Содержание, карта.

Как устроен барометр


это что за прибор. Барометр для рыбалки – практические советы Как устроен барометр для измерения атмосферного давления

С детства мы привыкли слышать про высокое или низкое атмосферное давление, но не понимали, как его определить, и почему оно высокое или низкое. В сегодняшней статье мы поближе познакомимся с прибором, назначение которого – решать задачу определения указанных параметров.

Особенности

Барометр-анероид – это бытовой прибор, предназначенный для слежения за разностью давления атмосферы механическим способом. Это устройство очень чувствительно и способно показать разницу давления даже при подъёме на лифте. При наблюдении за его показателями можно заметить определённые изменения при смене погоды. Таким образом, можно предсказывать многие изменения: перед тем, как погода испортится, атмосферное давление уменьшается, а перед приходом ясного денька – увеличивается.

Перед снятием показаний с устройства необходимо учитывать высоту его расположения над уровнем моря. Чем выше находится прибор, тем меньше будет атмосферное давление. При подъёме на незначительную высоту показания будут сокращаться на 1 мм рт. ст. примерно каждые 12 метров подъёма.

У барометра-анероида есть один недостаток – это воздействие температуры воздуха на пружину . Разница температурных показаний заставляет металл сужаться при похолодании и расширяться от нагрева без изменения давления атмосферы. Чтобы сделать поправку на температуру, современные модели оснащаются термометрами-компенсаторами.

Благодаря им, в показания прибора можно внести поправки.

Принцип действия и устройство

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

  • по шкале , а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
  • по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
  • иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Разновидности

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

На сегодняшний день это контрольный прибор, по которому настраиваются все остальные устройства.

В 1844 г. инженер из Франции Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, работающего без жидкостей. В дальнейшем этот «безжидкостный» прибор получил название барометр-анероид.

Анероидный вариант на сегодняшний день является самым распространённым среди бытовых версий.

Существует 4 вида подобных устройств:

  • жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
  • ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
  • барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
  • электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

  • БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.

  • М-67. Прибор имеет более точные показания, а при своих конструктивных особенностях температурный диапазон работы составляет от -10 до +50 С.

  • М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.

  • ББ-0.5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит метеозависимым людям для слежения за изменением давления атмосферы.

  • БР-52. Школьный барометр-анероид, устроен таким образом, что позволяет использовать его для опытов.

Как пользоваться?

При снятии показаний с описываемого прибора необходимо понимать, что он не даёт 100% гарантии в изменении погоды или в количестве выпавших осадков. Он не покажет, какой атмосферный фронт пришёл на проверяемую территорию. Метеорологи применяют много дополнительных приборов и снимков для определения погоды.

Сам прибор даёт только представление о том, в какую сторону будут изменяться погодные условия. Он покажет, будет ли погода переменчива в худшую либо в лучшую сторону. Устройство необходимо метеозависимым людям для контроля собственного самочувствия:

  • в холодный зимний сезон при понижении давления можно ждать заморозков, а при повышении ожидается потепление и возможное выпадение снега;
  • в летнее время повышение давления свидетельствует о приближении жарких и сухих дней, а снижение предупреждает о приближении дождя.

Скорость изменения значений тоже расценивается как наиболее вероятное изменение погоды. А когда давление уменьшается постепенно, тогда в течение суток будет ухудшение погоды. Возможен ветер и осадки. Если стрелка резко упала, следует ожидать сильный ветер и проливной дождь с грозой.

Резкое падение стрелки ещё может сказать о его начале примерно через 2 часа. Когда стрелка замерла и держится на определённом уровне, тогда можно рассчитывать на уменьшение ветра и прекращение осадков.

Чтоб правильно понимать показания прибора, нужно постоянно следить за ним. При хорошей погоде снимать все значения можно 2 раза в день, а в непогоду нужно контролировать устройство каждые 2–3 часа.

После появления электронного барометра необходимость в его настройке отпала, но на рынке все ещё остаются классические варианты с необходимостью регулярной подстройки.

