Un manomètre à gaz est un appareil utilisé pour mesurer la pression d’un gaz. Les manomètres peuvent être à tube fermé ou à tube ouvert et peuvent utiliser de l’eau, du mercure ou un autre liquide pour mesurer la pression. Le manomètre à gaz de laboratoire le plus simple consiste en un tube en verre ou en plastique en forme de U relié à un récipient de gaz sous pression à une extrémité et rempli partiellement de liquide. Des manomètres numériques sont également vendus et sont largement utilisés pour vérifier la pression du gaz pour les appareils ménagers.
Le gaz sous pression exerce une force sur son contenant. Par exemple, un ballon s’étire lorsqu’il est gonflé – la pression d’air intérieure devient supérieure à la pression d’air extérieure et force le matériau extensible du ballon vers l’extérieur. Un manomètre à gaz utilise ce principe pour mesurer la pression d’un gaz dans un récipient contre la pression atmosphérique ou contre le vide.
Un manomètre à gaz à tube ouvert se compose d’un récipient rempli de gaz sous pression et connecté à une extrémité d’un tube en forme de U, qui est ouvert à l’autre extrémité. Le côté du tube le plus éloigné du réservoir de gaz est calibré avec des repères pour la mesure. Du mercure liquide ou de l’eau est utilisé pour remplir la partie inférieure du tube en U.
S’il y a une différence de pression entre le gaz et l’atmosphère, le liquide dans le tube en U sera forcé dans une direction. Par exemple, si le gaz dans le conteneur est à une pression plus élevée que l’atmosphère, le liquide sera forcé dans le tube en U loin du conteneur. Il s’élèvera le long des marques calibrées vers l’extrémité ouverte, fournissant une mesure qui peut être utilisée pour déduire la pression du gaz. Si la pression atmosphérique est supérieure, cette pression forcera le liquide vers le récipient, faisant chuter le niveau de liquide le long des marques calibrées.
Étant donné que la pression atmosphérique et la pression du gaz agissent sur le liquide dans le tube, les deux doivent être prises en compte lors de la recherche de la pression du gaz contenu. Lorsque la pression du gaz est supérieure à la pression atmosphérique, le gaz ne pousse pas seulement le liquide vers le haut dans le tube opposé, il pousse également l’air au-dessus de celui-ci. Cela signifie que la pression atmosphérique doit être ajoutée à la mesure de la hauteur du liquide pour obtenir la vraie pression du gaz. Si la pression du gaz est inférieure à la pression atmosphérique, c’est le contraire : la mesure de la hauteur est soustraite de la pression atmosphérique pour trouver la vraie pression du gaz.
Un manomètre à tube fermé utilise la même configuration, mais avec une extrémité fermée qui maintient un vide au lieu d’être ouvert à l’air. Ce type de manomètre à gaz évite le problème de la pression atmosphérique. Comme aucune autre source de pression n’agit sur l’extrémité opposée du tube, la hauteur du liquide est uniquement déterminée par la pression du gaz contenu. Le gaz forcera le liquide à une certaine distance dans le tube dans le vide, auquel point la pression peut être lue.