علوم اجتماعي

انواع فشار سنج

ساده ترین و معروترین آنها فشار سنج لوله U شکل است که در آن مقداری جیوه در لوله U شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط (هواکه برابر p0 است) و ماده د اخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند ازطریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود.

فشارسنج پزشکی وسیله ایست که از آن برای اندازه‌گیری فشار سیستولی و فشار دیاستولی خون استفاده می‌شود. فشارسنج پزشکی انواع و اقسام بسیاری دارد اما دو نوع فشارسنج جیوه‌ای و فشارسنج عقربه‌ای آن در ایران بیشتر کاربرد دارند.

نوع جیوه‌ای دستگاه بزرگتری دارد و فرد گیرنده فشار از روی ارتفاع ستون جیوه می‌تواند فشار خون بیمار را مشخص کند. در صورتی که در نوع عقربه‌ای ، صفحه‌ای مانند کیلومتر شمار اتومبیل وجود دارد که محل عقربه‌ روی این صفحه فشار خون سیستولی و دیاستولی را نشان می‌دهد. فشارسنج جیوه‌ای دقیقتر و بهتر از همه انواع فشارسنجها و بادوامتر است، ولی به علت بزرگی و حمل سخت از آن کمتر استفاده می‌شود. 

ساختمان فشار‌سنج و طرز استفاده آن
ساختمان فشار‌سنج از یک بازوبند که بوسیله لوله لاستیکی از طرفی به مخزن مدرج جیوه و صفحه مدرج مربوط و از طرف دیگر به یک پو‌آر یا پمپ (تلمبه) متصل است، تشکیل می‌شود. برای اندازه‌گیری فشار خون ابتدا بازوبند دستگاه را 2 الی 3 انگشت بالاتر از چین آرنج می‌بندیم و پس از بستن پیچ تنظیم هوا بوسیله پمپ لاستیکی هوایی بازوبند را پر از هوا می‌کنیم در نتیجه ستون جیوه (در دستگاه جیوه‌ای) یا عقربه مدرج (در دستگاه عقربه‌ای) شروع به بالا رفتن می‌کند، فشار بازوبند را توسط پمپ آنقدر افزایش می‌دهیم تا نبض قطع گردد. سپس صفحه گوشی را روی شریان بازویی در ناحیه جلوی چین آرنج قسمت داخل قرار داده و فشار هوای بازوبند را به تدریج و به آهستگی حدود 2 میلیمتر جیوه در ثانیه با باز کردن پیچ مربوطه کم می‌کنیم، و بدین ترتیب فشار خون را اندازه می‌گیریم. 

فشارسنج دیجیتالی
اخیراً فشارسنج پزشکی دیجیتالی و فشارسنج پزشکی اتوماتیک نیز به بازار ایران عرضه شده‌اند که به دلیل عدم آگاهی از نحوه استفاده صحیح از این دستگاهها و برخی اشکالات فنی استفاده از آنها توصیه نمی‌شود.
این دستگاهها شامل یک نوع بازوبند است که توسط لوله‌ای به قسمت الکترونیکی دستگاه وصل می‌شود. با فشار دادن دکمه‌ای روی قسمت دیجیتالی دستگاه ، بازوبند شروع به باد شدن می کند.

فشارسنج (به انگلیسی: Barometer)‏ را برای اندازه گیری فشارهوا به کار می‌برند. هرچند اصطلاح «به سبکی هوا» به معنای خیلی سبک است اما باید توجه داشت که وزن هوای روی هر متر مربع از سطح زمین معادل ۱۰۰۰۰ کیلوگرم است. نیروی وارد بر سطح را فشار می‌نامند. هر فشارسنج تشکیل شده اشت از یک قوطی فلزی تخت و درزبندی شده که درون آن از هوا خالی است. فشار هوا می‌خواهد قوطی را مچاله کند اما چون فلز خاصیت فنری دارد کاملاً مچاله نمی‌شود. با تغییر فشارهوا جدار فلزی قوطی بالا و پایین می‌رود. مجموعه‌ای از اهرم‌ها حرکت جدار قوطی را به حرکت عقربه‌ای بر روی صفحهٔ مدرج (شبیه صفحهٔ ساعت) تبدیل می‌کند. با بالا رفتن از سطح زمین (مثلاً با هواپیما) و همچنین با تغییر شرایط آب و هوا، فشار هوا کم می‌شود. فشارسنج را برای سنجش ارتفاع پرواز هواپیما از سطح زمین و نیز برای پیش بینی وضع هوا به کار می‌برند. در هواشناسی فشار هوا را بر حسب میلی بار (mb) بیان می‌کنند. میانگین فشار هوا در مجاورت سطح دریا در حدود ۱۰۰۰mb است.

