ВАКУУМ

КАК ИЗМЕРЯЮТ ВАКУУМ

П

Ри сильном разрежении газа обычно измеряют не ваку­ум, а величину давления газа, которое существует в ва - куумированном пространстве. Измерить это давление не легко. Точно измерить давление в несколько тысячных и даже миллионных долей миллиметра ртутного столба при помощи простой барометрической трубки невозможно.

Как же измерить степень разрежения при высоком ва­кууме? Это делают прямым или косвенным путем. При кос­венном измерении вакуума измеряют не величину давления газа, а какое-либо свойство газа, которое легко поддается измерению и в большой степени зависит от величины ваку­ума. Такой прием часто используется в науке и технике. На­пример, для измерения средней энергии движения частиц данного тела, характеризуемой температурой, мы измеряем расширение ртути или другой жидкости в трубке термо­метра.

Самые различные физические явления используются для измерения вакуума. На схеме (рис. 21) представлены при­боры, при помощи которых измеряется вакуум различной величины.

Обычные давления в пределах от 1 до 760 мм ртутного, столба измеряются при помощи пружинного вакуумметра, барометрической трубки или и-образного манометра, за­полненного ртутью или другой жидкостью. Их устройство просто и общеизвестно. При понижении давления газа до десятых и сотых долей миллиметра ртутного столба точность манометров с прямым отсчетом давления газа по высоте столба жидкости становится недостаточной. Тогда его начи­нают измерять косвенно.

В лабораторных условиях для измерения вакуума от

1 до 1-10“5 мм ртутного столба используются так называе­мые компрессионные манометры. Их действие основано на

КАК ИЗМЕРЯЮТ ВАКУУМ

Рис. 21. Области применения различных приборов для измерения вакуума.

1 — мембранный манометр; 2 — жидкостный; 3 — компрес­сионный; 4 — теплоэлектрический; 5 — электроразрядный;

6 — ионизационный.

Законе Бойля—Мариотта. Ученые решили, что если трудно измерить малое давление газа, то можно взять большой объ­ем газа, сжать его в несколько десятков или сот раз, а затем измерить давление. Наиболее известен компрессионный ма­нометр английского физика Мак-Леода. В этом манометре (р-ис. 22) разреженный газ заполняет определенный, извест­ный объем 3, в который при помощи подвижного сосуда 4 вводится ртуть. Газ сжимается и заполняет часть калиб­рованного капилляра 2 известного объема. Зная объем и давление газа после сжатия и зная исходный объем, не­трудно рассчитать по закону Бойля—Мариотта и исходное давление газа.

Для определения давления газа при вакууме до 10 ~4 мм ртутного столба используются также тепловые и электри­ческие свойства газов, которые сильно изменяются при разре­жении. Способность какого-либо газа проводить тепло

Зависит от его плотности. Чем больше давление, под ко­торым находится газ, тем выше его плотность, тем большее количество молекул участвует в переносе тепла.

Рис. 22. Схема компрес­сионного манометра Мак­Леода.

подпись: 
рис. 22. схема компрес-сионного манометра мак-леода.
На изменении теплопроводно­сти газов с изменением их плот­ности основано действие термоэлек­трического манометра (рис. 23). В манометре в разреженном про­странстве помещена проволока, которая нагревается током опреде­ленного напряжения. С увеличе­нием разрежения газа количество тепла, отдаваемого проволокой, па­дает, что приводит к повышению ее температуры.

1— соединение с вакуумируе - мым пространством; 2 — ка­либрованный капилляр; 3— мерный сосуд; 4 — подвиж­ной сосуд с ртутью.

подпись: 1— соединение с вакуумируе- мым пространством; 2 — ка-либрованный капилляр; 3— мерный сосуд; 4 — подвижной сосуд с ртутью.Температура в этом случае измеряется при помощи термо­пары (спай двух металлов). В за­висимости от температуры спая термопары в ней возникает ток большей или меньшей силы, который и измеряется чувствительным при­бором.

Газов проводить

Рис. 23. Термоэлек­трический мано­метр.

подпись: газов проводить
 
рис. 23. термоэлек-трический мано-метр.
Удобен и электроразрядный маг­нитный манометр (рис. 24). В нем используется способность разреженных электрический ток высокого напря - жения.

В манометре между полюсами посто­янного магнита 1 помещена рамка 4, к которой подведен ток напряжением 3000 вольт. Сила тока при электрическом разряде зависит от разрежения в камере 2 манометра. Измеряя силу тока в момент разряда в камере манометра, можно су­дить и о степени разрежения.

Для измерения наиболее высокого ва­куума применяется ионизационный мано­метр (рис. 25). Устройство его также ос­новано на свойствах электрического раз­ряда в вакууме. В стеклянной запаянной трубке 1 впаяны два металлических электрода 2 и 3, между которыми установлена металлическая сетка 4. При подключении электродов к двум

Противоположным полюсам источника тока втрубкевозникает ток. Электроны, двигаясь в разреженном газе от одного элек­трода к другому, ионизируют попадающиеся на их пути моле­кулы газа. Степень ионизации газа, т. е. количество молекул газа, получивших электрический заряд, или, как их на-

КАК ИЗМЕРЯЮТ ВАКУУМ

Рис. 24. Электроразрядный магнитный манометр.

1 — магнит; 2 — корпус маномет­ра; 3 — трубка, соединяющая ма­нометр с вакуумированной систе­мой; 4 — рама, к которой подве­ден ток высокого напряжения.

1 — стеклянная трубка;

2 — катод; 3— анод; 4 —

Сетка.

Рис. 25. Схема иониза­ционного манометра.

КАК ИЗМЕРЯЮТ ВАКУУМ КАК ИЗМЕРЯЮТ ВАКУУМ

'зип сиг^'г илииоппло^ииму дтттр.

Жения. Чем больше давление газа, тем больше молекул иони­зируется и тем больше сила тока между электродами мано­метра. Сила тока измеряется прибором.

Мы видим, что измерить величину вакуума, в особеннос­ти высокого вакуума, не так уже просто. Приходится прибе­гать к обходным путям. Но и с этой сложной задачей совре­менная техника успешно справляется.

Вакуумные приборы должны быть абсолютно герметич­ными; если в них поступает посторонний газ» высокий ва­куум создать нельзя. Например, чтобы уравновесить на­текание газа в вакуумированный сосуд через отверстие
диаметром в одну десятимиллионную миллиметра, необхо­дима непрерывная работа высокопроизводительного насоса. Как же обнаружить течь газа в вакуум-приборе?

Когда на корабле появляется течь воды, ее нетрудно об­наружить, а вот найти место течи газа в вакуумном аппара­те трудно. Обычно это настолько малые и незаметные отвер­стия, что не приходится и говорить о возможности их обна­ружения осмотром.

Для обнаружения течей в вакуумной технике применяют­ся различные специальные методы и приборы.

ВАКУУМ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

М Ы познакомились с многочисленными свойствами «пус­того» пространства и убедились, что оно далеко не пус­тое. Однако свойства многих веществ, направление ряда важных технических процессов в большой степени изменя­ются в разреженном …

ВАКУУМ ВОКРУГ НАС

И Спользование вакуума в повседневной жизни распрост­ранено так широко, что мы этого подчас и не замеча­ем. Зайдем на колхозную молочную ферму — идет доение коров. К вымени каждой из них …

ВАКУУМ-ФИЛЬТРЫ

В Елико давление воздуха на все, находящееся на дне воздушного океана. На каждый квадратный сантиметр поверхности любого тела давит сила, равная примерно 1 кг. С тех пор как была определена …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua