Om du har en bil äger du förmodligen en av dessa däcktrycksmätare i pennstorlek. Den har en rolig liten sfärisk sak i ena änden och en liten glidande skala i andra änden.
Har du någonsin undrat hur mäter den trycket? Och varför blåser inte den lilla vågen bara ut i slutet?
I den här artikeln kommer vi att ta reda på exakt hur dessa tryckmätare fungerar!
Innehåll
Låt oss säga att du tar en träbit på 1 tum gånger 1 tum som är 3 fot lång, och låt oss säga att den här träbiten väger 1 pund. Om du skulle ställa den där träbiten på din fot, skulle den lägga 1 pund kraft på tån. Eftersom dess tvärsnitt är 1 kvadrattum, utövar den 1 pund per kvadrattum av kraft (1 psi) på din tå. Om du skulle ta en 30 fot lång bit av samma trä och balansera den på din fot, skulle den lägga 10 psi tryck. Om den var 300 fot lång skulle den gälla 100 psi och så vidare.
Vatten som är 1 fot djupt utövar 0,43 psi, så om du är en mil under vattnet så utövas det cirka 2 270 psi. Det vill säga, en 1-tums kvadratisk vattenpelare en mil hög väger 2 270 pund.
Luft fungerar på samma sätt. Atmosfären är cirka 50 miles "djup" och vid havsnivå utövar den 14,7 psi . Det vill säga, en 1-tums kvadratisk luftpelare 50 miles hög väger 14,7 pund. Våra kroppar tror att 14,7 psi lufttryck är helt normalt.
Lufttryck på olika höjder
Sättet som en gas som luft utövar tryck inuti en behållare som ett däck eller en ballong är genom verkan av luftatomer som kolliderar med sidorna av deras behållare.
Föreställ dig att du har en enda kväveatom i en förseglad behållare. Den atomen är i konstant rörelse och rikoschetterar från sidorna av behållaren. Atomens rörelsehastighet styrs av temperaturen -- vid 0 grader Kelvin (absolut noll) har atomen ingen rörelse, och vid högre temperaturer ökar hastigheten. Genom sina kollisioner med behållarens sidor utövar atomen ett tryck utåt. Så det finns två sätt att öka trycket inuti behållaren:
När du spränger ett däck på en bil eller en cykel använder du en pump för att öka trycket på luften inuti däcket genom att öka antalet atomer inuti däcket. Ett bildäck går vanligtvis på 30 psi, och ett cykeldäck kan köra på 60 till 100 psi. Det finns ingen magi här – pumpen stoppar helt enkelt mer luft i en konstant volym , så trycket stiger.
Delarna av en typisk tryckmätare ser ut så här:
Det finns tre enkla steg involverade i att mäta ett däcks tryck med en tryckmätare:
Inuti röret som utgör tryckmätarens kropp finns en liten, tättslutande kolv ungefär som kolven inuti en cykelpump. Insidan av tuben är polerad slät. Kolven är gjord av mjukt gummi så den tätar fint mot röret, och insidan av röret är smord med en lätt olja för att förbättra tätningen. På bilden nedan kan du se att kolven är i ena änden av röret och stoppet är vid den andra. En vår löper rörets längd mellan kolven och stoppet, och denna komprimerade fjäder trycker kolven mot rörets vänstra sida.
Den roliga sfäriska saken på den vänstra änden av mätaren är ihålig. Öppningen i sfären är utformad för att koppla in ett däcks ventilskaft. Om du tittar i öppningen kommer du att kunna se en gummitätning och en liten fast nål . Gummitätningen pressar mot ventilskaftets läpp för att förhindra att luft läcker ut under mätningen, och stiftet trycker ner ventilstiftet i ventilskaftet för att låta luft strömma in i mätaren. Luften kommer att strömma runt stiftet, genom den ihåliga passagen inuti sfären och in i kolvkammaren.
När tryckmätaren appliceras på ventilskaftet på ett däck, rusar tryckluften från däcket in och trycker kolven åt höger. Avståndet som kolven färdas är i förhållande till trycket i däcket. Tryckluften trycker kolven åt höger och fjädern trycker tillbaka. Mätaren är designad för att ha ett visst maxtryck, och låt oss för exempel säga att det är 60 psi. Fjädern har kalibrerats så att 60 psi luft kommer att flytta kolven längst till höger om röret, medan 30 psi flyttar kolven halvvägs längs röret, och så vidare. När du släpper mätaren från ventilskaftet stannar flödet av tryckluft och fjädern trycker omedelbart tillbaka kolven åt vänster.
För att du ska kunna läsa av trycket finns det en kalibrerad stav inuti röret:
Fjädern visas inte i denna figur, men den kalibrerade stången passar inuti fjädern. Den kalibrerade stången åker ovanpå kolven, men stången och kolven är inte sammankopplade och det är en ganska tät passning mellan stången och stoppet. När kolven rör sig åt höger trycker den på den kalibrerade stången. När trycket släpps, rör sig kolven tillbaka till vänster men stången stannar i sitt maximala läge så att du kan avläsa trycket.
För mer information om däcktrycksmätare och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.
Ursprungligen publicerad:1 april 2000
