Манометрлер

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ

БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ

Тақырыбы: МАНОМЕТРЛЕР

М А З М Ұ Н Ы

I. Кіріспе

II. НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. Манометрлер түрлері және атқаратын қызметі

2. Ашық сұйықтық манометр және жұмыс істеу принципі

3. Металл манометрдің құрылысы және жұмыс істеу принципі

4. Пито-түтікшелі және зонд-түтікшелі микроманометр

III. Қорытынды

IV. Әдебиеттер

Кіріспе

Біз оппа қармен жүрсек, омбылап жүре алмай қоямыз. Ал аяғымызға шаңғы байлап алсақ, сол жаңағы аяғымыз кіріп кеткен қардың бетімен зырқырай емін-еркін жүйткіп жүре аламыз. Қысқасы, шаңғы таққанда қарға батпаймыз (1-сурет) .

Тәжірибе жасайық. 2-суретте көрсетілгендей сыртқы пішіні әр түрлі бірақ салмақтары өзара тең (1 кг) екі гир аламыз. Сонан соң өзара бірдей екі тақтайша алып, ол тақтайшалардың аяқтары міндетін атқаратын төрт-төрттен шеге қоямыз. Тақтайшамыз шегеаяқшалары бар үстелшеге айналады. Содан кейін оларды қорапта тұрған құм үстіне қатар-қатар тізіп орналастырамыз. Енді осы үстелшелерге жаңағы әр пішінді гирлерді бір-бірден қоямыз. Сонда бірінші гир қойылған үстелше құмға бірден тереңірек кіріп кетеді, ал екінші үстелше құмға аз кіреді, өйткені екінші үстелдегі гир жалпақ пішінді.

Құмға бір үстелшені шалқасынан жатқызып, оның үстіне 1 кг гірді қояды. Шалқасынан жатқан үстелше құмға болар-болмас та батпайды. Енді сол үстелшені құмға аяғынан тұрғызып қойып, үстіне жаңағы 1 кг гірді қойса, бұл жолы үстелше аяқтары құмға терең түбіне дейін кіріп кетеді. Бұл бір күш аймақтары екі түрлі ауданға екі түрлі әсер етеді деген сөз. Олай болса, белгілі бір ауданға белгілі бір күш түсті деу сол ауданның әрбір бөлігіне келетін күш шамасын анықтап бере алмайды.

Қысқасы, күш әсерінің нәтижесі оның өзінің сандық шамасына ғана байланысты емес, ол сол күш түсетін аудан мөлшеріне тікелей байланысты. Аудан бірлігіне қатысты күш ұғымы жалпылама ұғым болып қалғандықтан, жаңа ұғым - қысымды енгіземіз. Белгілі бір аудан бетіне тіке түсірілген күштің сол аудан бірлігіне келетін шамасын қысым деп атайды. Сонымен

Қысымды формула түрінде жазуға болады. Ол үшін әрбір физикалық шамаларды жеке әріптермен белгілеу керек. Сонымен, қысымды р әрпімен, күшті Ғ әрпімен, ауданды S әрпімен белгілесек, онда қысым формула түрінде былай жазылады:

Қысымның өлшем бірлігіне 1 м ² ауданға 1 Н күш түскенде туатын қысым шамасы алынған. Бұл 1 м ² ауданға 1 Н күш түскенде туатын қысымды паскаль деп атайды. Қысымның осы атауы француздың әйгілі ғалымы Блез Паскальдің құрметіне қойылған. Паскаль - қысқаша Па деп жазылады. Сонымен, 1 Па = 1 Н/ м ² . Паскальдің гектопаскаль, килопаскаль дейтін үлкен мәнді түрлері де бар: 1 гПа = 100 Па; 1 кПа = 1000 Па.