Их любят за презентабельную внешность и отсутствие необходимости в замене батареек.

Барометры могут быть анероидными и ртутными. Слово «анероид» означает «безжидкостный». Принцип действия такого барометра довольно прост: изменения атмосферного давления приводят к изменению геометрических размеров анероида, в результате стрелка на шкале перемещается. Такие барометры не содержат в себе опасных элементов, поэтому подходят для использования в , в туристического похода.

Кроме анероидных, существуют и приборы, в которых для измерения атмосферного давления применяется ртуть. Под действием атмосферного давления изменяется высота ртутного столба. Показания этих барометров являются более точными, именно такие приборы применяются на метеорологических станциях. Ртуть и ее пары представляют опасность для человека, поэтому подобные устройства не используют в условиях.

В продаже можно найти электронные барометры, как правило, они входят в состав домашних метеостанций. Такие комплексные приборы измеряют также ряд других величин (например, температуру и влажность воздуха) и позволяют довольно точно спрогнозировать погоду на ближайшее время. Цифровые устройства менее чувствительны к тряске, поэтому их хорошо использовать в морских путешествиях.

Использование барометра

Пользоваться анероидным барометром несложно. Нужно посмотреть, на какое значение указывает стрелка прибора. На шкале барометра имеются зоны, которые обозначены как «сушь», «ясно», «переменно», «дождь», «шторм», а также деления с указанием абсолютных значений. Если давление снижается - ожидаются осадки, если повышается - будет ясно. Как правило, барометр имеет две стрелки - одну подвижную, она связана с анероидной коробочкой, а вторую можно поворачивать. Если ее совместить со стрелкой, показывающей величину атмосферного давления, через некоторое время можно наблюдать, в какую сторону отклонится подвижная стрелка.

Нормальным считается атмосферное давление 760 мм рт. ст. при температуре воздуха 15оС на так называемом уровне моря. Домашние барометры могут измерять его величину в диапазоне 700-800 мм рт. ст. на высоте не больше 300 м над уровнем моря. Падение давления означает ухудшение погодных условий, приближение дождей или снегопадов. Зоны с низким давлением называются циклонами. Антициклоны - это зоны с повышенным давление, их приближение означает наступление хорошей погоды. Барометр настраивают, если его показания отличаются от показаний местной метеостанции больше, чем на 8 мм рт. ст. Для этих целей предусмотрен регулировочный винт, находящийся в задней части корпуса. При настройке нужно повернуть его на угол не более 45 градусов.

Каждый человек следит за прогнозами погоды. Многие слушают не только прогнозы синоптиков об осадках и изменениях температур, но также интересуются атмосферным давлением. Для измерения последней величины используются . На современных метеостанциях используются жидкостные приборы: они считаются наиболее точными. В быту используются анероиды — механические устройства.

В жидкостные устройства помещена ртуть, уровень которой повышается или понижается при изменениях давления. Сбоку есть шкала, по которой можно судить о характере изменений (выше или ниже). Принцип работы примитивного прибора очень простой. В анероидном барометре жидкости нет: коробка с металлическими стенками сжимается и расширяется. Присоединенная к коробке пружина вращает стрелку, а по круговой шкале на лицевой поверхности устройства можно следить за изменениями давления. Для точности измерений в приборе может использоваться до 10 анероидных коробок, соединенных в одну цепь.

История изобретения

Уже в начале 17 века была замечена связь между изменениями атмосферного давления и дальнейшей погодой. Первый барометр появился в 1643 году, а изобрел его известный физик и математик Торричелли.

Конструкция первого устройства была предельно простой. В тарелку наливалась ртуть, а вертикально установленная отверстием вниз колба «собирала» жидкий металл при повышении давления. Такой прибор было крайне неудобно эксплуатировать, но позже технология заполнения колбы ртутью стали использовать в термометрах. Поэтому итальянского ученого можно по праву считать также изобретателем термометра.

Как пользоваться барометром?

