اثر دما روی اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک (تغییرات چگالی)

در اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک، نوسانات دما در فرآورده می‌تواند تاثیری روی دقت و صحت نتیجه‌ی اندازه‌گیری داشته باشد. اما چرا این مساله رخ می‌دهد و چطور می‌توانید اثر دما روی اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک را به حداقل برسانید؟

در مورد اندازه گیری هیدرواستاتیک در مقاله نکات مهم اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک قبلا صحبت کردیم. همچنین در ویدیو زیر می توانید مطالب مربوط به اندازه گیری هیدرواستاتیک با سنسور فشار را مشاهده نمایید.

تاثیر دما بر چگالی و فرمول های آن

اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک وابسته به شکل محفظه یا مخزن نیست و می‌تواند با فرمول h = p / (ρ * g) محاسبه شود.

h: ارتفاع پر شدن
p: فشار هیدرواستاتیک
ρ: چگالی فرآورده
g: گرانش
m: جرم
V: حجم

از طرفی، چگالی فرآورده (ρ = m / V) تحت تاثیر دماست. دلیل این مسئله، این قانون فیزیک است که وقتی در فشاری ثابت، دما افزایش پیدا کند، حجم انبساط پیدا می‌کند.

یعنی با افزایش دما، چگالی فرآورده کاهش پیدا می‌کند و برعکس. از آنجایی که فشار هیدرواستاتیک p در محفظه‌های باز ثابت می‌ماند، اثر دما، تاثیری منفی بر نتیجه‌ی اندازه‌گیری دارد. در نتیجه، فشار هیدرواستاتیک اندازه‌گیری شده‌ی یک مایع، همیشه باید با دمای فرآورده متناسب باشد.

نمونه موردی: انحرافات در دقت و صحت بدون جبران دما

چگالی آب در دمای اتاق (20 درجه سلسیوس) برابر با 998.20 kg/m3 است. اگر مقدار چگالی یکسانی برای اندازه‌گیری با آب گرم 80 درجه سلسیوس در نظر گرفته شود، خطای اندازه‌گیری 2.7 درصد خواهد بود، چون چگالی آب گرم در 80 درجه سلسیوس تنها 971.79 kg/m3 است (تصویر اصلی را ببینید). برای روغن و سوخت، تغییر چگالی مرتبط با دما حتی بزرگ‌تر است و در نتیجه اندازه‌گیری انحراف حدود 4.5 درصد برای همان مثال با استفاده از روغن موتور مورد انتظار است.

اگر شما فقط می‌خواهید سطح پر بودن را زیر نظر بگیرید، با آنکه دقت و صحت نقشی وابسته و فرعی ایفا می‌کند، جبران دما با تصحیح چگالی (تصویر اصلی را ببینید) الزامی نیست. اگر هیچ یا مقدار کمی نوسانات دما در فرآیند وجود نداشته باشد، این جبران مورد نیاز نیست، اما اگر اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک دقیق با نوسانات دمای فرآورده مورد نیاز است، در این حالت قطعا جبران برای چگالی مرتبط با دما مورد نیاز است. با دانستن دمای فعلی فرآورده، می‌توان از چگالی واقعی برای محاسبه‌ی ارتفاع پر شدن استفاده کرد. در نتیجه از خطای اندازه‌گیری مرتبط با دما جلوگیری شود.