Барометры измеряют так называемое абсолютное давление атмосферного воздуха. Это значит, что в пространстве, где находится барометр, давление именно такое, какое показывает прибор. Однако часто бывает нужно знать и так называемое относительное давление (например, по сравнению с атмосферным давлением). Для его измерения служат манометры.

На рисунке вы видите U-образный манометр с подкрашенной водой. Правый его конец сообщается с атмосферой. При помощи шланга к манометру присоединён сосуд, который в начале опыта тоже сообщается с атмосферой. При этом уровни воды в манометре находятся у черты 0 см. Затем, откачивая насосом воздух, уменьшают его давление в сосуде. При этом вода в манометре смещается. Выясним, почему это происходит.

В манометре на правую поверхность воды действует атмосферное давление, а на левую – меньшее давление. По причине неравенства давлений вода смещается в левую трубку. Сместившись, вода останавливается, значит давление слева от точки В равно давлению справа. Приравняем их:

p_{в сосуде} + r g h_лев = r g h_прав + p_атм

В левой части этого равенства записана сумма давления в сосуде и давления столба воды слева. В правой части этого же равенства записана сумма атмосферного давления и давления столба воды справа. Подставим значения и упростим равенство:

p_{в сосуде} + 1000 кг/м³ · 10 Н/кг · 50 см = 1000 кг/м³ · 10 Н/кг · 10 см + p_атм

p_{в сосуде} = p_атм – 4 кПа

Это равенство показывает, что относительно атмосферного давления, давление воздуха в сосуде на 4 кПа меньше. Это относительное значение давления мы узнали именно благодаря манометру.

1. Как понимать, что барометр показывает абсолютное давление?
2. Как понимать, что давление может быть относительным?
3. Из-за схожести с латинской буквой изображённый на рисунке манометр – ...
4. U-образный манометр иначе называют открытым, так как ...
5. Контурная стрелка над сосудом означает, что он ...
6. Когда и сосуд, манометр сообщаются с атмосферой, ...
7. Уменьшение давления воздуха в сосуде приводит к тому, что ...
8. Вода смещается в левую часть манометра, поскольку ...
9. Так как вода после смещения снова находится в покое, следовательно, ...
10. Запись p_{в сосуде} + r g h_лев это ...
11. Запись r g h_прав + p_атм – это ...
12.    p_{в сосуде} = p_атм – 4 кПа означает, что ...

Поскольку p_атм » 100 кПа, несложно будет подсчитать и полное, то есть абсолютное давление в сосуде:

p_{в сосуде} = 100 кПа – 4 кПа = 96 кПа

Жидкостный U-образный манометр неудобен для измерений, так как он может разлиться и разбиться, кроме того, показывает давление не сразу, а лишь после перевода «сантиметров водного столба» в паскали. По этой причине в технике широко применяют так называемые деформационные манометры, сразу показывающие измеряемое давление в паскалях (строго говоря, не само давление, а его превышение над атмосферным).

В основе работы деформационного манометра лежит деформация (изгиб) упругой дугообразной трубки 1. При помощи двух тяг 2 движение концов трубки передаётся стрелке 3, которая закреплена на оси 4. Конец стрелки передвигается по шкале 5. Трубка, стрелка и шкала помещены внутрь корпуса, закрытого стеклом, 6.

При увеличении давления газа внутри трубки её концы распрямляются и вызывают смещение стрелки вправо по шкале. При уменьшении давления стрелка сместится в обратном направлении под действием сил упругости, действующих в деформированных (изогнутых) стенках трубки.

13. Вычисленное нами значение 96 кПа – это ...
14. В чём сложность применения U-образного манометра?
15. Деформационные манометры показывают не абсолютное ...
16. Во время работы деформационного манометра происходит ...
17. Концы дугообразной трубки раздвигаются в стороны при ...
18. Сдвиг стрелки влево по шкале происходит благодаря существованию ...