McLeod nyomásmérő

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. május 1-jén felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A McLeod kompressziómérő egy alacsony nyomás mérésére szolgáló eszköz , amelyet 1890 -ben fejlesztettek ki . A készülék működése egy ismert keresztmetszetű kapillárisban higannyal sűrített gázoszlop magasságának mérésén alapul .

Nyomásmérés McLeod nyomásmérővel

A nyomás mérése manométerrel a következőképpen történik:

A tartály hajlékony falú bővítésével az 1., 2. és 3. csöveket teljesen megtisztítják a higanytól, így a V vevőt a V x vizsgált térfogattal összekötik .
Ezután az alsó tartály összenyomásával a rendszer feltöltődik higannyal, amíg a 2. kapilláris higanyszintje egybe nem esik az 1. kapilláris felső végével. Ugyanakkor az 1. kapillárisban egy sűrített gázoszlop marad.
A gyártás során a készüléket kalibrálják, a cső mellé egy skálát helyeznek el, amelyen közvetlenül leolvasható a torr vagy más mértékegységben mért nyomás.

Fontos megjegyezni, hogy a nyomásmérőt úgy tervezték, hogy izoterm körülmények között mérje a gáznyomást, ezért a nyomásmérő feltöltésének és a gáz ezt követő összenyomásának az 1 mérőkapillárisban a lehető leglassabbnak kell lennie .

A 3. csövet általában sokkal szélesebbre készítik, mint az 1. és 2. kapillárist, hogy megkönnyítsék a gáz behatolását a vizsgált rendszerből a vevőbe.

Munkaképlet

Bemutatjuk a képlet levezetését a térfogatban a nyomás meghatározására a magasság mentén : $V_{x}$ $h$

Az 1. kapillárisban a kompresszió előtti gáznyomás megegyezik a kompresszió után mért nyomással: $p$

$p_{1}=p+\rho gh$ .

Ugyanakkor, mivel a gázsűrítés folyamata izoterm, a Boyle-Mariotte törvény alapján :

$pV=(p+\rho gh)(\pi r^{2}h)$ .

Ebből ki tudjuk fejezni a kívánt nyomást:

${\displaystyle p={\pi \rho gr^{2} \over (V-\pi r^{2}h)}h^{2))$ .

Tekintettel arra, hogy a kapillárisban lévő gáz térfogata sokkal kisebb, mint a vevő térfogata, a képlet a következő közelítő alakra konvertálható:

$p=Ch^{2}$ ,

$C={\pi \rho gr^{2} \over V}$ , ahol

C az eszközállandó. Nyilvánvalóan ahhoz, hogy az 1. kapillárisban lévő gázoszlop állandó magasságában a minimális lehetséges nyomásnál nagyobb nyomást mérjünk, növelni kell a vevő térfogatát és csökkenteni kell a kapilláris sugarát.

A McLeod nyomásmérő alkalmazása

A készülék gyakorlati használata nehézkes a vele való munka bonyolultsága, kényelmetlensége és lassúsága, valamint a tömeggyártás lehetetlensége miatt. A nyomásmérőket darabonként gyártják és kalibrálják, miközben a műszerállandó értéke minden esetben változik. Ezért a McLeod nyomásmérőt csak referenciaműszerként használják soros nyomásmérők és vákuummérők kalibrálásához . A McLeod manométer előnye a mérési módszer abszolútsága, mivel a sűrített gázoszlop magassága, egyéb tényezők azonossága mellett, közvetlenül összefügg a nyomásával. A készülék skálahatárát korlátozza a munkatérfogat gáztól való tisztításának lehetősége (növekedésével a készülékben használt higany tömege meredeken növekszik), a kapilláris átmérője (ha a kapilláris túl keskeny, a higany megtapad falaihoz), a gázoszlop mérésének lehetősége, és a legjobb gyakorlati példányoknál kb. 10 −5 Torr .