliny patrí ortuť, voda a olej. Výber kvapaliny závisí od aplikácie, požadovanej citlivosti a rozsahu meraných tlakov.
4. Prečo sa ortuť často používa v manometroch napriek jej toxicite? OdpoveďOrtuť je hustá a má vysokú špecifickú hmotnosť, čo umožňuje kratšie výšky stĺpcov a menšie konštrukcie manometrov pri rovnakom tlakovom rozdiele. Taktiež nezmáča sklo, vďaka čomu sú údaje presnejšie. Jej toxická povaha si však vyžaduje opatrné zaobchádzanie a zohľadnenie environmentálnej bezpečnosti.
5. Aký je rozdiel medzi otvoreným a uzavretým manometrom? OdpoveďOtvorený manometer má jeden koniec otvorený do atmosféry a meria tlakový rozdiel medzi testovanou kvapalinou a atmosférickým tlakom. Uzavretý manometer má naopak jeden koniec utesnený, často vákuom alebo známym referenčným tlakom, a meria absolútny tlak kvapaliny.
6. Ako sa dá použiť manometer na meranie rýchlosti? OdpoveďPomocou princípu Bernoulliho rovnice a Pitotovej trubice je možné merať dynamický tlak (vzťahujúci sa na rýchlosť) a statický tlak. Výškový rozdiel v manometri zodpovedá dynamickému tlaku, ktorý je možné previesť na rýchlosť.
7. Prečo je dôležité, aby bola manometer počas meraní vo zvislej polohe? OdpoveďUdržiavanie manometrickej trubice vo zvislej polohe zabezpečuje, že hmotnosť manometrickej kvapaliny pôsobí priamo smerom nadol a výška stĺpca kvapaliny priamo predstavuje tlakový rozdiel. Akýkoľvek sklon môže spôsobiť chyby v odčítaní.
8. Aký je rozdiel medzi diferenciálnym manometrom a jednoduchým manometrom v tvare U? OdpoveďDiferenciálny manometer je určený na meranie rozdielu tlaku medzi dvoma bodmi v kvapalnom systéme, zatiaľ čo jednoduchý manometer v tvare U často meria rozdiel tlaku medzi kvapalinou a atmosférou.
9. Aké sú obmedzenia používania manometra? OdpoveďManometre sú prístroje závislé od gravitácie, preto musia zostať vo vertikálnej polohe. Nemusia byť vhodné na meranie veľmi vysokého tlaku (v závislosti od použitej manometrickej kvapaliny) a môžu byť citlivé na zmeny teploty, ktoré môžu ovplyvniť hustotu kvapaliny.

10. Čo je to „študňový“ manometer? OdpoveďŠtuchový manometer má jednu vetvu s väčším priemerom, ktorá sa nazýva „študňa“. Kvapalina v tejto štvrťke výrazne nestúpa ani neklesá so zmenami tlaku, takže údaj závisí iba od zmeny výšky v užšej vetve. Táto konštrukcia zvyšuje citlivosť a čitateľnosť manometra.