109年:呼治儀器(1)

有關U形管壓力計(U-tube manometer)的敘述,下列何者錯誤?

A是一種依賴重力的設備(gravity-dependent device)
B為一個裝滿液體的U形管子,典型為內裝水或水銀
C適合測量靜態的壓力
D適合測量動態的壓力

詳細解析

本題觀念

U形管壓力計是利用液柱高度差測量壓差的液柱式儀器。兩側壓力不同時,液體在重力作用下重新分布,直到兩側液柱的重量差與外加壓差達到平衡;因此讀值與液體密度、重力及液面高度差有關。水適合較小壓差,水銀密度較大,可在較短液柱高度下測量較高壓差。

這種儀器的優點是結構簡單、原理直觀、讀值穩定,適合靜態或變化緩慢的壓力。缺點是液體必須移動並等待液面穩定,反應速度受液柱慣性、黏滯性、管徑與讀值方式影響;遇到快速週期性變化時,液面會晃動、延遲或平均化,無法忠實追蹤瞬間波形。因此題目問「錯誤」時,適合測量動態壓力的 D 是答案。

選項分析

A 正確。液柱的平衡由液體重量與重力提供,重力是形成液面高度差與壓差關係的必要條件,所以 U形管壓力計屬於依賴重力的設備。

B 正確。典型構造是充填液體的U形管,常見工作液為水或水銀;實際選擇會依壓差範圍、密度、讀值解析度與安全性而定。這項敘述符合基本構造與常見用途。

C 正確。當待測壓力為靜態或緩慢改變時,液面有時間達到平衡,兩側高度差可提供穩定且容易讀取的壓差,因此適合靜態壓力測量。

D 錯誤。快速變動的壓力會使液柱持續振盪,液面高度不能即時跟隨壓力,讀值也可能出現延遲、阻尼或只呈現平均趨勢,所以不適合作為動態壓力的快速測量工具。

答案解析

答案為 D。U形管壓力計的核心是靜水壓平衡,不是高速訊號追蹤。判讀時可先從

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