1.3. Классификация приборов измерения давления и их основные технические характеристики

Конспект урока на тему: «Барометр-анероид. Манометры»

Конспект урока на тему: «Барометр-анероид. Манометры».
Цель урока:

узнать что такое «Барометр-анероид» и «Манометр», познакомиться с устройством этих приборов, принципом их действия и узнать где на практике они применяются.

— обучающие:

изучить устройство и принцип действия барометра- анероида, жидкостного манометра, металлического манометра; научить пользоваться ими;

-развивающие:

развивать познавательные, коммуникативные, экспериментаторские, рефлексивные компетенции учащихся;

-воспитательные:

воспитывать внимательное доброжелательное отношение к участникам учебного процесса, личную ответственность за выполнение коллективной работы, понимание необходимости заботиться о чистоте атмосферного воздуха и соблюдать правила охраны природы, приобретение житейских навыков.

Структура урока:

Организационная часть. Повторение пройденного материала. Изучение нового материала. Решение задач. Закрепление Домашняя работа.

Организационная часть:

— несколько слов о предстоящем уроке (постановка задачи).

2. Проверка знаний, умений и навыков учащихся по предыдущим темам.

Фронтальный опрос:

— Что такое давление? (Давление-это физическая величина, равная отношению силы, действующая на тело к площади этой поверхности, р=F/S

)

— Что называется атмосферным давлением? ( Атмосферное давление – давление атмосферы или воздушной оболочки Земли

)

— Что такое атмосфера? (Атмосфера – воздушная оболочка земли

)

— Фамилия учёного, который создал первый прибор для измерения атмосферного давления (Торричелли

)

— Фамилии учёного, чьим учеником был Торричелли? (Г. Галилей

)

— Расскажите об опыте Торричелли

Решить задачи из задачника В. И. Лукашик № 000,547,548.

Изучение нового материала.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (в переводе с греческого – безжидкостный.

Так барометр называют потому, что он не содержит ртути).

Внешний вид анероида изображен на рисунке. Главная часть его — металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью. Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышку пружиной 2 оттягивают вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм. Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или ≈ 1000 гПа.

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, называется нормальным атмосферным давлением

Знание атмосферного давления весьма важно для предсказывания погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр — необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

Ребята, приходилось ли вам накачивать колёса велосипеда, мотоцикла, машины? Нужно ли знать давление в колесе? (Нужно

)

Что можно сказать о давлении внутри шин по сравнению с атмосферным?

Как же это давление измерить? Подойдут ли известные нам приборы для измерения давления в этом случае?

Для измерения давлений, больших или меньших атмосферного используются приборы, о которых у нас пойдёт речь на сегодняшнем уроке. Эти приборы называются манометры

.

Манометры бывают жидкостные и металлические. Рассмотрим сначала устройство и действие открытого жидкостного манометра.

На следующем рисунке изображен жидкостный манометр. Он имеет форму буквы U.

В его состав входит стеклянная трубка в форме буквы U. В эту трубочку налита жидкость. Один из концов трубки с помощью резиновой трубки соединяют с круглой плоской коробочкой, которая затянута резиновой пленкой.

Принцип действия жидкостного манометра

В исходном положении вода в трубках будет находиться на одном уровне. Если же на резиновую пленку будет оказываться давление, то уровень жидкости в одном колене манометра понизится, а в другом, следовательно, повысится. Это показано на рисунке. Мы давим на пленку пальцем.

Когда мы надавливаем на пленку, давление воздуха, который находится в коробочке, увеличивается. Давление передается по трубке и доходит до жидкости, при этом вытесняя её. При понижении уровня в этом колене, уровень жидкости в другом колене трубки, будет увеличиваться.

По разности уровней жидкости, можно будет судить о разности атмосферного давления и того давления, что оказывается на пленку.

На следующем рисунке показано, как с помощью жидкостного манометра измерить давление в жидкости на различной глубине.

А теперь поговорим немного о металлическом манометре.

На следующем рисунке изображен трубчатый металлический манометр.

Его изобрел в 1848 году француз Э. Бурдон.

Основные составные части это: согнутая в дугу полая трубка (1), стрелка (2), зубчатка(3), кран(4), рычаг(5).

Принцип действия трубчатого манометра

Один конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Если же давление будет уменьшаться, то трубка будет сгибаться, а стрелка двигаться в обратном направлении.

Решение задач.

Задачи взяты из задачника «Сборник задач по физике» 7-9 классы, авторы В. И. Лукашик, Е. В. Иванова.)

Закрепление

Прибор для измерения атмосферного давления. (Барометр) Безжидкостный барометр. (Анероид) Прибор для измерения давлений, больших или меньших атмосферного. (Манометр) Виды манометров. (Жидкостный и металлический) Принцип действия манометров. Какое атмосферное давление называют нормальным?
Домашняя работа

Задачи

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м2. Определите давление бензина на дно канистры.

