1.2 常用压强测量方法分析
目前的压强测量方法中常见的有:弹性式气压表、活塞气压表、电压型气压表等。
气压传感器一般都是压力敏感元件组成的。它会将气压的改变量△Pa转化成电信号参数的变化(如电压、电容、电感、电流等)。这些传感器可以测量压强的变化与波动。常见传感器有:电阻应变气压传感器,电容气压传感器,感应脉动气压传感器,电压压阻式气压传感器和气压变换传感器。
1.2.1利用托里拆利装置测量
托里拆利实验可以把它看成是一个连通器。管内的水银和管外的大气通过导管相连接,大气对于水银槽内水银面的压强等于管内的水银槽内水银面的压强。又因为管内的压强是由管内的水银柱产生的,从而得到管内水银柱的压强等于大气压强。
图1.2.1 托里拆利实验示意图
测量过程:已知 =13600kg/ ;
因为水柱产生的压强与水银柱产生的压强相等,即 = 。
得 = / ×
=10.336m
假如操作无错误,但是测量值小于真实值。那么可能是管内有气体造成的。假如测量值大于真实值,则可能是没有把管放竖直。测量中要注意沿管的方向测量水银柱的高度。实验的结果( )与试管的粗细无关。当管内有量的空气时,会影响水银柱的高度,并且会使实验结果偏小。
1.2.2 利用玻璃吸盘测量
图1.2.2 玻璃吸盘测量示意图
让大气对吸盘的压力刚好等于吸盘脱落时的重力。也就是用吸盘受到的压力与吸盘跟玻璃的接触面积之比:
p=F/S (1.2.2-1)
这样可以算出大气压强值。但是吸盘内的空气不能完全被排出,而且在拉动的过程中会产生形变,接触面可能含有杂质。以上种种因素都会使拉力变小,如此大气压强的值也会相应偏小。
步骤:(1)用刻度尺测出吸盘的直径D。
(2)在水平桌面上,将吸盘进行挤压,并且挤出里面的空气。
(3)测量当吸盘拉离玻璃时候的吸盘所受到压力F。
1.2.3 利用注射器测量
首先将注射器的活塞推到底,此时筒内空气压强的值为零。接下来,将橡胶塞把注射器的头部封好,同时使用弹簧测力气缓慢拉动注射器活塞,让它克服活塞所受到的大气压力做功(即大气压乘以注射器活塞的面积)。当刚好能拉动活塞时,注射器恰好做匀速拉动。
图1.2.3 注射器测量示意图
可得:
×S=F,拉力可以从测力计上读出,不过还要测量出活塞的面积S,然后用 =F/S就能计算出来。
主要有2种计算方法:
1:借由测量硬币的直径来测活塞的直径D,接下来根据S=π(D/2)算出活塞的横截面积:
P=F/S = F/[π(D/2)] (1.2.3-1)
2:读出注射器上当前液体体积的示数V,并记下当注射器被匀速拉出时移动的长度l:
P=F/S =F/(V/l) (1.2.3-2)
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