Manometer ialah tiub-U berisi cecair yang membandingkan dua tekanan. Perbezaan tekanan bersamaan dengan ρ × g × h, dengan h ialah beza menegak antara dua permukaan cecair. Lengan yang permukaan cecairnya lebih rendah disambung kepada tekanan yang lebih tinggi.
Sama ada gambar rajah manometer diperlukan bergantung pada tahun sukatan pelajaran anda, jadi semak laman Cambridge semasa. Di sini kita menggunakan tekanan cecair daripada pelajaran terdahulu pada gambar rajah.
Bagaimanakah manometer berfungsi?
Bayangkan tiub-U dengan satu lengan terbuka kepada udara dan satu lagi disambung kepada bekalan gas. Gas menolak cecair ke bawah dalam lengannya. Udara menolak cecair ke bawah dalam lengan terbuka.
Jika kedua-dua tekanan sama, kedua-dua permukaan sama aras. Jika tekanan gas lebih tinggi, cecair ditolak ke bawah di sebelah gas dan naik di sebelah terbuka. Beza ketinggian ialah h, dan tekanan gas = tekanan atmosfera + ρgh.
Jika cecair lebih rendah di sebelah terbuka, tekanan gas lebih rendah daripada tekanan atmosfera, dan tekanan gas = tekanan atmosfera − ρgh.
Cara membaca mana-mana gambar rajah manometer
- Cari dua permukaan cecair dan lukis garis mengufuk melalui setiap satu.
- Ukur jarak menegak h antara garis itu, dalam meter.
- Tentukan sebelah mana yang ditolak ke bawah lebih banyak. Sebelah itu mempunyai tekanan yang lebih tinggi.
- Kira ρgh dengan ketumpatan cecair dan g yang dinyatakan.
- Tambah atau tolak daripada tekanan atmosfera, bergantung pada sebelah.
- Beri jawapan dalam pascal, dan nyatakan sama ada ia tekanan tolok (ρgh sahaja) atau jumlah.
Contoh berlangkah
Sebuah manometer air disambung kepada bekalan gas. Permukaan air dalam lengan terbuka ialah 0.25 m lebih tinggi daripada dalam lengan gas.
Tekanan atmosfera ialah 1.0 × 10⁵ Pa. Cari tekanan gas. Gunakan ρ = 1000 kg/m³ dan g = 10 N/kg. (Data contoh rekaan.)
Langkah 1, sebelah mana ditolak ke bawah: lengan gas mempunyai permukaan yang lebih rendah, jadi tekanan gas lebih tinggi daripada tekanan atmosfera.
Langkah 2, perbezaan tekanan: ρgh = 1000 × 10 × 0.25 = 2500 Pa.
Langkah 3, tekanan gas: 100 000 + 2500 = 102 500 Pa, atau 1.025 × 10⁵ Pa.
Semakan: lajur air 0.25 m hanya menghasilkan 2500 Pa, kecil berbanding tekanan atmosfera, jadi gas hanya sedikit melebihi atmosfera. Itu munasabah.
Kesilapan yang perlu diperhatikan
Kesilapan lazim ialah menambah apabila gambar rajah meminta tolak.
Jawapan yang salah: dalam manometer merkuri, lengan terbuka 40 mm lebih rendah daripada lengan gas. Pelajar menulis tekanan gas = 100 000 + 5440 = 105 440 Pa.
Jika lengan terbuka lebih rendah, sebelah udara ditolak ke bawah lebih banyak, jadi tekanan gas berada di bawah tekanan atmosfera.
Pembetulannya: ρgh = 13 600 × 10 × 0.040 = 5440 Pa, dan tekanan gas = 100 000 − 5440 = 94 560 Pa. Sebelum mengira, tanya sebelah mana yang mempunyai permukaan cecair lebih rendah. Sebelah itu mempunyai tekanan lebih tinggi.
Semak kendiri
Gunakan g = 10 N/kg dan tekanan atmosfera 1.0 × 10⁵ Pa.
1. Cecair dalam sebuah manometer ialah minyak berketumpatan 900 kg/m³. Aras berbeza sebanyak 0.10 m. Cari perbezaan tekanan.
Tunjukkan jawapan
p = ρgh = 900 × 10 × 0.10 = 900 Pa
2. Dua aras cecair dalam sebuah manometer adalah sama. Berapakah tekanan gas?
Tunjukkan jawapan
Tiada beza ketinggian, jadi tekanan gas sama dengan tekanan atmosfera, 1.0 × 10⁵ Pa.
3. Sebuah manometer merkuri (13 600 kg/m³) mempunyai lengan terbuka 0.050 m lebih tinggi daripada lengan gas. Cari tekanan gas.
Tunjukkan jawapan
ρgh = 13 600 × 10 × 0.050 = 6800 Pa. Lengan gas lebih rendah, jadi tekanan gas lebih tinggi: 100 000 + 6800 = 106 800 Pa.
Ke mana selepas ini
Jika unit dalam soalan manometer tersasar, ulang kaji tekanan daripada daya dan luas. Kemudian uji semuanya dalam set latihan tekanan.
Gambar rajah paling mudah dipelajari apabila guru melukis dan mengubahnya bersama anda, seperti dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.