气体压力计是一种用于测量气体压力的装置。压力计可以是闭管式或开管式的,可以使用水、水银或其他液体来测量压力。最简单的实验室气体压力计由一根U形玻璃或塑料管组成,一端连接到加压气体的容器上,另一端部分填充液体。数字式压力计也有出售,广泛用于检查家用电器的气体压力。
加压的气体对其容器施加了一个力。例如,一个气球在被吹起时将被拉伸--内部空气压力变得大于外部空气压力,并迫使气球的弹性材料向外延伸。气体压力计利用这一原理来测量容器中的气体对大气压力或真空的压力。
开管式气体压力计由一个充满加压气体的容器组成,并与U形管的一端相连,U形管的另一端是开放的。管子离气体容器最远的一侧标有测量用的标记。液态水银或水被用来填充U型管的底部部分。
如果气体和大气之间存在压力差,U型管中的液体将被强迫向一个方向移动。例如,如果容器中的气体压力高于大气压力,液体就会沿着U型管被压到远离容器的地方。它将沿着校准的标记向开口端上升,提供一个可以用来推断气体压力的测量值。如果大气压力较大,该压力将迫使液体朝向容器,导致液面沿校准标记下降。
由于大气压力和气体压力都作用于管内的液体,因此在求出所含气体的压力时,必须将两者都考虑进去。当气体压力大于大气压力时,气体不仅把对面管子里的液体往上推,而且还把上面的空气也往上推。这意味着在测量液体的高度时必须加上大气压力,以获得真正的气体压力。如果气体压力低于大气压力,则情况正好相反:从大气压力中减去高度测量值,即可得到真正的气体压力。
闭管式压力计使用同样的设置,但其封闭端保持真空,而不是对空气开放。这种类型的气体压力计避免了大气压力的问题。由于没有其他压力源作用于管子的另一端,液体的高度完全由所含气体的压力决定。气体将迫使液体沿着管子向上移动一定距离,进入真空状态,此时可以读取压力。
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