Қысымның паскальдан басқа техникалық өлшем бірлігі де бар. Ол бір шаршы сантиметрге 1 кг күш түскенде туатын қысым. Техникалық бірліктерді дұрыс ұғыну үшін техникалық бірліктермен алынған танымал денелердің түсіретін қысымын мысалға келтірелік. Орта салмақты адамның тудыратын қысымы 0, 5 кг/см ² , ал ат 1, 4 кг/см ² қысым түсіреді екен. Кәдімгі инені салмағымен шанша салғанның өзінде де ол ең үлкен экскаватордан да, алып мұз жарғыш кемеден де мыңдаған есе көп қысым түсіреді. Себебі ине ұшының ауданы 0, 1 см ² , ал оған түсірілген болар-болмас күш соншалықты көп қысым тудырады. Оған берілген күшті 0, 1 кг, 1 кг, 10 г, 100 г деп есептеп, оның бір шаршы сантиметрге түсіретін қысымын анықтап көрген абзал.

Молекулалық физика дегеніміз физиканың, заттың құрылысымен қасиеттерін молекула-кинетикалық деп аталатын тұрғыдан зерттейтін физиканың бөлімі болып табылады. Бұл тұрғыдан алғанды, қатты, сұйық және газ күйінде кездесетін кез келген дене өте кішкентай дербес бөлшектердің - молеклалардың үлкен жиынтығынан тұрады. Кез келген заттың молекулалары қалыптасқан бағыты жоқ, ретсіз, хаосты қозғалыста болады. Оның интенсивтігі заттың температурасына байланысты болады.

Қабырғаға газ тарапынан әсер ететін күш оның бетінің ауданына байланысты қабырға бетінің бірлігіне түсірілетін күшті P = F / S қысым дейді.

Атмосфералық қысымнан жоғары не төмен қысымды өлшеу үшін манометрлер (гректің манос - сирек, тығыз емес, метрео - өлшейтін деген сөзден шыққан) деген приборлар қолданылады.

Манометр түрлері осы жұмыстың негізгі бөлімінде қарастырылған.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. Манометрлердің түрлері және атқаратын қызметі

Атмосфералық қысымнан жоғары, не төмен қысымды өлшеуге арналған приборларды манометр деп аталады. Олардың келесі түрлері болады: түтікшелі манометр, сұйықтықты - пішінді манометрлер, Мак-Лаодтың компресиондық манометрі, манометрлік шамдар, термобулы манометр, металл манометрлер.

Түтікшелі манометр - жоғарлатылған және жоғарғы қысымды өлшеуге арналған кең таралған манометрлердің бірі.

Ол доға тәрізді майысқан құбырдан тұрады. Қысым жоғарлаған кезде құбыр пішінін өзгертіп, сектордың орны ауысады да, ол өз кезегінде бағыттағыш - стрелканы да ауыстырады. Осылайша, бұл деформациялық манометр. Деформациялық манометрге мембраналық және сильфондық манометрлер де жатады. Сильфондық манометр - өте сезімтал және өлшеудің аса ірі диапазонына ие.

Манометрлердің айырмашылықты және абсолютті болатындығын айта кеткен дұрыс. Абсолюттік деформациялық манометрлердің принципі бойынша барометр-анероид жасалған. Ол мембраналық, сондай-ақ сильфондық та болуы мүмкін.

Жер бетінен көтерілген сайын ауа қысымының төмендей беретіндігіне сәйкес, абсолюттік манометрді биіктікті өлшеуге де қолдануға болады.

Өте үлкен қысымдарды (3*10 ³ Па-ға дейін, яғни 30 мың атм) өлшеу үшін манганинді манометрді, манганинді сымы бар катушка қолданылады.

Сұйықтықты - пішінді монометрлердің жұмысы өлшеніп жатқан газ қысымын сұйықтықтың қысымына теңестіруге негізделген (сынап, су т. б. ) қысымды формуласы арқылы табады. Һ-тың көлемі белгіленген жағдайларда сол жердегі еркін құлаудың жылдамдығына байланысты болатындығын айта кеткен жөн. Мұндай манометр барлық жағдайларда паскаль арқылы өлшенбейді. Көп уақыттарда қысымды берілген сұйықтың баған биіктігінің бірлігі арқылы өлшеген қолайлы болады, яғни сынап бағанының миллиметрі (1 мм сынап бағанасы = 133, 3 Па) .

