Was ist ein Gasmanometer?

Ein Gasmanometer ist ein Gerät zur Messung des Drucks eines Gases. Manometer können entweder ein geschlossenes Rohr oder ein offenes Rohr sein und können Wasser, Quecksilber oder eine andere Flüssigkeit verwenden, um den Druck zu messen. Das einfachste Laborgasmanometer besteht aus einem U-förmigen Glas- oder Kunststoffrohr, das an einem Ende mit einem Druckgasbehälter verbunden und teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Digitale Manometer werden ebenfalls verkauft und werden häufig zur Überprüfung des Gasdrucks für Haushaltsgeräte verwendet.

Druckgas übt auf seinen Behälter eine Kraft aus. Zum Beispiel dehnt sich ein Ballon beim Aufblasen – der innere Luftdruck wird größer als der äußere Luftdruck und drückt das dehnbare Material des Ballons nach außen. Ein Gasmanometer verwendet dieses Prinzip, um den Druck eines Gases in einem Behälter gegen Atmosphärendruck oder gegen Vakuum zu messen.

Ein offenes Gasmanometer besteht aus einem mit Druckgas gefüllten Behälter, der mit einem Ende eines U-förmigen Rohres verbunden ist, das am anderen Ende offen ist. Die vom Gasbehälter am weitesten entfernte Seite des Rohres ist mit Markierungen für die Messung kalibriert. Der untere Teil des U-Rohrs wird mit flüssigem Quecksilber oder Wasser gefüllt.

Bei einem Druckunterschied zwischen Gas und Atmosphäre wird die Flüssigkeit im U-Rohr in eine Richtung gedrückt. Wenn beispielsweise das Gas im Behälter einen höheren Druck hat als die Atmosphäre, wird die Flüssigkeit durch das U-Rohr vom Behälter weggedrückt. Es steigt entlang der kalibrierten Markierungen zum offenen Ende hin an und liefert eine Messung, die verwendet werden kann, um den Druck des Gases abzuleiten. Wenn der atmosphärische Druck höher ist, drückt dieser Druck die Flüssigkeit in Richtung des Behälters, wodurch der Flüssigkeitsstand entlang der kalibrierten Markierungen sinkt.

Da sowohl Atmosphärendruck als auch Gasdruck auf die Flüssigkeit im Rohr wirken, müssen beide bei der Ermittlung des Drucks des enthaltenen Gases berücksichtigt werden. Wenn der Gasdruck größer als der Atmosphärendruck ist, drückt das Gas nicht nur die Flüssigkeit im gegenüberliegenden Rohr nach oben, sondern auch die darüber liegende Luft. Dies bedeutet, dass zur Messung der Flüssigkeitshöhe der Atmosphärendruck addiert werden muss, um den wahren Gasdruck zu erhalten. Ist der Gasdruck niedriger als der Atmosphärendruck, gilt das Gegenteil: Die Höhenmessung wird vom Atmosphärendruck abgezogen, um den wahren Gasdruck zu ermitteln.

Ein Manometer mit geschlossenem Rohr verwendet den gleichen Aufbau, jedoch mit einem geschlossenen Ende, das ein Vakuum hält, anstatt zur Luft offen zu sein. Diese Art von Gasmanometer vermeidet das Problem des Atmosphärendrucks. Da auf das gegenüberliegende Ende des Rohres keine andere Druckquelle wirkt, wird die Höhe der Flüssigkeit allein durch den Druck des enthaltenen Gases bestimmt. Das Gas zwingt die Flüssigkeit eine bestimmte Strecke das Rohr hinauf in das Vakuum, an welchem ​​Punkt der Druck abgelesen werden kann.