Definitie en meting van druk: atmosferische druk, barometer en manometer

Bedenk dat een gas altijd de vorm en het volume aanneemt van het vat waarin het zich bevindt. Microscopisch bestaat een gas uit bewegende deeltjes die met elkaar en de wanden van hun houder botsen. Elke botsing met de wand oefent een kleine kracht uit op het contactgebied.

De krachten die het gevolg zijn van een groot aantal van dergelijke botsingen worden opgeteld bij de druk. Minder gasdeeltjes leiden tot minder botsingen, een lagere kracht per oppervlakte-eenheid en dus een lagere druk. De druk is daarom recht evenredig met het aantal deeltjes in een bepaald volume of de dichtheid van het gas.

Lucht een mengsel van verschillende gasvormige atomen en moleculen oefent druk uit op alles op het aardoppervlak. Dit is atmosferische druk en wordt gemeten met een barometer. Een traditionele barometer is een met kwik gevulde glazen buis die wordt omgekeerd in een schaal die kwik bevat.

Als reactie op de druk die door de atmosfeer wordt uitgeoefend, stijgt of daalt de hoogte van de kwikkolom. Het meten van de hoogte geeft een maat voor de atmosferische druk. Op zeeniveau is de atmosferische druk 1 atmosfeer waardoor de kwikkolom stijgt tot een hoogte van 760 millimeter kwik.

Op grotere hoogten, waar de lucht minder dicht is, daalt de hoogte van de kwikkolom, wat wijst op een lagere atmosferische druk. De druk van een gas dat in een container zit, wordt gemeten met een manometer. Een manometer met gesloten uiteinde bestaat uit een met kwik gevulde U-buis.

Het ene uiteinde is vacuüm verzegeld en het andere uiteinde is verbonden met de container die is gevuld met het gasmonster. De gasdeeltjes drukken het kwik in een uiteinde van de buis naar beneden, waardoor een hoogteverschil ontstaat dat overeenkomt met de druk die door het gas wordt uitgeoefend. Bij een manometer met open uiteinde wordt één uiteinde opengelaten naar de atmosfeer.

Dit meet de druk van het gasmonster ten opzichte van de atmosferische druk. Wanneer het gas een hogere druk uitoefent dan de atmosferische druk, wordt het hoogteverschil opgeteld bij de atmosferische druk. Dit levert de druk van het gas op.

Omgekeerd, wanneer de atmosfeer een grotere druk uitoefent dan het gasmonster, wordt het hoogteverschil afgetrokken van de atmosferische druk om de druk van het gas te verkrijgen.