Манометры
Часто бывает необходимо знать не атмосферное давление, а так называемое относительное давление. Это разница между атмосферным давлением и давлением в каком-либо сосуде. Для этого применяют приборы, которые называются манометрами.
Рассмотрим устройство жидкостного манометра. Его основу составляет стеклянная U-образная трубка, заполненная жидкостью (обычно водой). Правое колено сообщается с атмосферой. При помощи шланга к манометру присоединен сосуд, который в начале опыта тоже сообщается с атмосферой. При этом уровни воды в манометре находятся у отметки 0 см. Затем, откачивая насосом воздух, мы уменьшаем его давление в сосуде. При этом вода в манометре смещается влево, и по разнице уровней воды в коленах манометра можно судить о том, насколько давление в левом колене (давление воздуха в сосуде) меньше, чем атмосферное. Например, на рис. 5 разница уровней воды в коленах составляет 40 см. Можно сказать, что давление в сосуде меньше атмосферного на 40 сантиметров водяного столба (см вод. ст.)
Рис. 5. Жидкостный манометр
Переведем 40 см вод. ст. в паскали с помощью известной формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда:
Применение жидкостных манометров не всегда удобно. Для получения давления необходимо переводить сантиметры водного столба в паскали, жидкостные манометры не могут работать в условиях тряски (например, на транспорте). Поэтому на практике широкое применение получили так называемые деформационные металлические манометры, на шкале которых сразу показаны значения давления в паскалях (точнее, строго говоря, превышение давления над атмосферным).
В основе работы металлического деформационного манометра лежит, как следует из названия, деформация металлической дугообразной трубки. Внутри трубки содержится газ, давление которого необходимо измерить. При помощи двух тяг движение трубки передается стрелке (см. рис. 6), которая вращается на оси. Конец стрелки передвигается по шкале. Трубка, стрелка, шкала помещены внутрь корпуса, закрытого стеклом.
При увеличении давления газа внутри трубки она немного распрямляется, ее концы удаляются друг от друга, и это движение тягами передается стрелке, конец которой смещается вправо по шкале. При уменьшении давления стрелка сместится в обратном направлении под действием сил упругости в трубке.
Рис. 6. Металлический манометр
Поршневой жидкостный насос
С глубокой древности поршневые насосы используют для целей водоснабжения.
Рис. 1. Схематическое изображение поршневого жидкостного насоса:
1 — поршень с перепускным клапаном в цилиндре; 2 — входной клапан
Принцип работы насоса состоит в следующем. При движении поршня вверх расположенный на нём перепускной клапан закрывается, в полости под поршнем создаётся разрежение, и жидкость через открывшийся клапан на подводящем (всасывающем) трубопроводе поступает в эту полость под действием атмосферного давления. В это же время часть жидкости, находившейся над поршнем, изливается к потребителю. При обратном движении поршня клапан на всасывающем трубопроводе закрывается, предотвращая обратный переток жидкости, а клапан на поршне открывается, и через него жидкость, которая находилась под поршнем, вытесняется в пространство над ним. Далее процесс повторяется.
