Che cos'è un manometro a gas?
Un manometro a gas è un dispositivo utilizzato per misurare la pressione di un gas. I manometri possono essere a tubo chiuso o a tubo aperto e possono utilizzare acqua, mercurio o un altro liquido per misurare la pressione. Il manometro a gas da laboratorio più semplice è costituito da un tubo di vetro o di plastica a forma di U collegato a un contenitore di gas pressurizzato ad un'estremità e riempito parzialmente di liquido. I manometri digitali vengono anche venduti e sono ampiamente utilizzati per il controllo della pressione del gas per gli elettrodomestici.
Il gas pressurizzato esercita una forza sul suo contenitore. Ad esempio, un pallone si allungherà quando viene fatto saltare: la pressione dell'aria interna diventa maggiore della pressione dell'aria esterna e forza il materiale elastico del pallone verso l'esterno. Un manometro a gas utilizza questo principio per misurare la pressione di un gas in un contenitore rispetto alla pressione atmosferica o al vuoto.
Un manometro a gas a tubo aperto è costituito da un contenitore riempito di gas pressurizzato e collegato a un'estremità di un tubo a forma di U, che è aperto all'altra estremità. Il lato del tubo più lontano dal contenitore del gas è calibrato con marcature per la misurazione. Il mercurio liquido o l'acqua viene utilizzato per riempire la parte inferiore del tubo a U.
Se c'è una differenza di pressione tra il gas e l'atmosfera, il liquido nel tubo a U verrà forzato in una direzione. Ad esempio, se il gas nel contenitore ha una pressione più elevata dell'atmosfera, il liquido verrà costretto a scendere nel tubo a U lontano dal contenitore. Aumenterà lungo i segni calibrati verso l'estremità aperta, fornendo una misurazione che può essere utilizzata per dedurre la pressione del gas. Se la pressione atmosferica è maggiore, tale pressione forzerà il liquido verso il contenitore, facendo scendere il livello del liquido lungo i segni calibrati.
Poiché sia la pressione atmosferica che la pressione del gas agiscono sul liquido nel tubo, entrambi devono essere presi in considerazione quando si trova la pressione del gas contenuto. Quando la pressione del gas è maggiore della pressione atmosferica, il gas non solo spinge il liquido verso l'alto nel tubo opposto, ma spinge anche l'aria sopra di esso. Ciò significa che la pressione atmosferica deve essere aggiunta alla misurazione dell'altezza del liquido per ottenere la pressione del gas reale. Se la pressione del gas è inferiore alla pressione atmosferica, vale il contrario: la misurazione dell'altezza viene sottratta dalla pressione atmosferica per trovare la vera pressione del gas.
Un manometro a tubo chiuso utilizza la stessa configurazione, ma con un'estremità chiusa che trattiene il vuoto invece di essere aperto all'aria. Questo tipo di manometro a gas evita il problema della pressione atmosferica. Poiché nessun'altra fonte di pressione agisce sull'estremità opposta del tubo, l'altezza del liquido è determinata esclusivamente dalla pressione del gas contenuto. Il gas forzerà il liquido ad una certa distanza dal tubo nel vuoto, a quel punto la pressione può essere letta.