Чтобы узнать, как пользоваться барометром, вы можете изучить инструкцию. Но если она на английском языке или недостаточно понятная, то нужно поступить так. На круговой шкале имеется несколько зон:

  • сухо;
  • ясно;
  • переменно;
  • дождь;
  • шторм.

Стрелка, соединенная с пружиной и анероидной коробкой, двигается в зависимости от изменения давления. При снижении давления можно говорить об ухудшении погоды. Если стрелка движется в противоположную сторону, то давление растет и погода улучшается.

Чтобы было удобнее следить за изменениями, на шкале есть подвижная стрелка, которую можно устанавливать в любое положение. Установив обе стрелки рядом, через время можно заметить даже самые незначительные колебания атмосферного давления в ту или иную сторону.

Электронные барометры

Существует отдельная категория приборов — цифровые. Подобная электроника проста в эксплуатации, а также менее хрупкая, чем механический или жидкостный барометр. Электронные устройства не являются отдельным прибором, а помещены в систему портативной метеорологической станции.

Иногда барометры встречаются даже в наручных часах. Такие часы — незаменимы для рыбака или человека, связанного с морской деятельностью (моряки, спасатели, МЧСники). Часы покажут, когда готовиться к ухудшению или улучшению погодных условий.

Покупка барометра в подарок

Купить качественные удобнее всего в нашем интернет-магазине, где представлено более двух сотен моделей. Оригинальный прибор не просто покажет изменения давления, но и измерит температуру воздуха, а также его влажность.

Барометр — оригинальный подарок для каждого человека. Совершенно не обязательно быть связанным с морскими путешествиями или увлекаться рыбалкой. Настенный прибор украсит рабочий кабинет или станет стильным аксессуаром на стене в квартире. Вне зависимости от дизайна комнаты, портативный прибор станет полезным устройством, подсказывающим о погодных изменениях.

Современные приборы редко имеют только одну функцию — измерение давления. В большинстве случаев устройство имеет циферблат часов и другие функции.

Отныне не нужно думать, что подарить другу на новоселье или шефу на день рождения. Оригинальное устройство из металла или дерева от станет достойным подарком к любому событию.

В коллекции производителя сотни моделей, предназначенных для использования на кораблях, вне помещений или для дома. В производстве используются качественные металлы и дорогие породы дерева, поэтому срок службы прибора будет длительным, а показания — самыми точными.

Атмосферное давление
Помните, в романе «Золотой теленок» Ильфа и Петрова, Великий комбинатор поделился с Адамом Козлевичем новостью, что на каждого из нас, оказывается, давит столб воздуха силой в 214 кило? Да, атмосфера имеет вес, и она на нас давит. Но каждый раз по-разному, и это зависит от погоды. Когда ярко сияет солнце, давит сильнее, когда пасмурно и капает дождик - давит слабее. Более того, изменение атмосферного давления, как правило, происходит раньше, чем изменение погоды, поэтому, обнаружив вовремя перемену давления, мы можем предсказать: пойдет ли завтра дождь или снег, а может наоборот - будет солнечно и сухо. Знать о состоянии атмосферного давления полезно и людям, страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией или гипотонией, а также другим метеозависимым гражданам. Это позволит им заранее принять меры для того, чтобы лучше перенести погодный катаклизм.

Для этих целей служит специальный прибор, называемый барометр. Еще в далеком 1644 году (по некоторым данным - в 1643-м) ученик Галилея, итальянский физик и математик Торричелли, обнаружил, что если тонкую стеклянную трубочку заполнить ртутью и один конец этой трубочки, опустить в наполненную ртутью чашку, то не вся ртуть выльется из трубочки, часть ее останется. Причем уровень ртути в трубочке будет зависеть от погоды за окном.
Так родился первый ртутный барометр, а величину атмосферного давления до сих пор продолжают измерять в миллиметрах ртутного столба. И даже с введением международной метрической системы измерений СИ, гектопаскали так и не смогли вытеснить старые добрые миллиметры ртутного столба. Не смогли эти миллиметры вытеснить даже бары, несмотря на название прибора - .