Решение:

Нам известно:

h = 0,6 м;

ρ = 710 кг/м2.

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

Р = ρgh;

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Манометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Манометр – это компактное механическое устройство для измерения давления. В зависимости от модификации оно может работать с воздухом, газом, паром или жидкостью. Существует много разновидностей манометров, по принципу снятия показаний давления в измеряемой среде, каждый из которых имеет свое применение.

Сфера использования

Манометры являются одним из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах:

• Котлах отопления.
• Газопроводах.
• Водопроводах.
• Компрессорах.
• Автоклавах.
• Баллонах.
• Баллонных пневматических винтовках и т.д.

Внешне манометр напоминает невысокий цилиндр различного диаметра, чаще всего 50 мм, который состоит из металлического корпуса со стеклянной крышкой. Сквозь стеклянную часть просматривается шкала с отметками в единицах измерения давления (Бар или Па). Сбоку в корпус входит трубка с внешней резьбой для ввинчивания в отверстие системы, в которой необходимо провести измерение давления.

При нагнетании давление в измеряемой среде газ или жидкость сквозь трубку прижимает внутренний механизм манометра, что приводит к отклонению угла стрелки, которая указывает на шкалу. Чем выше создаваемое давление, тем больше отклоняется стрелка. Цифра на шкале, на которой остановится указатель, и будет соответствовать давлению в измеряемой системе.

Давление, которое может измерить манометр

Манометры являются универсальными механизмами, которые могут применяться для измерения различных значений:

• Избытка давления.
• Вакуумного давления.
• Разницы давлений.
• Атмосферного давления.

Тягомеры, напоромеры, тягонапоромеры

Манометр

Жидкостный манометр

Работа жидкостного манометра основана на законе сообщающихся сосудов.

Если взять две емкости, налить в них жидкости и соединить их трубкой ниже уровня жидкости, то каковы бы ни были геометрические формы емкостей, жидкость в них будет на одной и той же высоте. Это правило можно распространить на какое угодной количество емкостей. Главное условие – жидкость всюду должна быть однородной.

Рис. 1. Сообщающиеся сосуды.

Из формулы давления $p = rho gh$ следует соотношение на случай, когда в сосудах налиты жидкости разной плотности: $ over > = over >$ – закон сообщающихся сосудов.

В жидкостном манометре на одну из трубок действует измеряемое давление, а на другую – гидростатическое давление. По высоте подъема столба жидкости во второй трубке судят об измеряемом давлении.

В лабораторной практике и на производстве используется несколько видов жидкостных манометров. Приведем некоторые из них:

• Двухтрубный U-образный манометр. Это две стеклянные трубки, соединенные друг с другом. На первую трубку, имеющую измерительную шкалу, действует атмосферное давление, на другую подается измеряемое давление. По уровню подъема или опускания жидкости производится расчет.
• Однотрубный манометр. Его отличие от предыдущего в том, что трубку, на которую подается давление, заменяют сосудом (чашкой).

Рис. 2. Однотрубный манометр.

• Микроманометр. Принцип тот же, что у однотрубного, но диапазон измеряемых давлений много меньше. Используется в основном в лабораториях.

Рис. 3. Микроманометр.

• Дифференциальный жидкостный манометр – целый ряд приборов различных конструкций. Общее в них одно – они измеряют относительное давление.

Манометры других типов

На практике для измерения больших давлений используют не жидкостные, а пружинные манометры. В их основе – деформация твердого тела, в данном случае – пружины. Под действием давления пружина сжимается и через механизмы вращает стрелку прибора. Иногда вместо пружины используют согнутую в дугу металлическую трубу с запаянным концом. Когда в нее подается давление, она разгибается и посредством механизмов двигает стрелку манометра.

Существуют компрессионные манометры. Они работаю на законах термодинамики, в частности – на законе Бойля-Мариотта. Такие манометры могут измерять очень низкие давления.

Задачи

• Определить манометрическое давление в закрытом сосуде на уровне 0 см, если в трубке манометра жидкость плотностью $rho = 13,4 г/см^3$ поднялась на 2 см.

Решение:

$P_1$ – давление в сосуде.

$P_2$ – давление в трубке манометра.

$P_2 = rho gh + P_a$, где $P_a$ – атмосферное давление.

$P_2 = cdotcdot> + 101325 = 104005 Па$

• Насколько изменится уровень воды в трубке манометра, если на сосуд подано давление $P = 1,2P_a$

Решение:

$P_1 = 1,2P_a$ – давление в сосуде.

