Qu'est-ce qu'un manomètre à gaz?
Un manomètre à gaz est un appareil utilisé pour mesurer la pression d'un gaz. Les manomètres peuvent être à tube fermé ou à tube ouvert et peuvent utiliser de l'eau, du mercure ou un autre liquide pour mesurer la pression. Le manomètre de gaz de laboratoire le plus simple consiste en un tube en verre ou en plastique en forme de U, relié à un récipient contenant un gaz sous pression à une extrémité et rempli partiellement de liquide. Les manomètres numériques sont également vendus et sont largement utilisés pour contrôler la pression de gaz des appareils électroménagers.
Le gaz sous pression exerce une force sur son récipient. Par exemple, un ballon s’étirera lorsqu’il sera gonflé - la pression atmosphérique intérieure deviendra supérieure à la pression atmosphérique extérieure et poussera le matériau extensible du ballon vers l’extérieur. Un manomètre à gaz utilise ce principe pour mesurer la pression d'un gaz dans un récipient contre la pression atmosphérique ou contre le vide.
Un manomètre à gaz à tube ouvert consiste en un récipient rempli de gaz sous pression et relié à une extrémité d'un tube en forme de U ouvert à l'autre extrémité. Le côté du tube le plus éloigné du réservoir de gaz est étalonné avec des marques pour la mesure. Du mercure liquide ou de l’eau est utilisé pour remplir la partie inférieure du tube en U.
S'il y a une différence de pression entre le gaz et l'atmosphère, le liquide dans le tube en U sera forcé dans une direction. Par exemple, si le gaz dans le récipient est à une pression supérieure à celle de l'atmosphère, le liquide sera forcé dans le tube en U pour s'éloigner du récipient. Il montera le long des repères calibrés vers l'extrémité ouverte, fournissant une mesure permettant de déduire la pression du gaz. Si la pression atmosphérique est supérieure, cette pression forcera le liquide vers le récipient, faisant chuter le niveau de liquide le long des repères calibrés.
Etant donné que la pression atmosphérique et la pression de gaz agissent sur le liquide dans le tube, il faut en tenir compte lors de la détermination de la pression du gaz contenu. Lorsque la pression du gaz est supérieure à la pression atmosphérique, le gaz ne fait pas que pousser le liquide vers le haut dans le tube opposé, il pousse également l'air au-dessus de celui-ci. Cela signifie que la pression atmosphérique doit être ajoutée à la mesure de la hauteur du liquide pour obtenir la pression réelle du gaz. Si la pression de gaz est inférieure à la pression atmosphérique, l'inverse est vrai: la mesure de hauteur est soustraite de la pression atmosphérique pour trouver la pression de gaz réelle.
Un manomètre à tube fermé utilise la même configuration, mais avec une extrémité fermée qui maintient le vide au lieu d'être ouvert à l'air. Ce type de manomètre à gaz évite le problème de la pression atmosphérique. Comme aucune autre source de pression n'agit sur l'extrémité opposée du tube, la hauteur du liquide est uniquement déterminée par la pression du gaz contenu. Le gaz forcera le liquide jusqu'à une certaine distance du tube dans le vide, point auquel la pression peut être lue.