Манометр Мак-Леода

Вимірювання тиску високого вакууму

Манометр Мак-Леода

Дуже важко досягнути високого вакууму, а ще важче виміряти тиск, встановивши, тим самим,  ступінь відкачки газу.

Для вимірювання високого вакууму широко застосовують манометр Мак-Леода та іонізаційний манометр. Розглянемо основи принципу дії компенсаційного манометра.

Дія манометра Мак-Леода ґрунтується на збільшенні вимірюваного тиску  в результаті зменшення об’єму, який займає деяка порція газу. Схему такого манометра розглянуто на малюнку. Пересувний резервуар 6 зі ртуттю з’єднаний гнучким шлангом з самим манометром, який складається з невеликого скляного балона 5, що переходить у запаяний капіляр 4. Нижче балона 5 припаяна скляна трубка, яка роздвоюється на трубку 2 і капіляр 3 (такого ж діаметра, що і капіляр 4). Трубка верхнім кінцем 1 зєднується з простором, в якому треба виміряти тиск.

На початку вимірювання резервуар 6 опускають доти, поки рівень ртуті у манометрі не опуститься нижче лінії аб. Потім резервуар 6 піднімають вгору. Коли ртуть досягне лінії аб, балон з капіляром  відключаються від об’єму, в якому вимірюється тиск. Нехай об’єм балона 5 і капіляра 3 дорівнює V₁,  тиск у ньому р₁. Резервуар 6 з ртуттю піднімають  доти, поки рівень ртуті в капілярі 4 не досягне деякої лінії вг. Об’єм повітря, яке залишилось у капілярі, дорівнює V₂. Це повітря зазнає тиску р₂. Якщо різниця рівнів ртуті у капілярі 4 і в капілярі 3 дорівнює h, то p₂ = p₁ + h, але оскільки р₁ набагато менше за h, то можна вважати, що р ≈ h. Тоді за законом Бойля-Маріотта

Р₁ = hV₂/V₁ = αh.

Якщо об’єм балона 5 набагато більший за об’єм капіляра 4, то навіть при малому вимірюваному тиску р₁ величина h буде досить великою, щоб її можна було виміряти. Величина α = V₂/V₁ постійна для даного манометра, якщо рівень ртуті доводити до лінії вг. 

За допомогою цього манометра можна вимірювати тиски до 10^-6 мм рт. ст.

Останнім часом манометр Мак-Леода практично повністю витісняється іонізаційним манометром. З його будовою та основами принципу дії ознайомимось після вивчення електродинаміки.

Доцільно прочитати при підготовці до заліку:

• 1.Молекулярна фізика. Ізопроцеси.
• 2. Молекулярно-кінетична теорія.
• 3. Нагріти, щоб швидше охолодити.
• 4. Температура - повторюємо поняття.
• 5. Основне рівняння МКТ
• 6. Модель ідеального газу. 
• 7. Розподіл Максвела по швидкостях. 
• 8. Дифузія. 
• 9. Внутрішнє тертя. В'язкість.
• 10. Теплопровідність.