مخترعین دستگاه اندازه گیری فشار هوا(فشارسنج)

پاسکال (1662-  1623)  فیزیکدان فرانسوی بود که در سن 16 سالگی کتابی در هندسه نوشت و در نوزده سالگی نوعی ماشین حساب را که به کمک چرخ دنده جمع وتفریق می کرد اختراع کرد و او حساب احتمالات را پایه گذاری کردو در موضوع فشار هوا به آزمایش پرداخت و به این نتیجه رسید که اگر فشار هوا مربوط به وزن جوَ باشد باید هر اندازه از زمین بالاتر رویم فشار هوا کاسته شود. پاسکال 39 سال زندگی کرد . مدتی در بستر بیماری گذراند. وی برای تحقق هدف هایش از دیگران کمک گرفت و آنها را به تحقیق واندازه گیری مشغول کرد . مثلا ً از یکی از دوستانش خواست که به بالای کوه برود  وبا خود هواسنج را بالا برد و ارتفاع ستون جیوه هواسنج را در بالای کوه اندازه بگیرد. با این اندازه گیری مشخص شد که فشار هوادر بالای کوه6/7سانتی متر جیوه کمتر از فشار هوادر پائین کوه است وبه این طریق درستی نظریه پاسکال تائید شد .

توریچلی (1626 - 1561) ریاضی دان و فیزیکدان ایتالیایی در شهر فانیزابه دنیا آمد . اودر آغاز منشی گالیله بود پس از او در فلورانس جایش را گرفت وبه استادی فلسفه و ریاضیات منصوب شد .گالیله توجه توریچلی رابه سوی مسائل فیزیک تجربی معطوف کرد .در آن زمان موضوع تلمبه های آبکش بسیار مورد توجه بود و مشخص شد که تلمبه ، آب رابیش از ده متر وسی سانتی متر بالا نمی برد. توریچلی با انجام آزمایش جالبی نشان داد که علت آین موضوع وزن و فشارهوا است . توریچلی با آزمایش های متعدد به این نتیجه رسید که هوا ، بر خلاف نظر ارسطو وزن دارد و همین وزن هوا است که آب را داخل تلمبه بالا می برد . توریچلی دستگاهی ساخت که می توانست وزن هوا را اندازه بگیرد. توریچلی با آزمایش مخصوص خود نشان داد که هوا فشار دارد و با اندازه گیری ارتفاع ستون جیوه فشار هوا را اندازه گرفت و دستگاه خود را هوا سنج نامید.

طرز ساخت فشار سنج جيوه‌اي

يک لوله شيشه‌اي به طول حدود يک متر انتخاب و آنرا از جيوه پرکنيد. انتهاي باز لوله را با انگشت بگيريد و در همين حال آن را داخل يک ظرف پر از آب جيوه قرار دهيد . وقتي انگشت خود را برداريد جيوه درلوله پايين مي‌آيد و يک ناحيه خلأ در فضاي بالاي جيوه تشکيل مي‌دهد. جيوه در لوله ، در بالاي ظرف جيوه ، معياري از فشار هوا است.

توجه کنيد که کار با فشار سنج جيوه‌اي اقدامات احتياطي ويژه‌اي را لازم دارد. چون جيوه سمي است براي انجام آزمايش بايستي موارد احتياطي کار با آن را رعايت نماييد.

اولين فشار سنج محتوي آب بود و ارتفاع ستون آن به بيش از 10.37m مي‌رسيد. استفاده از جيوه اين امکان را فراهم کرد که طول لوله کوتاهتر باشد، زيرا چگالي جيوه بيش از 13 برابر چگالي آب است.

