Definition und Messung von Druck: Atmosphärendruck, Barometer und Manometer

Erinnern Sie sich, dass ein Gas immer die Form und das Volumen des Behälters, in dem es enthalten ist, annimmt. Mikroskopisch gesehen besteht ein Gas aus sich bewegenden Teilchen, die miteinander und mit den Wänden ihres Behälters kollidieren. Jeder Zusammenstoß mit der Wand übt eine geringe Kraft auf der Kontaktfläche aus.

Die Kräfte, die aus einer großen Anzahl solcher Kollisionen resultieren, addieren sich zu seinem Druck. Weniger Gasteilchen führen zu weniger Zusammenstößen, und somit einer geringeren Kraft pro Flächeneinheit und damit einen geringeren Druck. Der Druck ist also direkt zur Zahl der Teilchen einem bestimmten Volumen oder der Dichte des Gases proportional.

Luft eine Mischung verschiedener gasförmiger Atome und Moleküle übt Druck auf alles an der Erdoberfläche aus. Dies ist der atmosphärische Druck, und es wird mit einem Barometer gemessen. Ein traditionelles Barometer ist eine mit Quecksilber gefüllte Glasröhre, die in eine quecksilberhaltige Schale invertiert wird.

Als Reaktion auf den von der Atmosphäre ausgeübten Druck, steigt oder fäll die Höhe der Quecksilbersäule. Die Messung der Höhe liefert ein Maß des atmosphärischen Drucks. Auf Meereshöhe, beträgt der atmosphärische Druck 1 atm, was die Quecksilbersäule bis zu einer Höhe von 760 Millimeter Quecksilber anhebt.

In höher gelegenen Regionen, wo die Luft weniger dicht ist, fällt die Höhe der Quecksilbersäule, was auf einen niedrigeren Atmosphärendruck hinweist. Der Druck eines in einem Behälter eingeschlossenen Gases wird mit einem Manometer gemessen. Ein Manometer mit geschlossenem Ende besteht aus einem mit Quecksilber gefüllten U-Rohr.

Ein Ende wird in einem Vakuum versiegelt, und das andere Ende ist mit dem Behälter verbunden, der mit der Gasprobe gefüllt wird. Die Gasteilchen drücken auf das Quecksilber an dem einem Ende des Rohrs, wodurch ein Höhenunterschied entsteht, der dem durch das Gas ausgeübten Druck entspricht. Bei einem Manometer mit offenem Ende, wird ein Ende zur Atmosphäre offen gelassen.

Dieser misst den Druck der Gasprobe relativ zum atmosphärischen Druck. Wenn das Gas einen höheren Druck ausübt als der atmosphärische Druck, wird der Höhenunterschied dem atmosphärischen Druck hinzugefügt. Daraus ergibt sich der Druck des Gases.

Umgekehrt, wenn die Atmosphäre einen Druck ausübt, der höher ist als die Gasprobe, wird die Höhendifferenz vom atmosphärischen Druck subtrahiert um den Druck des Gases zu messen.