McLeod tryckmätare

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 1 maj 2020; verifiering kräver 1 redigering .

McLeod kompressionsmätare är en anordning för att mäta låga tryck , utvecklades 1890 . Anordningens funktion är baserad på att mäta höjden av en gaspelare komprimerad av kvicksilver i en kapillär med känt tvärsnitt.

Mätning av tryck med en McLeod-tryckmätare

Tryckmätning med en manometer utförs enligt följande:

Genom att expandera tanken med flexibla väggar rengörs rören 1, 2 och 3 helt från kvicksilver, vilket förbinder mottagaren V med den volym som studeras V x .
Sedan, genom att komprimera den nedre behållaren, fylls systemet med kvicksilver tills kvicksilvernivån i kapillär 2 sammanfaller med den övre änden av kapillär 1. Samtidigt finns en kolonn av komprimerad gas kvar i 1.
Under tillverkningen kalibreras enheten, och en skala appliceras bredvid röret, på vilken du direkt kan avläsa tryckavläsningen i torr eller andra enheter.

Det är viktigt att notera att tryckmätaren är utformad för att mäta gastryck under isotermiska förhållanden, så processen att fylla tryckmätaren och efterföljande komprimering av gasen i mätkapillären 1 bör utföras så långsamt som möjligt .

Röret 3 är vanligtvis gjort mycket bredare än kapillärerna 1 och 2 för att underlätta inträngningen av gas från det undersökta systemet in i mottagaren.

Arbetsformel

Vi presenterar härledningen av formeln för att hitta trycket i en volym längs höjden : $V_{x}$ $h$

Gastrycket i kapillär 1 före kompression är lika med det uppmätta trycket efter kompression: $sid$

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

Samtidigt, eftersom processen för gaskompression är isotermisk, baserad på Boyle-Mariottes lag :

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

Från detta kan vi uttrycka det önskade trycket:

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

På grund av det faktum att volymen av gas i kapillären är mycket mindre än volymen på mottagaren, kan formeln konverteras till följande ungefärliga form:

$p=Ch^{2}$ ,

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

C är enhetskonstanten. För att mäta mer än det minsta möjliga trycket vid en konstant höjd av gaskolonnen i kapillären 1 är det uppenbarligen nödvändigt att öka volymen på mottagaren och minska kapillärens radie.

Tillämpning av McLeod-tryckmätaren

Den praktiska användningen av enheten är svår på grund av komplexiteten, besväret och långsamheten att arbeta med den, såväl som omöjligheten av massproduktion. Manometer tillverkas och kalibreras bit för bit, medan värdet på instrumentkonstanten varierar för varje tillfälle. Därför används McLeod-tryckmätaren endast som ett referensinstrument för att kalibrera seriella tryckmätare och vakuummätare . Fördelen med McLeod-manometern är mätmetodens absoluthet, eftersom höjden på kolumnen av komprimerad gas, allt annat lika, är direkt relaterad till dess tryck. Anordningens skalgräns begränsas av möjligheten att rengöra arbetsvolymen från gas (med dess ökning ökar mängden kvicksilver som används i enheten kraftigt), kapillärens diameter (om kapillären är för smal, fastnar kvicksilver till dess väggar), möjligheten att mäta gaskolonnen, och i de bästa praktiska exemplaren är cirka 10 −5 Torr .