المانومتر أو ما يسمى مقياس الضغط ، ميزان الضغط هو جهاز يستخدم في قياس ضغط البخار والغاز والماء ، المانومتر يأخذ شكل الحرف اللاتيني ( u ) ، وعند القياس إذا كان ضغط الغاز أكبر من الضغط الجوي ، يرتفع السائل داخل المكان المعرض للهواء ، ويمكن قياس الفروق بين الارتفاع لإيجاد ضغط السائل ، وفي التقرير التالي نقدم لكم شرح تركيب المانومتر . [1]
شرح تركيب المانومتر
تتعدد أجهزة المانومتر ، ويعتبر أقرب نوع منها هو الشكل الذي يأخذ الحرف اللاتيني u ، وتكون نهايته مفتوحة ، ومنها المانومتر المائي و المانومتر الزئبقي ، حيث يحتوي الأنبوب على سائل الزئبق والذي يملأ قاع الأنبوب ، ويرتفع السائل داخل الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم الجهاز بتوصيل أحد ذراعي المانومتر بالغاز المراد قياسه ، وتظل الذراع الأخرى مفتوحة في الغلاف الجوي ، وهذه الطريقة يتم فيها تعرض السائل ضغط الغاز داخل أحد الذراعين وإلى الغلاف الجوي من الناحية الأخرى .
وإذا كان ضغط الغاز أكبر من الضغط الجوي يقوم السائل بالارتفاع داخل الذراع المفتوحة أو المعرضة للهواء ، كما يمكن قياس الفروق بين الارتفاع لإيجاد ضغط السائل ، والذي يساوي ناتج ضرب الفروق بين الارتفاعين في كمية السائل ، ويصبح ضغط الغاز مساوياً لحاصل جمع السائل والضغط الجوي.
وفي بعض المانومترات ، يتم إفراغ الهواء من إحدى أذرع الأنبوبة ويتم إغلاق الذراع الأخرى ، وهذه العملية يتم فيها التخلص من الحاجات إلى التعديلات عن التغير في الضغط الجوي .
والفروق بين مستويات السائل في الأذرع ، يقوم بتوضيحها ضغط الغاز ، ويتم قياس ضغط الغاز بوحدات تقابل ارتفاع السائل .
ويعمل المانومتر بطريقة ربط زنبرك إلى مؤشر يمكنه التحرك امام مقياس مدرج ، ويظهر في قراءات الضغط التي تقع عليه ، ويستخدم المانومتر الفيزيائيين والأطباء في أجهزة قياس ضغط الدم .
انواع المانومتر
تتعدد أنواع مقاييس الضغط ، حيث يتم استخدام المانومتر السائل لقياس ضغط عمود السائل ، ويوجد أجهزة الربيع القادرة على قياس القوة المطبقة ، وفي هذه يتم قياس الضغط بالتوازن مع قوة تشوه الربيع .
ويعتبر الأقل شعبية في المانومتر هو ضغط المكبس ، حيث يقابل الضغط التي يتم قياسه من قبل مكبس الجهاز .[2]
مانومتر المائي ويكون السائل المستخدم فيه الماء .
مانومتر زئبقي ويكون السائل المستخدم هو الزئبق .
ووفقا لظروف الاستخدام ، يمكن تصنيع بعض الأجهزة التالية :
التقنية والتي تستخدم للأغراض العامة للأجهزة .
السيطرة والتي صممت للتحقق من المعدات المثبتة .
ونموذج لأدوات القياس والاختبارات ، والتي تتطلب زيادة الدقة .
ويمكننا تقسيم المانومترات إلى حساسية العنصر ودرجة الدقة ، وعلى سبيل المثال ، ووفقاً لوحدات الدقة ، المانومتر هي : 0.15 ، 0.25 ، 0.4 ، 0.6 ، 1 ، 1.5 ، 2.5 ، 4. هنا يحدد الرقم دقة الجهاز ، وكلما كان أقل ، كلما كان الجهاز أفضل .
وتكون المانومترات مخصصة لقياس الضغط الزائد ، ويستند مبدأ القياس المانومترات على استخدام زنبرك خاص ، ويتأثر تحت تأثير الضغط ، و يمكننا تحديد قيمة تشوه عنصر الاستشعار بواسطة جهاز القراءة ، والذي يحتوي على مقياس تدريجي ، ويعتبر العنصر الحساس في المانومترات ، هو أنبوب بوردون .
ويوجد بعض العناصر الأخرى ، هو الغشاء المموج المسطح الشكل ، شكله ربيع أنبوبي ، ومتعدد الأدوار ، يأخذ شكل هارمونيكا ، ولكن فعاليتها متساوية .
ويعتبر الأكثر شيوعاً هو مقياس المانومترات ، والتي تستخدم لنشاط قياس الضغط في نطاق 0.6-1600 kgf / cm2.
