Was ist ein Gasmanometer?
Ein Gasmanometer ist ein Gerät, mit dem der Druck eines Gases gemessen wird. Manometer können entweder geschlossen oder offen sein und zur Druckmessung Wasser, Quecksilber oder eine andere Flüssigkeit verwenden. Das einfachste Laborgasmanometer besteht aus einem U-förmigen Glas- oder Kunststoffrohr, das an einem Ende mit einem Druckgasbehälter verbunden und teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Es werden auch digitale Manometer verkauft, die häufig zum Prüfen des Gasdrucks von Haushaltsgeräten verwendet werden.
Druckgas übt eine Kraft auf seinen Behälter aus. Zum Beispiel wird sich ein Ballon dehnen, wenn er aufgeblasen wird - der innere Luftdruck wird größer als der äußere Luftdruck und drückt das dehnbare Material des Ballons nach außen. Ein Gasmanometer misst nach diesem Prinzip den Druck eines Gases in einem Behälter gegen Atmosphärendruck oder gegen ein Vakuum.
Ein Open-Tube-Gasmanometer besteht aus einem mit Druckgas gefüllten Behälter, der mit einem Ende eines U-förmigen Rohrs verbunden ist, das am anderen Ende offen ist. Die Seite des Rohrs, die am weitesten vom Gasbehälter entfernt ist, ist mit Markierungen zur Messung kalibriert. Flüssiges Quecksilber oder Wasser wird verwendet, um den unteren Teil des U-Rohrs zu füllen.
Bei einem Druckunterschied zwischen Gas und Atmosphäre wird die Flüssigkeit im U-Rohr in eine Richtung gedrückt. Wenn zum Beispiel das Gas im Behälter einen höheren Druck als die Atmosphäre aufweist, wird die Flüssigkeit durch das U-Rohr vom Behälter weggedrückt. Sie steigt entlang der kalibrierten Markierungen in Richtung des offenen Endes an und liefert eine Messung, mit der der Druck des Gases abgeleitet werden kann. Wenn der atmosphärische Druck größer ist, drückt dieser Druck die Flüssigkeit in Richtung des Behälters, wodurch der Flüssigkeitsstand entlang der kalibrierten Markierungen abfällt.
Da sowohl Atmosphärendruck als auch Gasdruck auf die Flüssigkeit im Rohr einwirken, müssen beide beim Ermitteln des Drucks des enthaltenen Gases berücksichtigt werden. Wenn der Gasdruck höher als der atmosphärische Druck ist, drückt das Gas die Flüssigkeit nicht nur im gegenüberliegenden Rohr nach oben, sondern auch die Luft darüber. Dies bedeutet, dass zur Messung der Flüssigkeitshöhe Atmosphärendruck addiert werden muss, um den tatsächlichen Gasdruck zu erhalten. Wenn der Gasdruck niedriger als der atmosphärische Druck ist, gilt das Gegenteil: Das Höhenmaß wird vom atmosphärischen Druck subtrahiert, um den tatsächlichen Gasdruck zu ermitteln.
Ein Manometer mit geschlossener Röhre verwendet den gleichen Aufbau, jedoch mit einem geschlossenen Ende, das ein Vakuum hält, anstatt offen für die Luft zu sein. Diese Art von Gasmanometer vermeidet das Problem des atmosphärischen Drucks. Da keine andere Druckquelle auf das entgegengesetzte Ende des Rohrs einwirkt, wird die Höhe der Flüssigkeit ausschließlich durch den Druck des enthaltenen Gases bestimmt. Das Gas drückt die Flüssigkeit eine gewisse Strecke über das Rohr in das Vakuum. An dieser Stelle kann der Druck abgelesen werden.