Druckmessgeräte

Lina und Maria fahren Fahrrad, als Maria bemerkt, dass ihr Reifen nicht genug Druck hatte. Glücklicherweise finden sie eine Zapfsäule an einer nahe gelegenen Tankstelle. – Glaubst du, das ist genug Druck? – Ich weiß nicht… Aber schau, diese Pumpe hat hier eine Art Zifferblatt, mit Skala und Zeiger … Das Zifferblatt, das Lina bemerkt hat, ist ein Druckmessgerät – ein Manometer. Das ist genau das, was die Mädchen brauchen um zu wissen, ob sie den Reifen genug aufgepumpt haben oder nicht. Mal sehen, wie es funktioniert. Manometer messen die Kraft ausgeübt durch Gase oder Flüssigkeiten auf eine Oberfläche.

Zum Beispiel – wie viel Kraft die Luft im Reifen auf die Innenfläche des Reifens auswirkt. Das Manometer in dieser Pumpe wird als Rohrfeder bezeichnet. Innen hat es ein abgeflachtes dünnwandiges Rohr, das C-förmig gebogen ist. Dieses Rohr ist an einem Ende an einem Druckeinlass befestigt. Das andere Ende ist geschlossen, und an einem System aus Zahnrädern und Hebeln befestigt.

Dieses System wiederum ist mit einer Nadel auf dem Zifferblatt verbunden. Wenn ein unter Druck stehendes Gas, wie Luft in einem Fahrradreifen, mit dem Messgerät verbunden ist, ist der Druck im Rohr höher als der Druck außerhalb des Rohres. Dadurch richtet sich das Rohr etwas auf. Diese Bewegung wird durch das Hebelsystem, die den Zeiger auf dem Zifferblatt bewegen, aufgenommen. Das Zifferblatt hat eine Skala, die die Messung in Einheiten anzeigt wie Pfund pro Quadratzoll – psi – oder bar.

Neben der Rohrfeder, gibt es andere Arten von Manometern. Das Membranmanometer verwendet eine dünne, flexible Metallmembran und misst auch sehr niedrige Drücke präzise. Digitale Messgeräte sind auf digitale Sensoren angewiesen und zeigen die Messung auf einer elektronischen Anzeige an. Die meisten dieser Messgeräte messen den Druck von etwas Relativem zu dem Druck um uns herum – das heißt, der Druck, den die Luft in der Atmosphäre ausübt. Wir nennen diesen Druck atmosphärischen Druck.

Der atmosphärische Druck wird relativ gemessen bis zu dem Punkt, an dem überhaupt kein Druck mehr vorhanden ist – wie im Vakuum. Wie können wir den Luftdruck messen? Mit einem Gerät namens Barometer! Es gibt zwei gängige Arten von Barometern. Einer davon besteht aus einem oben verschlossenen Glasrohr.

Der Boden des Röhrchens befindet sich in einem kleinen Reservoir, das mit Flüssigkeit gefüllt ist. Wenn der atmosphärische Druck eine Kraft auf die Flüssigkeit im Reservoir ausübt, wird die Flüssigkeit im Rohr nach oben gedrückt. Hoher atmosphärischer Druck drückt die Flüssigkeit im Rohr nach oben, und niedriger Druck bewirkt, dass der Flüssigkeitsspiegel im Rohr sinkt. Die früher verwendete Flüssigkeit war Quecksilber, daher ist diese Art von Barometer als Quecksilberbarometer bekannt. Der zweite Barometertyp verwendet keine Flüssigkeit.

Stattdessen enthält es einen kleinen, flexiblen Metallkasten, aus dem die Luft herausgepumpt wurde, um ein Vakuum zu erzeugen. Diese Box ist die Aneroidzelle des Barometers. Änderungen des Luftdrucks außerhalb der Zelle bewirken, dass sich die Zelle ausdehnt oder zusammenzieht. Ein System aus Rollen und Hebeln verbindet die Aneroidzelle mit einem rotierenden Zeiger, die den Druck auf einem Zifferblatt anzeigt. Dieses Gerät ist ein Aneroidbarometer. Welches Gerät man verwendet, hängt von der Art des Drucks ab, den man messen muss: zum Beispiel atmosphärischer Druck, oder Manometerdruck in einem Reifen, wie genau die Messung sein muss, oder wie groß der gemessene Druck ist.

Das Manometer an der Pumpe sagt, es kann losgehen!