وكما ذكرنا أن المانومترات تتركب من أنبوبة زجاجية الشكل ، يوجد بها نسبة من سائل الزئبق أو الماء ، ذو كثافة محددة ، وتتصل إحدى شعبتيه بمستودع الغاز والمراد قياس الضغط فيه ، وتكون الأخرى معرضة للهواء ، وتكمن فكرة عمله عندما نقوم بالضغط على جميع النقاط الواقعة في مستوى أفقي محدد ومعين ، في وجود سائل متجانس يكون متساوياً ، ونقوم باستخدامها عند قياس ضغط غاز محبوس ، وقياس الفروق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوي .
مثال على المانومترات
نقدم لكم مثال على كيفية استخدام المانومترات وحسابها :
احسب الضغط الناشئ عن غاز عند توصيله بـ مانومتر بوحدات cm Hg ، bar إذا كان سطح الزئبق في الفرع الخالص منخفض عن الفرع المتصل بالمستودع بمقدار 20 cm :
وتكون الإجابة :
P = Pa – h = 76 – 20 = 56 cm Hg
=(56 × 1.013) / 76 = 0.7464 bar
العلاقة بين البارومتر والمانومتر
يخلط الجميع بين البارومتر و المانومترات ، ولكن يوجد فروق بينهما وهي :
المانومتر هو جهاز يتم استخدامه في قياس ضغط البخار أو الغاز أو الماء ، وتتعدد أنواع المانومترات ، منها الشكل اللاتيني ذو النهاية المفتوحة ، ويحتوي على سائل وهو الزئبق الذي يمتلئ في القاع ، ويرتفع داخل ذراع الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم المانومتر بتوصيل أحد الذراعين بالغاز المراد قياسها .
البارومتر هو جهاز لقياس الضغط الجوي ، و تستخدمه مراكز الأرصاد الجوية حتى لمعرفة التغير في ضغط الهواء ، والتي تعني أنه سوف يحدث تغييرات في ضغط الهواء ، ويستخدم البارومتر لقياس الارتفاعات المختلفة ، حيث تقل نسبة الضغط الجوي ، كلما زاد الارتفاع .
ويقوم البارومتر لقياس الضغط الجوي بالمليمتر الزئبقي ، أو وحدة القياس التي تسمى البار ، والتي تنقسم إلى مليبار ، ويعتبر البار وحدة ضغط في النظام المتري ، وعند المقارنة بين قياسات الضغط المأخوذة عند الارتفاعات ، يقوم العلماء بتحويل القياسات إلى القيمة التي تساوي الصفر المئوي .
شرح تركيب المانومتر
تتعدد أجهزة المانومتر ، ويعتبر أقرب نوع منها هو الشكل الذي يأخذ الحرف اللاتيني u ، وتكون نهايته مفتوحة ، ومنها المانومتر المائي و المانومتر الزئبقي ، حيث يحتوي الأنبوب على سائل الزئبق والذي يملأ قاع الأنبوب ، ويرتفع السائل داخل الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم الجهاز بتوصيل أحد ذراعي المانومتر بالغاز المراد قياسه ، وتظل الذراع الأخرى مفتوحة في الغلاف الجوي ، وهذه الطريقة يتم فيها تعرض السائل ضغط الغاز داخل أحد الذراعين وإلى الغلاف الجوي من الناحية الأخرى .
وإذا كان ضغط الغاز أكبر من الضغط الجوي يقوم السائل بالارتفاع داخل الذراع المفتوحة أو المعرضة للهواء ، كما يمكن قياس الفروق بين الارتفاع لإيجاد ضغط السائل ، والذي يساوي ناتج ضرب الفروق بين الارتفاعين في كمية السائل ، ويصبح ضغط الغاز مساوياً لحاصل جمع السائل والضغط الجوي.
وفي بعض المانومترات ، يتم إفراغ الهواء من إحدى أذرع الأنبوبة ويتم إغلاق الذراع الأخرى ، وهذه العملية يتم فيها التخلص من الحاجات إلى التعديلات عن التغير في الضغط الجوي .
والفروق بين مستويات السائل في الأذرع ، يقوم بتوضيحها ضغط الغاز ، ويتم قياس ضغط الغاز بوحدات تقابل ارتفاع السائل .
ويعمل المانومتر بطريقة ربط زنبرك إلى مؤشر يمكنه التحرك امام مقياس مدرج ، ويظهر في قراءات الضغط التي تقع عليه ، ويستخدم المانومتر الفيزيائيين والأطباء في أجهزة قياس ضغط الدم .
