Гіпсометричний метод вимірювання тиску.

Гіпсометричний метод визначення атмосферного тиску оснований на залежності температури кипіння рідини від тиску.

Рідина починає кипіти при температурі, за якій пружність її парів дорівнює зовнішньому тиску на поверхні рідини. Як рідину при вимірюванні тиску гіпсотермометром використовують дистильовану воду.

Знаючи температуру пари киплячої води, можна по спеціальних таблицях знайти пружність пари, а через те, що пружність пари дорівнює зовнішньому тиску, то отже, і атмосферний тиск.

Таким чином, визначення атмосферного тиску по гіпсометричному методу зводиться до вимірювання температури пари киплячої води. Середня чутливість методу приблизно 0,03ºС/мбар.

Прилад, за допомогою якого вимірюють тиск цим методом, називається гіпсотермометром. Він складається з власне гіпсотермометра (рис.3.19) і кип’ятильника з паровою камерою (рис.3.20).

По конструкції власне гіпсотермометр – це спеціальний високочутливий ртутний термометр, який забезпечує вимірювання температури в точці 0ºС і від 83 до 103ºС з похибкою не більше 0,01ºС (відліки проводять за допомогою лупи). Точка 0ºС використовується при повірці гіпсотермометру; шкала від 83 до 103ºС забезпечує визначення тиску від 450 до 1120 мбар з похибкою 0,3 – 0,4 мбар. Така висока точність відліку забезпечується високою чутливістю гіпсотермометра (завдяки великому об’єму резервуару і малої внутрішньої площі перерізу капіляру в робочій частині гіпсотермометра). Висока чутливість і великі межі шкали при відносно невеликій довжині гіпсотермометра (приблизно 300 мм) можливі завдяки наявності запасного об’єму (розширення в капілярі) на не робочій ділянці шкали гіпсотермометра, який відповідає температурному діапазону від 0,5 до 83ºС.     Рис.3.19 Гіпсотермометр.

Кожний гіпсотермометр повинен мати повірочне свідоцтво, в якому наводяться поправки по шкалі і показання гіпсотермометра при температурі льоду, що тане, в посудину з яким його поміщують після попереднього перебування протягом 30 хв в парах киплячої води при деякому відомому тиску (значення якого також наводиться в свідоцтві).

Для забезпечення достовірності результатів вимірювань у відповідності з високою точністю відліків необхідна періодична повірка збереження градуйованої характеристики гіпсотермометра. Її виконують по двом точкам: 0ºС (точка танення льоду) і температурі парів киплячої води при заданому тиску. Порівняння отриманих при цьому результатів з наведеними в повірочному свідоцтві (на основі попередньої повірки) дозволяє визначити зміну поправок в цих точках, які відбулися з моменту попередньої повірки і розповсюдити їх по всій шкалі.

Кип’ятильник гіпсотермометра (рис.3.20) призначений для установки гіпсотермометра в парах киплячої води.

Він складається з корпусу 2, в нижній частині якого знаходиться нагрівач 1 (електро-нагрівальний елемент, спиртівка і т.д.), а над ним посудина 3 для дистильованої води. Над посудиною знаходиться парова циліндрична камера з подвійними стінками з двох пар металевих, телескопічно з’єднаних трубок 5 і 10, і кришкою 6 з теплоізоляційного матеріалу. В отвір кришки через ущільнювальне кільце 7 вставляється гіпсотермометр 8. На посудині у основи парової камери є сітка 4, яка захищає гіпсотермометр від бризів киплячої води. Гіпсотермометр установлюється так, щоб стовпчик ртуті в його капілярі в момент відліку виступав над ущільнювальним кільцем 7 на 1 – 2 мм. Висоту парової камери регулюють, опускаючи або піднімаючи її верхню частину.   Рис.3.20 Розріз кип’ятильника з гіпсо-термометром: 1 – нагрівач; 2 – корпус; 3 – посудина з водою; 4 – сітка; 5 і 10 – кришка; 7 – ущільнювальне кільце; 8 – гіпсотермометр; 9 і 11 - отвори

Пара киплячої води заповнює парову камеру, проходить через отвір 9 у верхній частині трубки 10, через зазор між трубками 5 і 10 і далі через отвір 11 в навколишнє середовище.

Внутрішні стінки трубки 10 з двох сторін стикаються з парою киплячої води, а тиск всередині парової камери дорівнює атмосферному, що забезпечує рівність температури в камері і температури парів киплячої води при даному атмосферному тиску.

Результати вимірювання гіпсотермометром залежать тільки від тиску. Маса гіпсотермометра і габарити значно менші, ніж у ртутних барометрів. Він транспортабельний і застосовний в складних умовах (в експедиціях, на судах та ін.).

Контрольні запитання:

1. Що називається атмосферним тиском?

2. В яких одиницях вимірюють атмосферний тиск?

3. Які бувають типи ртутних барометрів?

4. В якому порядку проводять вимірювання атмосферного тиску?

5. Яких правил потрібно додержуватися під час перевезення чи перенесення барометра?

6. Яким барометром користуються на гірських метеостанціях для визначення атмосферного тиску?

7. Які бувають похибки під час вимірювання атмосферного тиску?

8. Як визначається поправка на температуру?

9. Як визначається поправка на прискорення вільного падіння?

10. Чи впливають пари ртуті на показання барометра?

11. На чому оснований принцип дії деформаційних барометрів?

12. Для чого служить барограф?

13. Як працює уніфікований датчик тиску?

14. На чому оснований гіпсометричний метод вимірювання тиску?

Дата добавления: 2015-10-13