اندازه گيري فشار جو

وقتي فشار هوا برابر يک اتمسفر استاندارد يا 101.3pa است ، ارتفاع ستون جيوه چقدر است؟ تعادل هيدروستاتيکي وقتي برقرار مي‌شود که فشار ناشي از وزن ستون جيوه در ته لوله ، با فشار جوي که جيوه را در ته لوله نگه مي‌دارد و مانع ريختن آن در ظرف مي‌شود، برابر باشد.

بنابراين مي‌خواهيم بدانيم ، طول ستون جيوه چقدر باشد تا فشاري برابر 101.3pa را درته لوله توليد کند؟ حجم جيوه برابر است با طول ستون جيوه (h) ضرب در مساحت سطح آن (A) يعني v = hA در نتيجه ، فشار اتمسفر بر حسب ارتفاع ستوني از جيوه که اين فشار مي‌تواند آن را در فشار سنج نگه دارد، اندازه گيري مي‌شود.

P = ?gh

مي‌توان بر حسب حجم سيال جابجا شده سيال به کمک نيروي ارشميدس نيز فشار جو را اندازه گيري کرد. البته قوانين شارل گيلوساک ، بويل و مايروت و معادله حالت گازها سنجش فشار هوا را به مراتب آسان نموده‌اند.

فشارسنج جیوه‌ای

فشارسنج قدیمی در پاریس

فشارسنج خشک هوا

(هواسنج فلزی)

Aneroid Barometer

ساختار فشارسنج خشک / فلزی هوا چگونه است؟

فشارسنج خشک هوا، از یک جعبه یا قوطی خالی از هوا درست می شود که جنس آن از ورقه نازک فلزی می باشد و درون آن فنری نهاده شده که به عقربه ای در روی جعبه که درجه بندی شده، متصل است.

از این رو، نام آن به زبان لاتین به معنای غیرمایع / خشک می باشد. زیرا با جیوه که در شرایط عادی به حالت مایع است، کار نمی کند.

در این گونه فشارسنج که به دقت فشارسنج جیوه ای نیست، هر گونه دگرگونی فشار هوا بر بدنه آن تأثیر می گذارد. بطوری که:

اگر فشار هوا زیاد بشود، بدنه جعبه تو می رود. زیرا داخل آن خلأ می باشد و فشار هوا که دارای نیرویی است، بدنه آن را به تو می برد. در این هنگام فنری که در داخل آن است، عقربه را به حرکت درآورده و روی صفحه درجه بندی شده فشارسنج، اندازه فشار هوا را که زیاد شده را نشان می دهد. یا برعکس اگر فشار هوا کم بشود، بدنه جعبه بیرون می آید. زیرا بر اثر کم شدن فشار هوا، نیروی وارد بر جعبه فشارسنج کم می شود . جعبه به بیرون می آید و باز فنری که در داخل آن است، عقربه را به حرکت درآورده و روی صفحه درجه بندی شده فشارسنج، اندازه فشار هوا را که کم شده را نشان می دهد.

گاهی فشارسنج خشک دارای دو عقربه سیاه و قرمز است.

عقربه سیاه نمایانگر اندازه فشار هوا در زمان اندازه گیری می باشد و

عقربه قرمز نمایانگر اندازه فشار هوا در زمان پیش از این می باشد که می توان برای مقایسه آن را با دست تنظیم کرد.   

چطور می توان یک فشارسنج خشک هوا / هواسنج فلزی ساده ساخت؟

مواد لازم:

1 – یک عدد بادکنک

2 – یک شیشه دهان گشاد

3 – یک مداد

4 – یک صفحه مقوایی

روش ساخت:

نخست تکه ای از بادکنک بریده و به دهانه شیشه محکم بسته شود.

سپس مداد با چسب روی درپوش شیشه چسبانده شود.

اکنون یک فشارسنج خشک ساده آماده است. بطوری که اگر یک ورق مقوا در برابر مداد آن نگه داشته و محل برخورد نوک مداد بر روی مقوا در طی مدت یک هفته نشانه گذاری شود، با دگرگونی اندازه فشار هوا، محل نشانه ها نیز تغییر می کند.