壓縮式真空計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理
壓縮式真空計(jì)是對(duì)U型管真空計(jì)的重大改進(jìn)，它是依據(jù)理想氣體的波義耳定律制成的。由于它首先是由麥克勞提出的，故此種真空計(jì)又稱為麥克勞真空計(jì)（簡(jiǎn)稱麥?zhǔn)嫌?jì)）。
壓縮式真空計(jì)是測(cè)量壓力低于1Pa時(shí)用的絕對(duì)真空計(jì)，并且從1874年至今仍作為校準(zhǔn)其他真空計(jì)的主要儀器。
圖1 所示為一種工作用壓縮式真空計(jì)，它是用硬質(zhì)玻璃吹制而成。由測(cè)量毛細(xì)管3（頂端為封閉端）、比較毛細(xì)管4 、玻璃泡2 、水銀貯器1 、三通閥7 、與被測(cè)真空系統(tǒng)相連接的導(dǎo)管6和刻度尺5等組成。
為減小測(cè)量誤差，測(cè)量毛細(xì)管和比較毛細(xì)管用同一根毛細(xì)管截?cái)嘀瞥�，這樣可較好地保持兩者內(nèi)徑的均勻性。為使待測(cè)系統(tǒng)壓力與玻璃泡內(nèi)的壓力一致，導(dǎo)管6要用較粗的玻璃管制成，保證其有足夠的通導(dǎo)能力。
由于壓縮式真空計(jì)是依據(jù)理想氣體的波義耳定律制成的，所以其前提條件是被測(cè)真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體必須是適用波義耳定律的，否則將給測(cè)量帶來(lái)誤差；再者要求在測(cè)量時(shí)真空系統(tǒng)內(nèi)壓力穩(wěn)定。
圖1 壓縮式真空計(jì) 圖2 壓縮式真空計(jì)測(cè)量圖
1—水銀貯器 2—玻璃泡 3—測(cè)量毛細(xì)管 4—比較毛細(xì)管 5— 刻度尺 6— 導(dǎo)管 7— 三通閥
測(cè)量前將壓縮式真空計(jì)的導(dǎo)管與被測(cè)系統(tǒng)相連接，由于系統(tǒng)內(nèi)壓力各處相等，所以玻璃泡和測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)的壓力與待測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的壓力p相等。測(cè)量時(shí)用任一種方法將水銀面提升，當(dāng)水銀面提升到M-M面時(shí)（見(jiàn)圖2），被測(cè)系統(tǒng)與玻璃泡隔斷，玻璃泡以上內(nèi)部壓力與被測(cè)系統(tǒng)內(nèi)壓力p相等。設(shè)M-M 以上包括測(cè)量毛細(xì)管和玻璃泡體積之和為V。當(dāng)繼續(xù)提升水銀時(shí)，玻璃泡內(nèi)的氣體被壓縮，體積減小，壓力增高。
當(dāng)水銀面停在如圖2所示的位置時(shí)，測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)的氣體體積為V1，壓力為 p2，而比較毛細(xì)管內(nèi)壓力仍為p。測(cè)量毛細(xì)管和比較毛細(xì)管液面高度差為h = h1-h 2，則測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)的壓力p2= ρgh + p。根據(jù)波義耳定律可得
因?yàn)橐话阌脡嚎s式真空計(jì)測(cè)量低壓，即p《ρgh，故等式右邊的p可以忽略。于是，上式可以寫(xiě)成
又因?yàn)闇y(cè)量毛細(xì)管壓縮后的氣體容積V1=（πd2/4）·h 1，經(jīng)整理得
此式即為壓縮式真空計(jì)的基本方程式。式中d為測(cè)量毛細(xì)管的內(nèi)徑。V和d在吹制壓縮式真空計(jì)時(shí)可測(cè)得為已知數(shù)據(jù)，則
式中：p——— 待測(cè)壓力，Pa； h1、h2———液面差，m； K———真空計(jì)常數(shù)，Pam-2；
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