マノメーターとは何か – 原理と活用法

マノメーターは圧力を測定する装置です。圧力は「P = F / A」という式で表され、Pは圧力、Fは力、Aは面積を意味します。気体の場合、圧力は容器の壁に衝突する分子の数とその速度に依存します。分子が多く、速く動くほど力が大きくなり、圧力も高くなります。

事実

マノメーターは様々な形状がありますが、基本構造はU字型に曲げたガラス管です。管は密閉され、水銀で満たされています。水銀は管内の空気をすべて除去し、真空状態を保ちます。

機能

U字型のガラス管を下部が曲がった状態に置き、水銀が静止すると管内に真空が生じます。開放側の管を測定対象のシステムに接続すると、システム側のガスが水銀に圧力を加え、密閉側と開放側の水銀柱の高さが異なります。この高さ差が圧力の指標となります。

考慮事項

密閉された管内にはガスがなく、水銀に対して力を加えることはありません。一方、システム側のガスが水銀に圧力をかけるため、密閉側の水銀柱は開放側よりも高くなります。この高さの差がガス圧力の測定結果となります。

特徴

マノメーターの測定に用いられる単位として「ミリメートル水銀柱（mm Hg）」が一般的です。1 torr は 1 mm Hg に等しく、マノメーターの二本の水銀柱の高さ差が1 mmであれば、圧力は1 torr（＝1 mm Hg）と表せます。

用途

マノメーターは日常生活でも活用されています。例えば、キャンピングカーのプロパンガスシステムの圧力チェックに自作マノメーターが使われます。適正な圧力は機器の効率と性能を最大限に引き出すために不可欠で、数ドルで簡易的なマノメーターを作ることも可能です。