Wat is een gasmanometer?
Een gasmanometer is een apparaat dat wordt gebruikt om de druk van een gas te meten. Manometers kunnen een gesloten buis of een open buis zijn en kunnen water, kwik of een andere vloeistof gebruiken om de druk te meten. De eenvoudigste laboratoriumgasmanometer bestaat uit een U-vormige glazen of plastic buis die aan een uiteinde is verbonden met een container met gas onder druk en gedeeltelijk is gevuld met vloeistof. Digitale manometers worden ook verkocht en worden veel gebruikt voor het controleren van de gasdruk voor huishoudelijke apparaten.
Gas onder druk oefent een kracht uit op de container. Een ballon zal bijvoorbeeld rekken wanneer deze opgeblazen wordt - de inwendige luchtdruk wordt groter dan de uitwendige luchtdruk en duwt het rekbare materiaal van de ballon naar buiten. Een gasmanometer gebruikt dit principe om de druk van een gas in een container te meten tegen atmosferische druk of tegen een vacuüm.
Een open-buis gasmanometer bestaat uit een container gevuld met onder druk staand gas en verbonden met het ene uiteinde van een U-vormige buis, die open is aan het andere uiteinde. De zijde van de buis die zich het verst van de gascontainer bevindt, is gekalibreerd met markeringen voor meting. Vloeibaar kwik of water wordt gebruikt om het onderste deel van de U-buis te vullen.
Als er een drukverschil is tussen het gas en de atmosfeer, wordt de vloeistof in de U-buis in één richting gedwongen. Als het gas in de container bijvoorbeeld een hogere druk heeft dan de atmosfeer, wordt de vloeistof via de U-buis van de container weggedrukt. Het zal langs de gekalibreerde markeringen naar het open einde stijgen, waardoor een meting wordt verkregen die kan worden gebruikt om de druk van het gas af te leiden. Als de atmosferische druk groter is, zal die druk de vloeistof naar de container dwingen, waardoor het vloeistofniveau langs de gekalibreerde markeringen daalt.
Omdat zowel de atmosferische druk als de gasdruk op de vloeistof in de buis werken, moeten beide in aanmerking worden genomen bij het vinden van de druk van het ingesloten gas. Wanneer de gasdruk groter is dan de atmosferische druk, duwt het gas niet alleen de vloeistof omhoog in de tegenoverliggende buis, maar duwt ook de lucht erboven. Dit betekent dat atmosferische druk moet worden toegevoegd aan de meting van de hoogte van de vloeistof om de werkelijke gasdruk te verkrijgen. Als de gasdruk lager is dan de atmosferische druk, geldt het tegenovergestelde: de hoogtemeting wordt afgetrokken van de atmosferische druk om de werkelijke gasdruk te vinden.
Een manometer met gesloten buis gebruikt dezelfde opstelling, maar met een gesloten uiteinde dat een vacuüm houdt in plaats van open voor de lucht te zijn. Dit type gasmanometer vermijdt het probleem van atmosferische druk. Aangezien geen andere drukbron op het tegenoverliggende einde van de buis werkt, wordt de hoogte van de vloeistof uitsluitend bepaald door de druk van het aanwezige gas. Het gas zal de vloeistof een bepaalde afstand de buis in het vacuüm dwingen, op welk punt de druk kan worden afgelezen.