Manómetro McLeod

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El manómetro McLeod es un dispositivo para medir bajas presiones , fue desarrollado en 1890 . El funcionamiento del dispositivo se basa en medir la altura de una columna de gas comprimido por mercurio en un capilar de sección conocida.

Medición de la presión con un manómetro McLeod

La medición de la presión con un manómetro se realiza de la siguiente manera:

Al expandir el tanque con paredes flexibles, los tubos 1, 2 y 3 se limpian completamente de mercurio, conectando así el receptor V con el volumen en estudio V x .
Luego, al comprimir el depósito inferior, el sistema se llena de mercurio hasta que el nivel de mercurio en el capilar 2 coincide con el extremo superior del capilar 1. Al mismo tiempo, queda una columna de gas comprimido en el 1.
Durante la fabricación, el dispositivo se calibra y se aplica una escala junto al tubo, en la que puede leer directamente la lectura de presión en torr u otras unidades.

Es importante señalar que el manómetro está diseñado para medir la presión del gas en condiciones isotérmicas, por lo que el proceso de llenado del manómetro y posterior compresión del gas en el capilar de medida 1 debe realizarse lo más lentamente posible .

El tubo 3 suele ser mucho más ancho que los capilares 1 y 2 para facilitar la penetración del gas del sistema en estudio en el receptor.

Fórmula de trabajo

Presentamos la derivación de la fórmula para encontrar la presión en un volumen a lo largo de la altura : $V_{x}$ $h$

La presión del gas en el capilar 1 antes de la compresión es igual a la presión medida , después de la compresión: $pags$

$p_{1}=p+\rhogh$ .

Al mismo tiempo, dado que el proceso de compresión del gas es isotérmico, con base en la ley de Boyle-Mariotte :

$pV=(p+\rho gh)(\pi r^{2}h)$ .

A partir de esto podemos expresar la presión deseada:

${\displaystyle p={\pi \rho gr^{2} \over (V-\pi r^{2}h)}h^{2))$ .

Debido al hecho de que el volumen de gas en el capilar es mucho menor que el volumen del receptor, la fórmula se puede convertir a la siguiente forma aproximada:

$p=Ch^{2}$ ,

$C={\pi \rho gr^{2} \over V}$ , dónde

C es la constante del dispositivo. Obviamente, para medir una presión superior a la mínima posible a una altura constante de la columna de gas en el capilar 1, es necesario aumentar el volumen del receptor y reducir el radio del capilar.

Aplicación del manómetro McLeod

El uso práctico del dispositivo es difícil debido a la complejidad, la incomodidad y la lentitud de trabajar con él, así como a la imposibilidad de producción en serie. Los manómetros se fabrican y calibran pieza por pieza, mientras que para cada caso varía el valor de la constante del instrumento. Por lo tanto, el manómetro McLeod se utiliza únicamente como instrumento de referencia para calibrar manómetros y vacuómetros en serie . La ventaja del manómetro McLeod es el carácter absoluto del método de medición, ya que la altura de la columna de gas comprimido, en igualdad de condiciones, está directamente relacionada con su presión. El límite de escala del dispositivo está limitado por la posibilidad de limpiar el volumen de trabajo del gas (con su aumento, la masa de mercurio utilizada en el dispositivo aumenta considerablemente), el diámetro del capilar (si el capilar es demasiado estrecho, el mercurio se adhiere a sus paredes), la posibilidad de medir la columna de gas, y en los mejores especímenes prácticos es de alrededor de 10 −5 Torr .