انواع المانومتر
تتعدد أنواع مقاييس الضغط ، حيث يتم استخدام المانومتر السائل لقياس ضغط عمود السائل ، ويوجد أجهزة الربيع القادرة على قياس القوة المطبقة ، وفي هذه يتم قياس الضغط بالتوازن مع قوة تشوه الربيع .
ويعتبر الأقل شعبية في المانومتر هو ضغط المكبس ، حيث يقابل الضغط التي يتم قياسه من قبل مكبس الجهاز .[2]
مانومتر المائي ويكون السائل المستخدم فيه الماء .
مانومتر زئبقي ويكون السائل المستخدم هو الزئبق .
ووفقا لظروف الاستخدام ، يمكن تصنيع بعض الأجهزة التالية :
التقنية والتي تستخدم للأغراض العامة للأجهزة .
السيطرة والتي صممت للتحقق من المعدات المثبتة .
ونموذج لأدوات القياس والاختبارات ، والتي تتطلب زيادة الدقة .
ويمكننا تقسيم المانومترات إلى حساسية العنصر ودرجة الدقة ، وعلى سبيل المثال ، ووفقاً لوحدات الدقة ، المانومتر هي : 0.15 ، 0.25 ، 0.4 ، 0.6 ، 1 ، 1.5 ، 2.5 ، 4. هنا يحدد الرقم دقة الجهاز ، وكلما كان أقل ، كلما كان الجهاز أفضل .
وتكون المانومترات مخصصة لقياس الضغط الزائد ، ويستند مبدأ القياس المانومترات على استخدام زنبرك خاص ، ويتأثر تحت تأثير الضغط ، و يمكننا تحديد قيمة تشوه عنصر الاستشعار بواسطة جهاز القراءة ، والذي يحتوي على مقياس تدريجي ، ويعتبر العنصر الحساس في المانومترات ، هو أنبوب بوردون .
ويوجد بعض العناصر الأخرى ، هو الغشاء المموج المسطح الشكل ، شكله ربيع أنبوبي ، ومتعدد الأدوار ، يأخذ شكل هارمونيكا ، ولكن فعاليتها متساوية .
ويعتبر الأكثر شيوعاً هو مقياس المانومترات ، والتي تستخدم لنشاط قياس الضغط في نطاق 0.6-1600 kgf / cm2.
وكما ذكرنا أن المانومترات تتركب من أنبوبة زجاجية الشكل ، يوجد بها نسبة من سائل الزئبق أو الماء ، ذو كثافة محددة ، وتتصل إحدى شعبتيه بمستودع الغاز والمراد قياس الضغط فيه ، وتكون الأخرى معرضة للهواء ، وتكمن فكرة عمله عندما نقوم بالضغط على جميع النقاط الواقعة في مستوى أفقي محدد ومعين ، في وجود سائل متجانس يكون متساوياً ، ونقوم باستخدامها عند قياس ضغط غاز محبوس ، وقياس الفروق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوي .
مثال على المانومترات
نقدم لكم مثال على كيفية استخدام المانومترات وحسابها :
احسب الضغط الناشئ عن غاز عند توصيله بـ مانومتر بوحدات cm Hg ، bar إذا كان سطح الزئبق في الفرع الخالص منخفض عن الفرع المتصل بالمستودع بمقدار 20 cm :
وتكون الإجابة :
P = Pa – h = 76 – 20 = 56 cm Hg
=(56 × 1.013) / 76 = 0.7464 bar
العلاقة بين البارومتر والمانومتر
يخلط الجميع بين البارومتر و المانومترات ، ولكن يوجد فروق بينهما وهي :
المانومتر هو جهاز يتم استخدامه في قياس ضغط البخار أو الغاز أو الماء ، وتتعدد أنواع المانومترات ، منها الشكل اللاتيني ذو النهاية المفتوحة ، ويحتوي على سائل وهو الزئبق الذي يمتلئ في القاع ، ويرتفع داخل ذراع الأنبوب ، ويقوم الشخص الذي يستخدم المانومتر بتوصيل أحد الذراعين بالغاز المراد قياسها .
البارومتر هو جهاز لقياس الضغط الجوي ، و تستخدمه مراكز الأرصاد الجوية حتى لمعرفة التغير في ضغط الهواء ، والتي تعني أنه سوف يحدث تغييرات في ضغط الهواء ، ويستخدم البارومتر لقياس الارتفاعات المختلفة ، حيث تقل نسبة الضغط الجوي ، كلما زاد الارتفاع .
ويقوم البارومتر لقياس الضغط الجوي بالمليمتر الزئبقي ، أو وحدة القياس التي تسمى البار ، والتي تنقسم إلى مليبار ، ويعتبر البار وحدة ضغط في النظام المتري ، وعند المقارنة بين قياسات الضغط المأخوذة عند الارتفاعات ، يقوم العلماء بتحويل القياسات إلى القيمة التي تساوي الصفر المئوي .