Егер деңгейлердің айырмашылығы кішкентай болса, онда нақты түрде санау қиынға түседі. Манометрді қисайтуға болады. Онда деңгейлердің айырмашылықтары көлденеңнен сақталады, бірақ тек қисайған жағдайында

болады және кішкентай бұрыштары арқылы ұзындығын өлшеген оңай.

Қысым 1 мм сынап бағанасынан төмен болған кезде деңгейлердің айырмашылығын өлшеу өте қиын болады, өлшеуге келмейді деп те айтуға болады. Бірақ зерттелініп отырған газды сықса, белгілі рет оның қысымын төмендету яғни қысым қаншаға өссе, соншаға оның көлемін азайтса, онда оны - типтес манометр арқылы айқындауға болады.

Бұл ой Мак-Лаоданың компресиондық манометрі жұмысының негізінде жатыр. Ыдысты көтерген кезде сынап тройникке кіреді де, оны жауып, шардағы газды сыға бастайды.

Сынапта сол жақтағы түтіктеде капиллярдың жоғарғы жағының соңына дейін жететіндей етіп көтереді. Оның ішінде көп рет сығылған газ болғандықтан капиллярдың көлемінің соңына жетпейді. Бойль-Мариот заңы бойынша осы сығылған газдың қысымы

немесе ,

мұндағы V ₀ - шар мен капиллярдың көлемі, d - капиллярдың диаметрі, Н - мм сынап бағанасымен өлшенетін қысым. Сонымен ізделініп отырған

Компрессионды манометрлермен жұмыс істеудің басқа да әдісі бар:

1. Капиллярында сынапты белгілінген жерге дейін жеткізсек, онда ∆һ деңгейінің айырмашылығы Н-пен сызықты байланыста болады.

Капиллярлы құбылыстарды ескермес үшін бір капиллярдағы сынаптың деңгейін тура сондай екінші капиллярдағы сынаптың деңгейімен салыстырады.

2. Капилляр кең түтікшемен байланыстырылады.

Мак-Лаодтың манометрі тым үлкен болғандықтан, оны қолдану өте ыңғайсыз, арақашықтықтағы өлшемдерді өлшеуге қалыртастырылмаған. Бірақ оның көрсеткіштері газдың құрамына байланыссыз болғандықтан, ол - бағалы. Сондықтан қазіргі кезде оны басқа манометрлер - вакумметрлерді өлшеуде бақылаушы прибор ретінде қолданады.

Практикада эликтрикалық шығуы бар шағын манометрлер - манометрлік шамдар қолданылады. Қарапайым, яғни жылулық жағдайларында оның қысымына қарағандағы газдың жылу өткізгіштігіне тәуелділігіне пайдаланылады. Тұрақты ток күші кезінде қызу жіптері тек жылуөткізгіштікке ғана тәуелді болады. Оны көпірдің (мост) схемасына қоса отырып, температурасын жіптің кедергісі арқылы өлшеуге болады. Көбінесе терможұп қолданылады, ал ЭҚК микровольтметрмен өлшейді. Термобулы манометр осылай құрылған. Ол тек қысым облысында ғана жұмыс істей алады (Р ₂ = 10 Па-дан Р ₁ = 10 ^-1 Па-ға дейін), себебі газдың жылу өткізгіштігі тек осы облыста ғана қысымға байланысты болады.

Тереңірек вакуумдарды өлшеу үшін иондық шамдар қолданылады. Олар анодтың ролін ерекше атқарады. Оның артында теріс потенциалды - коллектор орналасқан. Электрондар катодтан шығып, анод - торына қарай талпынады, бірақ инертті түрде одан секіріп өтеді де оның жанынан тербеліс жасап өтеді. Бұның арқасында олардың газ молекулаларымен соқтығысуы мүмкін. Соқтығысу кезінде иондану пайда болады. Ақыр соңында электрондар торға түседі, ал оң иондар коллектор болып жиналады, сосын онда тоу пайда болады. Бұл ток микроамперметрмен өлшенеді. Ток күші газ молекуласы көлемінің бірліктеріне тәуелді, яғни қысымға тәуелді болады. Ионданған шам 10 ^-1 - 10 ^-6 Па қысым облысында жұмыс істейді.

