Druk meten met tuinslang

Corné stelde deze vraag op 16 januari 2017 om 09:57.

Is het mogelijk om de luchtdruk te meten met behulp van een tuinslang en gekookt water?

Reacties

Theo de Klerk op 16 januari 2017 om 10:57
Vast... waarom water gekookt moet zijn weet ik niet, maar als de slang ruim 10 m hoog is (hij moet wel omhoog gehouden worden - plat neerleggen werkt niet), aan een uiteinde luchtdicht is afgesloten en geheel gevuld wordt met water... dan kan het wel. (10,3 m hoog water weerstaat ca. 1 atmosfeer druk of 105 Pa)
Met een zwaardere vloeistof (kwik - maar mag tegenwoordig niet meer vanwege gifgevaar) kan het ook met een lagere, kortere slang (voor kwik volstaat 76 cm - de "atmosferische kwikdruk").
Corné op 16 januari 2017 om 12:28
Allereerst hartelijk dank Theo voor je reactie.

Maar dan heb je een tuinslang van 10 meter, met een afgesloten uiteinde en dan doe je er gekookt water in. Hoe kan je dan de luchtdruk meten?
Theo de Klerk op 16 januari 2017 om 13:02
Zoals bij elke drukmeter:
- een kant luchtdicht afsluiten
- slang volgieten met water. Geen luchtbellen. Water "staat" dus tegen de afgesloten kant
- de slang in U-vorm buigen, open uiteinde laag houden, afgesloten deel hoog trekken (bij water tot meer dan 10 m)

Barometer klaar.  De kolom van 10 m water geeft een druk naar de onderkant en omgebogen open uiteinde van de slang. De luchtdruk "duwt" op dit open uiteinde. Als water en lucht even hard duwen (maar in tegengestelde richting), dan geeft de hoogte van de waterkolom aan hoeveel "luchtdruk" er is, namelijk evenveel als de waterdruk = hoogte x soortelijk gewicht van water. En dat zal ca 1 atmosfeer zijn (1 bar of 105 Pa)

Trek je het afgesloten deel hoger, dan zul je zien dat er een vacuum ontstaat tussen afgesloten uiteinde van de slang en het waterniveau: de lengte van de waterkolom blijft ca. 10 m. (Da's ook de reden waarom je water niet meer dan 10 m omhoog kan zuigen vanaf de bovenkant).

Zie https://nl.wikipedia.org/wiki/Barometer voor info over drukmetingen via slangen en buizen - vrijwel altijd U-vormig.
Jan van de Velde op 16 januari 2017 om 15:12

Theo de Klerk plaatste:

Trek je het afgesloten deel hoger, dan zul je zien dat er een vacuum ontstaat tussen afgesloten uiteinde van de slang en het waterniveau: de lengte van de waterkolom blijft ca. 10 m. (Da's ook de reden waarom je water niet meer dan 10 m omhoog kan zuigen vanaf de bovenkant).
en dat is ook de reden dat je gekookt water gebruikt: ongekookt drinkwater bevat opgeloste gassen (stikstof,zuurstof) die onder die lage drukken uit oplossing zouden gaan en dus zou je vacuüm geen vacuüm meer zijn.

Het vacuüm boven een met water gevulde buis van Torricelli (want zo heet zo'n barometer) is sowieso niet perfect vanwege waterdamp, maar met die opgeloste gassen wordt de afwijking veel te groot

Groet, Jan
Corné op 17 januari 2017 om 10:41
Theo de Klerk en Jan van de Velde,

Bedankt voor jullie reacties!
We gaan proberen om op deze manier de luchtdruk te meten.
Als we nog vragen hebben hoop ik ze hier weer te plaatsen.

Mvg,
Corné
Theo de Klerk op 17 januari 2017 om 12:27
10 meter is wel zo'n 3 verdiepingen hoog! Een proefje om op een flat of hoog huis uit te voeren.
Corné op 17 januari 2017 om 13:41
Maar wil je de druk meten met de U-buis dan heb je de volgende formule nodig:

p= p0 + ρgh

ρ, de dichtheid van water weet je.
g, de valversnelling weet je ook.
Met die U-buis kun je de h berekenen.

Maar hoe kun je dan p0 berekenen én p. Dan heb je toch nog twee dingen die je niet weet? Hoe gaat dat dan?

Theo de Klerk op 17 januari 2017 om 13:48
Als een U-buis aan 1 kant gesloten is en geheel gevuld met (bijv) water, dan kun je die buis ondersteboven zetten en zie je dat de lucht op het open uiteinde op de vloeistof drukt. In het afgesloten uiteinde zit geen lucht. Daar zal de vloeistof zakken tot het niveau waarop de kolom vloeistof even hard naar beneden drukt als de lucht omhoog. Dat is ruim 10 meter water (of 76 cm kwik in de buis).  Op gelijke hoogtes in beide buizen van de U vorm moet de druk gelijk zijn. Lucht drukt op de open buis, de kolom water drukt in de andere buis. Die twee moeten elkaar tegenwerken en netto opheffen. Ca. 10 m water geeft die druk van 1 atmosfeer die de lucht ook geeft.

Dus in het open uiteinde zal p = p0 = buitenluchtdruk
en bij het gesloten uiteinde zal p = ρgh van de waterkolom.
Evenwicht is er als p0 = ρgh  (h = hoogteverschil tussen beide kolommen)
De h die je afleest is dan bij kwik meestal 76 cm, bij water ruim 10 m als de lucht met ca. 1 atmosfeer op het open uiteinde drukt.

Bijgaande tekening toont een kwikbarometer (76 cm is ongeveer 1 atm) maar het principe is hetzelfde voor water, alleen is er 10 m waterhoogte nodig om dezelfde druk te creeren als het veel zwaardere kwik.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)