压得更强的一边,液面反而更低
先看U管最下面的一小段水。假如左边在同一高度压得更强,水就会向右流。它停下来时,连在一起的水在同一高度必须压得一样强。这个条件让两边互相比较。
左端多出来的气压把左液面压低,右液面被抬高。右边从液面到管底的水柱更长,多出的那一段水有重量,正好补上左端多出的推力。液柱越重,同样一小段高度就能平衡越大的压差。
两根管粗细不同,液面移动的距离也会不同:窄管升高一点,宽管只需下降一小段,就能腾出同样体积的水。最后拿来算压差的,仍是两个液面之间的总高度差。
来源:[1]
八厘米水柱怎样变成一个压力数
设水型液体的密度取 ,重力加速度取 。左右液面相差约 ,就能平衡大约 的压差。帕是压强单位,一帕相当于每平方米承受一牛顿的力。
这里数的是整段高度差。等粗U管的一边下降约四厘米,另一边上升约四厘米,不能只读其中一边的位移。沿两侧液面各画一条水平线,读出它们相隔多高,才是需要的长度。
把尺整体向上挪,两边尺读数都会变小,相减后高度差照旧。这也给出一个很直观的检查:换一个共同基准,不该改变最后的压差。
来源:[1]
大气也一直在压另一端
敞开的右端并没有把压力变成零。空气压着它,也压着你的皮肤和桌面。开放U管测得的,是待测端超出大气的那一部分,叫表压。两液面等高,说明两端一样强。
假设当天已知大气压为 ,刚才那组水柱又给出 的正表压,左端绝对压强便约为 。绝对压强从真空起算,把大气这个参考补回来,才能得到这个数。
换成抽气,左液面会升高,右液面下降。负表压表示气体比外界压得轻。只要瓶里还有气体,它仍有正的绝对压强;“负”的是两端之差。
来源:[2]
封起来的空气和抽空的管顶不同
给右管盖上盖子,会留下一团空气。右液面升起时,这团空气占的空间变小,气压随之升高。这团空气会越来越用力地回推;把它当作始终不变的大气参考,便会把高度差解释错。知道封闭时的气压、体积和温度,才能算出它后来提供的参考压力。
气压计走了另一条路:把一端抽得接近真空,让液柱上方几乎没有气体回推。另一端的大气便能托起一整段液柱。参考压力接近零,液柱平衡的就几乎是大气的绝对压强。
液体密度取 时,一标准大气压对应的液柱约高 ;换成前面的水型液体,就要约 。一根桌面上的短管装不下那样的水柱。真实管顶还可能有液体蒸气,精细测量时要把它的压力也算进参考。
校零是在检查这两把尺
把两气路临时连通,两边受同样的压力,液面应该等高。如果此时两侧尺读数仍有差值,这个差值就是差分零偏。先记下来,以后每次读高度差都减去它。一次等压检查确定的是两侧零偏之差。
在水型液体里,两侧读数相差的零点若错了 ,压差就会偏大约 。重复十次,尺上同样的偏移仍会留着。液体温度也要记,因为密度变了,同一高度对应的压力就会跟着变。
一份能重新算出结果的测量,应保留两侧原始读数、共同高度基准、当时的液体密度和温度,以及采用哪一次校零。参考端接到哪里,也和高度一样属于这个测量。看清U管的两头,才知道一个压力数从哪里起算。
来源:[1]