Как и в глухом средневековье XVII-го века, на метеостанциях давление до сих пор измеряют ртутными барометрами, поскольку этот метод считается наиболее точным. Ртуть - вещество не очень полезное для здоровья, поэтому один конец трубочки заполненной этим жидким металлом запаян наглухо, а другой - опущен в емкость с жидкостью.

В быту же чаще используют так называемый барометр-анероид, то есть безжидкостный.

Чувствительным элементом такого прибора является небольшая гофрированная коробочка, из которой слегка выкачан воздух, чтобы создать небольшое разрежение. Эта коробочка уменьшается или увеличивается в размерах в зависимости от величины атмосферного давления, а стрелка, соединенная с коробочкой посредством пружин и рычагов, указывает его значение на шкале. Барометр-анероид - это не только прибор, это может быть сувенир и прекрасный подарок. Он, как настенные или настольные часы, часто служит украшением интерьера.

Простейший барометр можно сделать самому из веточки хвойного дерева. Если взять веточку пихты или сосны, оставить на ней одну длинную иголочку (а остальные удалить) и закрепить вертикально на дощечке так, чтобы иголке ничего не мешало двигаться, то иголка будет подниматься к ясной погоде и опускаться к дождю. А еще в качестве барометра может выступать электрический транспорт, имеющий контактную сеть - трамвай, троллейбус, электричка. Дело в том, что при высоком атмосферном давлении искры, возникающие иногда между проводом и токосъемником, будут иметь ярко-синюю, чуть фиолетовую окраску. При нормальном давлении они будут сине-голубыми, а при низком - оттенок станет слегка зеленоватым.

Как пользоваться барометром?

— Барометр падает!
— Держи его, а то разобьется!
Весьма известный каламбур, не правда ли? Да, в обиходе при резком понижении давления очень часто говорят, что барометр «падает».

Пользоваться барометром очень легко - надо только посмотреть, куда указывает стрелка прибора. На шкале, кроме делений с указанием абсолютных значений, еще имеются зоны, обозначенные как «шторм», «дождь», «переменно», «ясно», «сушь», либо другими аналогичными словами. Обычно у прибора имеются две стрелки - одна подвижная, связанная с чувствительным элементом (анероидной коробочкой), другую вы можете поворачивать сами как стрелку звонка будильника. Для чего она? Если вы совместите ее с подвижной стрелкой, указывающей состояние атмосферного давления в данный момент, то сможете наблюдать, в какую сторону подвижная стрелка отклонится через какое-то время. Вы будете знать, происходит ли увеличение давления или барометр, все-таки, падает.

Напоследок хочется привести один анекдот. На экзамене студента спросили: как при помощи барометра измерить расстояние от земли до крыши высотного здания? Студент сразу же предложил несколько способов измерения, например, сбросить барометр с крыши, засечь по секундомеру время падения и, зная массу прибора, рассчитать его среднюю скорость - по ней можно вычислить и высоту. Второй способ - измерить линейкой диаметр барометра, потом, прикладывая его к стене, подняться на крышу по пожарной лестнице и узнать высоту здания в барометрах, после чего ее легко перевести в сантиметры или в метры. Третий способ - зайти к управдому, показать ему барометр и сказать:
— Смотри, какая красивая штучка, я тебе ее подарю, если ты мне скажешь высоту этого дома!

На самом деле высота здания вычисляется по разнице давления на земле и на крыше этого дома. Ведь чем выше мы поднимаемся, тем меньше высота воздушного столба, так поразившего своей массой воображение Остапа Бендера. Поэтому, снимая показания барометра где-нибудь на двадцать пятом этаже, следует учитывать, что нормальное давление для этой высоты несколько ниже, чем у поверхности земли.

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

  • Участник: Вертушкин Иван Александрович
  • Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна
Тема: "Атмосферное давление"

Введение

Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.

Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека.

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

  • Связь между погодой и атмосферным давлением.
  • Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.

