Манометры
Манометр — это прибор, измеряющий давление, обычно атмосферное. Манометры использовались на протяжении веков и имеют различные конструкции, от старых стеклянных трубок, содержащих ртуть или воду, до новых цифровых устройств.
Барометры
Как и манометр, барометр также измеряет атмосферное давление. По сути, барометр — это разновидность манометра с близким расположением конца. Однако барометры более ограничены по конструкции и функциям, чем манометры. Все барометры являются манометрами, но не все манометры являются барометрами.
Различия между манометрами и барометрами
- Форма и конструкция
Барометры
Как подразделение манометров, барометры имеют одну основную конструкцию: трубка с закрытым концом. В частности, традиционный барометр представляет собой стеклянную трубку с одним открытым концом и вакуумом на другом конце. На открытом конце атмосферные газы оказывают давление на жидкость внутри трубки. Эта жидкость, обычно ртуть, будет соответствовать высоте давления, оказываемого внешними газами, поскольку вакуум на закрытом конце трубки не вызывает изменения высоты ртути.
Закрытые барометры могут быть U-образными или колодезными. В колодезном барометре трубка с ртутью стоит вверх дном или перевернута в большом колодце с ртутью, так что закрытый конец с вакуумом является самой высокой точкой, а открытый конец подвешен в жидкости. Внешние газы давят на ртутный колодец, который расширяется в закрытой трубке.
Сегодня барометры также могут быть цифровыми или анероидными, что делает их портативными — традиционные стеклянные барометры нужно прикреплять к столу или оставлять стоять. Анероидные барометры, например, те, которые можно найти в автомобилях, могут иметь цифровой или часовой интерфейс. Эти барометры имеют ряд ячеек, заполненных воздухом, которые поднимаются в зависимости от атмосферного давления. При этом рычаги, прикрепленные к ячейкам, тянут за собой, меняя циферблат на интерфейсе барометра.
Манометры
Манометры могут быть открытыми, закрытыми или цифровыми. Манометр открытого типа заполняется жидкостью, например, водой или ртутью, а трубка имеет U-образную форму. Обе вершины U-образной трубки могут быть открыты, чтобы атмосферные газы оказывали давление на каждую сторону. Открытые манометры не обязательно должны иметь трубки одинакового размера, они могут даже иметь колодец на одном конце.
В дополнение к простому U-образному манометру с открытым концом, многие манометры имеют колбу или другое приспособление на одном конце, которое заполнено газом высокого давления. Этот газ оказывает давление на свой конец трубки, в то время как атмосферные газы делают то же самое на другом конце. Поэтому манометры могут измерять различные виды газообразного давления.
Другим более точным типом манометра является манометр с наклонной трубкой. Это манометр открытого типа, который обычно наклонен на 1-дюймовом вертикальном подъеме, с колодцем на нижнем конце. Наклон позволяет более точно измерять низкие давления.
В манометре закрытого типа один конец манометра присоединен к газу высокого давления, а на другом, вместо того чтобы быть открытым для воздуха, находится вакуум газа. Барометры также выполняют эту функцию, но измеряют только атмосферные газы.
Барометры
Барометры обычно заполнены ртутью. Для этого требуется тяжелая жидкость, либо барометр должен быть очень высоким, чтобы показывать относительно большие изменения атмосферного давления. В цифровом или анероидном барометре жидкость отсутствует — вместо нее имеются ячейки воздуха.
Манометры
Как и барометры, стеклянные манометры обычно заполнены ртутью или другой тяжелой жидкостью. Однако манометры открытого типа могут быть заполнены и более легкими жидкостями, которые могут показывать меньшие изменения давления. К таким жидкостям относятся вода, масло, бромиды и бензолы. Использование воды или масла позволяет устранить проблемы, связанные с ртутью, такие как отравление и токсичность.
Барометры
Считывание показаний ртутного барометра относительно простое. Поскольку открытый конец является единственной стороной, влияющей на высоту ртути, пользователю нужно просто прочитать высоту, отмеченную на закрытом вакуумном конце. Это должно дать значение атмосферного давления в миллиметрах или дюймах, которое можно перевести в торры. (Например, типичное атмосферное давление на высоте уровня моря на ртутном барометре должно составлять 760 мм рт. ст. или миллиметров ртути).
Манометры
Атмосферное давление в манометре открытого типа определяется по разности высот жидкости в каждом рукаве трубки. В манометре открытого типа с атмосферным газом с обеих сторон разница высот рассчитывается в миллиметрах или дюймах, которые можно перевести в гектопаскали.
Если манометр открыт с одного конца и к тому же присоединен к газу высокого давления, необходимо учитывать, в каком рукаве больше жидкости. Если на стороне, открытой для воздуха, больше жидкости, то газ высокого давления оказывает большее усилие, и его высоту следует прибавить к атмосферному давлению. Если же все наоборот, то высоту следует вычесть из атмосферного давления. Это даст значение давления, оказываемого газом высокого давления.
Если манометр закрыт с одного конца (создавая вакуум) и присоединен к газу высокого давления, то, как и в барометре, давление будет равно высоте закрытого плеча.
Барометры
Замкнутый вакуум барометра особенно хорош для измерения атмосферного давления. Это сделало ртутный барометр традиционным инструментом для прогнозирования погоды и метеорологии — областей, которые зависят от изменений атмосферного давления для предсказания погодных условий.
Манометры
Другие типы манометров, помимо барометров, могут использоваться для измерения давления как ниже, так и выше атмосферного. Прикрепив к манометру колбу или другое устройство с газом высокого давления, можно рассчитать давление этого газа. Однако в некоторых случаях для измерения базового атмосферного давления все же может потребоваться барометр.