$P_2 = P_a + rho gh$ – давление в трубке манометра.

Что мы узнали?

В ходе урока было разобрано устройство манометра жидкостного типа, рассмотрены различные его виды (отличия в конструкции), был описан компрессионный и пружинный манометры. В заключение урока разобраны две задачи.

Электронный тонометр с установкой на запястье

Среди электронных тонометров имеется модель, замеряющая давление на запястье. Этот прибор не имеет манжеты, а просто закрепляется в районе запястья, на экране выводятся показатели. Чтобы они были точными, закрепив прибор на месте, нужно сесть и расслабиться, держать руку с тонометром на уровне груди.

Устройство на запястье

Данная модель укорачивает время измерения давления и идеально подходит спортсменам, потому что они могут контролировать показатели во время тренировок. Правда имеется недостаток – это высокая погрешность во время выполнения упражнений. Медики рекомендуют использовать данную модель людям до 40 лет. У старшего поколения сосуды изнашиваются и, особенно в области запястий, что снижает достоверность измерений.

Плюсы запястного тонометра:

• небольшой вес и габариты, его можно носить с собою везде и всегда;
• простота в работе, не нужно даже раздеваться;
• возможность делать замеры в любом месте и даже на бегу;
• не нужно подбирать манжету;
• имеет много функций, доступных обычному тонометру-автомату.

Минусы запястного тонометра:

• есть ограничения в применении по возрасту;
• очень хрупкий прибор, требует бережного применения;
• при движении показывает результаты с большой погрешностью;
• высокая цена.

Покупая данный вид прибора, необходимо учитывать перечисленные недостатки и ограничения.

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014

СОВРЕМЕННЫЙ УРОК ПО ФИЗИКЕ ПО ТЕМЕ «МАНОМЕТРЫ»

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Описание: современный урок предполагает использование инновационных технологий в обучении, формирует физические понятия прибора на основе плана обобщенного характера, использование проблемных ситуаций, использование игровой деятельности, закрепление остаточных знаний и рефлексию. Добиться таких целей позволяет использование структурированного плана конспекта и презентации на уроках физики. Ниже приведен план занятия по физике в 7 классе и презентация к уроку.

Структура плана-конспекта занятия

Тема урока: Манометры

Цели занятия:

Дидактические: знать устройство, принцип действия, применение открытого жидкостного и металлического манометров.

Воспитательные: воспитывать внимательное доброжелательное отношение к участникам учебного процесса, личную ответственность за выполнение коллективной работы, понимание необходимости заботиться о чистоте атмосферного воздуха и соблюдать правила охраны природы, приобретение житейских навыков.

Задачи развития личности: развивать у учащихся познавательный интерес к физике через эксперименты формировать потребность приобретения новых знаний для успешности освоения предмета.

Тип занятия: Изучение нового материала и применение полученных знаний на практике.

Оборудование демонстрационное: манометр жидкостный, манометр металлический.

Технические средства обучения: Компьютер, мультимедийный проектор .

Дидактический материал: Презентация к уроку физики в 7 классе по теме «Манометры». Составлена для объяснения темы по учебнику А.В. Перышкина. Презентация содержит 17 слайдов, включающих цель и задачи урока, кратковременный тест в одном варианте, состоящий из 6 вопросов на атмосферное давление с ответами; объяснение устройства, принципов работы открытого жидкостного и металлического манометров, их применение на производстве, в технике и медицине, а также вопросы для закрепления изученного материала. Учебник А.В. Перышкина «Физика. 7 класс».

Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная.

Прибор контроля давления газа buderus

Прибор контроля давления газа предназначен для отключения котла при падении давления газа в магистрали и является дополнительным оборудованием для котлов Buderus.

Предотвращает аварийное отключение котла и защищает от прогорания газовой горелки при низком давлении газа в магистрали, а именно завершает работу котла. После восстановления нормального давления газа, котел автоматически включается.

Технические характеристики датчика давления котла Будерус

• Тип: автоматика для котлов.
• Страна производитель: Германия.
• Гарантия: 1 год.
• Внешнее исполнение: прямоугольная форма.
• Внешнее исполнение: цвет черный.
• Технические характеристики: высота — 0,17 см, глубина — 0,12 см, ширина — 0,22 см.

Функции и оснащение: возможность программирования — нет, индикация давления.

Подводя итоги, предлагаю посмотреть несколько видео об измерительных газовых приборах.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Электрические

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Другие

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Источники

• https://sovet-ingenera.com/gaz/equip/manometry-dlya-izmereniya-davleniya-gaza.html
• https://skysmart.ru/articles/physics/manometr
• https://StrojDvor.ru/gazosnabzhenie/manometry-dlya-izmereniya-davleniya-gaza/

[свернуть]