Актуальность работы

Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

  • Изучить историю измерения атмосферного давления.
  • Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
  • Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
  • Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
  • Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Методы исследования

  • Анализ литературы.
  • Обобщение полученной информации.
  • Наблюдения.

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза : атмосферное давления имеет важное значение для человека.

Значимость работы : материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

  1. Обзор и анализ литературы.
  2. Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

  • наблюдения;
  • сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

  1. Выводы.
  2. Презентация работы.

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление - это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)

Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.

Связь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.

«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.

  1. Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.
  2. Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.
  3. В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
  4. Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa
  5. Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.
  6. Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.
  7. Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»

Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.

Дата

Температура, °С

Осадки,

Атмосферное давление, мм рт.ст.

Облачность

пасмурно

пасмурно

пасмурно

пасмурно

пасмурно

пасмурно

пасмурно

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры . Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

Современный барометр сделан безжидкостным. Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

– очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.


Барометр может служить для определения высоты полета самолета. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр . Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

При наблюдении погоды в метеорологии, если необходимо зарегистрировать колебания атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, пользуются самопишущим прибором – барографом .


(Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm - «буря» и glass - «стекло»)- это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.


Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормгласс также называют "Барометром Фицроя". В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле "Бигл", в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Барометр лучше работает находясь у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется.


Бароскоп – прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления. Можно сделать бароскоп своими руками. Для изготовления бароскопа требуется следующее оборудование: Стеклянная банка объемом 0,5 литра.


  1. Кусок пленки от воздушного шарика.
  2. Резиновое кольцо.
  3. Легкая стрелка из соломы.
  4. Проволока для крепления стрелки.
  5. Вертикальная шкала.
  6. Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

При изменении атмосферного давления в жидкостных барометрах изменяется высота столба жидкости (воды или ртути): при уменьшении давления – уменьшается, при увеличении увеличивается. Значит, существует зависимость высоты столба жидкости от атмосферного давления. Но и сама жидкость давит на дно и стенки сосуда.

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.

Для иллюстрации закона Паскаля на рисунке изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы: p 1 = p 2 = p 3 = p .


Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg , где m = ρ ghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρ ghS / S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρ gh называют гидростатическим давлением .

Во многих устройствах, встречающихся нам в жизни, используются законы давления жидкости и газов: сообщающиеся сосуды, водопровод, гидравлический пресс, шлюзы, фонтаны, артезианский колодец и т.д.

Заключение

Измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать возможное изменение погоды. Существует прямая связь между изменениями давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления с некоторой вероятностью может служить признаком изменения погоды. Надо знать: если давление падает, то ожидается пасмурная, дождливая погода, если же повышается - сухая погода, с похолоданием зимой. Если давление падает очень резко – возможна серьёзная непогода: шторм, сильная гроза или буря.

Еще в древности врачи писали о влиянии погоды на организм человека. В тибетской медицине есть упоминание: «боли в суставах усиливаются в дождливое время и в период больших ветров». Знаменитый алхимик, врач Парацельс отмечал: «Тому, кто изучил ветры, молнию и погоду, известно происхождение болезней».

Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 760 мм. рт. ст. Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья. Неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления - повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

что это такое и что он измеряет? Контрольный прибор М-67 и М-100 для измерения давления, принцип действия и устройство

С детства мы привыкли слышать про высокое или низкое атмосферное давление, но не понимали, как его определить, и почему оно высокое или низкое. В сегодняшней статье мы поближе познакомимся с прибором, назначение которого – решать задачу определения указанных параметров.

Особенности

Барометр-анероид – это бытовой прибор, предназначенный для слежения за разностью давления атмосферы механическим способом. Это устройство очень чувствительно и способно показать разницу давления даже при подъёме на лифте. При наблюдении за его показателями можно заметить определённые изменения при смене погоды. Таким образом, можно предсказывать многие изменения: перед тем, как погода испортится, атмосферное давление уменьшается, а перед приходом ясного денька – увеличивается.

