McLeod trykmåler

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. maj 2020; verifikation kræver 1 redigering .

McLeod kompressionsmåleren er en enhed til måling af lavt tryk , blev udviklet i 1890 . Anordningens funktion er baseret på måling af højden af en gassøjle komprimeret af kviksølv i en kapillar med kendt tværsnit.

Måling af tryk med en McLeod-trykmåler

Trykmåling ved hjælp af et manometer udføres som følger:

Ved at udvide tanken med fleksible vægge renses rørene 1, 2 og 3 fuldstændigt for kviksølv, hvorved modtageren V forbindes med det undersøgte volumen V x .
Ved at komprimere det nederste reservoir fyldes systemet derefter med kviksølv, indtil niveauet af kviksølv i kapillar 2 falder sammen med den øvre ende af kapillar 1. Samtidig forbliver en kolonne af komprimeret gas i 1.
Under fremstillingen kalibreres enheden, og en skala påføres ved siden af røret, hvorpå du direkte kan aflæse trykaflæsningen i torr eller andre enheder.

Det er vigtigt at bemærke, at manometeret er designet til at måle gastryk under isotermiske forhold, så processen med at fylde manometeret og efterfølgende kompression af gassen i målekapillæren 1 bør udføres så langsomt som muligt .

Røret 3 er sædvanligvis lavet meget bredere end kapillærerne 1 og 2 for at lette indtrængning af gas fra det undersøgte system ind i modtageren.

Arbejdsformel

Vi præsenterer udledningen af formlen for at finde trykket i et volumen langs højden : $V_{x}$ $h$

Gastrykket i kapillar 1 før kompression er lig med det målte tryk efter kompression: $s$

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

På samme tid, da processen med gaskompression er isotermisk, baseret på Boyle-Mariotte-loven :

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

Ud fra dette kan vi udtrykke det ønskede tryk:

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

På grund af det faktum, at volumenet af gas i kapillæren er meget mindre end volumenet af modtageren, kan formlen konverteres til følgende omtrentlige form:

$p=Ch^{2}$ ,

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

C er enhedskonstanten. For at måle mere end det mindst mulige tryk ved en konstant højde af gassøjlen i kapillar 1 er det naturligvis nødvendigt at øge volumenet af modtageren og reducere kapillærens radius.

Anvendelse af McLeod-trykmåleren

Den praktiske brug af enheden er vanskelig på grund af kompleksiteten, besværet og langsomheden ved at arbejde med den, såvel som umuligheden af serieproduktion. Trykmålere fremstilles og kalibreres stykke for stykke, mens værdien af instrumentkonstanten varierer for hvert enkelt tilfælde. Derfor bruges McLeod-trykmåleren kun som referenceinstrument til kalibrering af serielle trykmålere og vakuummålere . Fordelen ved McLeod-manometeret er målemetodens absoluthed, da højden af kolonnen af komprimeret gas, alt andet lige, er direkte relateret til dens tryk. Enhedens skalagrænse er begrænset af muligheden for at rense arbejdsvolumenet fra gas (med dens stigning øges mængden af kviksølv, der bruges i enheden kraftigt), diameteren af kapillæren (hvis kapillæren er for smal, klæber kviksølv til dens vægge), muligheden for at måle gassøjlen, og i de bedste praktiske prøver er omkring 10 −5 Torr .