Les manomètres sont des outils utilisés pour mesurer une quantité physique appelée pression. La pression est définie comme le quotient entre la composante perpendiculaire de la force et la zone sur laquelle elle agit, étant définie par l'équation suivante:
P = F / A
Où P est la pression et F est la force perpendiculaire à la zone A. L'unité de pression dans le Système international d'unités est le pascal, abrégé Pa. Puisqu'il s'agit d'une petite unité pour les pressions fréquemment manipulées, multiples du pascal, comme le kilo, le méga et le giga sont largement utilisés.
Pour mesurer la pression, une multitude d'appareils ont été créés, qui peuvent être regroupés dans l'une de ces catégories, selon le principe physique dont ils font usage:
La pression est, avec la température, l'une des grandeurs les plus mesurées au monde. Cela est dû au fait que les fluides, qu'il s'agisse de gaz ou de liquides, exercent une pression sur les parois des conteneurs qui les contiennent et sur les objets à l'intérieur..
Les manomètres sont des instruments essentiels dans divers domaines, les principaux étant:
Dans les études climatiques, la mesure de la pression est très importante, car c'est un indicateur principal du climat: les basses pressions sont associées aux pluies et aux tempêtes, tandis que les hautes pressions indiquent un ciel clair.
Par contre, dans tous les procédés industriels et métallurgiques, de nombreux fluides exercent en permanence une pression sur les tuyaux et les cuves, qu'ils soient au repos ou en mouvement. D'où la nécessité de connaître sa valeur à tout moment, afin de bien réguler ces processus..
Un autre exemple très familier est le contrôle de la puissance automobile, pour lequel le niveau de compression dans les cylindres du moteur est mesuré, qui est la pression mesurée lorsque le piston est au point de volume minimum. De plus, les pneus doivent être remplis à une pression adéquate, qui est vérifiée avec une jauge portative conçue à cet effet..
La pression artérielle ou la pression artérielle est une indication de l'état de santé général des personnes et est un examen de routine, qui est facilement réalisé avec un appareil appelé brassard de pression artérielle ou alors tensiomètre.
Le manomètre à utiliser dépend de la classe de pression à mesurer:
En fonction du type de pression à mesurer, divers instruments ont été conçus. Voici les principaux:
Les baromètres mesurent la pression atmosphérique. Il existe plusieurs types, selon le mécanisme du capteur.
Cet instrument a été inventé par le physicien italien Evangelista Torricelli (1608-1647). Il se compose d'un tube rempli de mercure inversé sur un récipient qui est également rempli de mercure et ouvert à l'atmosphère..
En inversant le tube, le mercure descend, laissant un espace au sommet où il devient presque vide, à l'exception d'une petite quantité de vapeur de mercure. Là, la pression absolue est assez proche de 0.
La force exercée par l'air sur la partie exposée du mercure et le poids de la colonne de mercure dans le tube sont équilibrés, puisque l'ensemble est au repos.
Or, la force de l'air à la surface du mercure s'exerce par pression, et celle-ci à son tour est liée à la hauteur de la colonne de mercure dans le tube, une valeur proche de 760 mm et équivalente à 101325 Pa.
Ce baromètre utilise de l'eau au lieu du mercure, mais la colonne liquide est plus longue, car l'eau est plus légère: 10,3 m de haut.
Ce dispositif n'utilise pas de liquide, mais une chambre métallique partiellement sous vide qui se contracte ou se dilate en fonction de la pression à laquelle il est soumis. La différence de pression est transmise par un ressort dont l'allongement déplace une tige fixée sur l'indicateur de jauge. La pression est lue sur un afficheur équipé d'une balance.
Lorsqu'un système d'enregistrement d'un type quelconque, tel que du papier et de l'encre, ou un affichage numérique est ajouté à l'instrument, l'instrument est alors un barographe et vous permettent de visualiser les variations de pression atmosphérique sous forme de graphique, utile pour prédire la météo.
Les manomètres mesurent généralement la pression relative, bien qu'ils puissent parfois donner des lectures absolues.
Il est utilisé pour mesurer des pressions relatives faibles et modérées. Le plus simple consiste en un tube en verre ou en plastique en forme de U, rempli de fluide, tel que du mercure, avec l'une des branches scellée ou ouverte à l'atmosphère et l'autre reliée à la pression à mesurer..
Lorsqu'une pression est appliquée à une extrémité, le mercure monte dans l'autre branche jusqu'à ce que le poids de la colonne équilibre la pression à l'extrémité. La différence entre le niveau d'origine et le nouveau niveau est proportionnelle à la différence de pression entre les deux points.
Une variante du manomètre à tube en U est le manomètre à tube incliné, qui est utilisé pour mesurer de petites différences de pression.
Ce type de manomètre transfère les variations de pression à une échelle graduée ou à un cadran, par le biais d'un mécanisme. Il peut s'agir par exemple de la déformation d'un ressort ou d'un tube en forme de C ou enroulé en spirale, qui a tendance à se redresser lorsqu'une pression est appliquée à une extrémité ou à se plier davantage si elle diminue..
Le tube s'appelle Tube de Bourdon, par Eugène Bourdon, l'ingénieur français qui l'a inventé en 1849.
La déformation du tube déplace une butée munie d'un système mécanique à engrenages qui convertit le mouvement linéaire du tube en un mouvement de rotation à l'autre extrémité, là une aiguille indicatrice est connectée qui peut être déplacée sur un cadran. La position de l'aiguille sur l'échelle graduée du cadran indique la valeur de pression.
Ils provoquent une différence de pression pour provoquer une variation d'une certaine quantité électrique telle que la résistance, par exemple. Ladite variation peut être convertie en un courant électrique proportionnel à la différence de pression et la lecture se fait sur un écran numérique..
Dans un manomètre de ce type, la déformation élastique du capteur en matériau conducteur produit une variation de sa résistance électrique. Le changement de résistance est lié au changement de pression. De la même manière, vous pouvez faire varier la capacité dans un condensateur ou l'inductance dans une inductance.
Un autre type de capteur est du type piézoélectrique, comme le quartz ou la tourmaline, dans lequel un changement de pression sur un cristal d'un de ces minéraux se traduit par une tension.
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