Ионданған шамның кемшіілігі газ жіберетін және вакуумды бұзатын - қызу катод. Бұл жетіспеушілік магнитті электроразрядты манометрде жойылған, мұнда катод суық болып қалады. Электрондар автоэлектронды эмиссияның арқасында пайда болады. Анод - катод тізбегіндегі ток күші қысымға байланысты, себебі көбіне ол ион сандары көлемінің бірлігімен анықталады. Мұндай манометрлердің өлшеу диапазоны 10 ² - 10 ^-4 Па.

Барлық уақытта газ қоспаларының қысымын білу жеткілікті болмайды. Көп уақыттарда әр қайсысын бөлек өлшеу керек болады, әр ыдыста қанша газ бар екені, яғни парциалды қысымдары қажет. Мұндай есептерді газоанализатордың көмегімен шешеді. Олар әр түрлі жүйелі болады, мұнда көп қолданылатын массалы - спектрометриялығын қарастырамыз.

Қарапайым массалы - спектрометрдегі лампада электрондар мен молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде пайда болған газ ионизациясы болады. Иондардың бір бөлігі лампаның тесігі арқылы электр өрісіне түседі, мұнда ол жылдамдатылады да жіңішке үйілмеге айналады. Иондардың жылдамдығын mv /2/ 2 = eu арқылы табуға болады. Мұндағы u - тездетілген кернеу. Сосын иондар магнитті өріске түседі. Ньютонның екінші заңы бойынша mv ² /R = evB. Осы екі қатынас арқылы радиус мынаған тең

Яғни, молекуланың массасына тәуелді болады. Магниттік өрістен шыққан кезде иондардың бір бөлігі коллектормен ұсталынады. Ток күші иондар санына пропорционал болады. В мен U-ді өзгертіп, коллекторға басқа иондарды жіберуге болады және олардың санын білуге болады. Осылай иондар санын бөлу спектр - графигін алады, яғни олардың массасынан да газдағы N молекулалар санын осылай табады.

2. Ашық сұйықты манометрдің құрылысы мен

жұмыс істеу принципі

Жоғарыда айтып кеткеніміздей егер ортаның қысымы атмосфералық қысымнан артық не кем болса, онда манометрлер қолданылатынды және олардың құрылысы әртүрлі. Соның түрінің бірі ашық сұйықты манометр болып есептеледі. Енді осы ашық сұйықты манометрдің құрылысы мен жұмыс істеу принципін қарастырайық (3-сурет) . Ол екі тармақты шыны түтіктен жасалады, түтікке қандай да бір сұйық құйылады. Сұйық екі тармақта да бір деңгейде тұрады, өйткені ыдыстың тармақтарында оның бетіне тек атмосфералық қысым ғана әсер етеді.

3-сурет

Бұл манометр қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін, оны дөңгелек қорабы бар резеңке түтікпен жалғастыруға болады, ол қораптың бір бетіне резеңке қапталған. Егер пленканы бармақпен сәл бассақ, сонда қораппен жалғасқан манометр тармағындағы сұйықтың деңгейі төмен түседі де, екінші тармағындағы сұйықтың деңгейі жоғары шеткеріледі. Паскаль заңы бойынша қысымның артуы манометрдің қораппен жалғасқан тармағындағы сұйыққа да беріледі. Сондықтан бұл тармақта сұйыққа түсетін қысым екінші тармақтағы қысымнан көбірек болады, ал екінші тармақтағы сұйыққа атмосфералық қысым әсер етеді.

Осы артық қысым күшінің әсерінен сұйық жылжып, орын ауыстыра бастайды; ауасы сығылған тармақтағы сұйық төмен түседі, екінші тармақтағы сұйық жоғары көтеріледі, сығылған ауаның артық қысымы манометрдің екінші тармағындағы сұйықтың артық бағанының қысымымен теңелгенде, сұйық тепе-теңдік қалыпқа келеді.

Пленка неғұрлым күштірек болса, соғұрлым сұйықтың артық бағаны биіктеу және соғұрлым оның қысымы көп болады, яғни, осы артық бағанның биіктігіне қарап қысым шамасының өзгерісін білуге болады.

3. Металл манометрдің құрылысы және

жұмыс істеу принципі

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.