Перед снятием показаний с устройства необходимо учитывать высоту его расположения над уровнем моря. Чем выше находится прибор, тем меньше будет атмосферное давление. При подъёме на незначительную высоту показания будут сокращаться на 1 мм рт. ст. примерно каждые 12 метров подъёма.

У барометра-анероида есть один недостаток – это воздействие температуры воздуха на пружину. Разница температурных показаний заставляет металл сужаться при похолодании и расширяться от нагрева без изменения давления атмосферы. Чтобы сделать поправку на температуру, современные модели оснащаются термометрами-компенсаторами.

Благодаря им, в показания прибора можно внести поправки.

Принцип действия и устройство

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

  • по шкале, а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
  • по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
  • иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Разновидности

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

На сегодняшний день это контрольный прибор, по которому настраиваются все остальные устройства.

В 1844 г. инженер из Франции Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, работающего без жидкостей. В дальнейшем этот «безжидкостный» прибор получил название барометр-анероид.

Анероидный вариант на сегодняшний день является самым распространённым среди бытовых версий.

Существует 4 вида подобных устройств:

  • жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
  • ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
  • барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
  • электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

  • БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.
  • М-67. Прибор имеет более точные показания, а при своих конструктивных особенностях температурный диапазон работы составляет от -10 до +50 С.
  • М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.
  • ББ-0.5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит метеозависимым людям для слежения за изменением давления атмосферы.
  • БР-52. Школьный барометр-анероид, устроен таким образом, что позволяет использовать его для опытов.

Как пользоваться?

При снятии показаний с описываемого прибора необходимо понимать, что он не даёт 100% гарантии в изменении погоды или в количестве выпавших осадков. Он не покажет, какой атмосферный фронт пришёл на проверяемую территорию. Метеорологи применяют много дополнительных приборов и снимков для определения погоды.

Сам прибор даёт только представление о том, в какую сторону будут изменяться погодные условия. Он покажет, будет ли погода переменчива в худшую либо в лучшую сторону. Устройство необходимо метеозависимым людям для контроля собственного самочувствия:

  • в холодный зимний сезон при понижении давления можно ждать заморозков, а при повышении ожидается потепление и возможное выпадение снега;
  • в летнее время повышение давления свидетельствует о приближении жарких и сухих дней, а снижение предупреждает о приближении дождя.

Скорость изменения значений тоже расценивается как наиболее вероятное изменение погоды. А когда давление уменьшается постепенно, тогда в течение суток будет ухудшение погоды. Возможен ветер и осадки. Если стрелка резко упала, следует ожидать сильный ветер и проливной дождь с грозой.

Резкое падение стрелки ещё может сказать о его начале примерно через 2 часа. Когда стрелка замерла и держится на определённом уровне, тогда можно рассчитывать на уменьшение ветра и прекращение осадков.

Чтоб правильно понимать показания прибора, нужно постоянно следить за ним. При хорошей погоде снимать все значения можно 2 раза в день, а в непогоду нужно контролировать устройство каждые 2–3 часа.

После появления электронного барометра необходимость в его настройке отпала, но на рынке все ещё остаются классические варианты с необходимостью регулярной подстройки.

Их любят за презентабельную внешность и отсутствие необходимости в замене батареек.

Рассмотрим краткую инструкцию, как настроить барометр-анероид дома.

  • Подстроить механический барометр несложно – для этого нужно знать величину давления, которое имеется в конкретной местности в конкретное время. Это можно узнать на сайте ближайшей метеостанции, посмотрев или прослушав сводки погоды после новостей по радио или телевидению.
  • Имея точные показания ртутного барометра, возможно провести сравнение его показаний и показаний своего прибора.
  • Если показания разнятся, то необходимо откалибровать ваш прибор. Для этого найдите на задней части устройства регулировочный винт, постепенно путём закручивания или выкручивания винта выставите нужные показания.
  • Если на вашем устройстве отсутствует регулировочный винт, значит, производитель этого прибора использовал иной способ настройки — поворотом циферблата относительно стрелок.

Ознакомиться со способом настройки своего прибора вы сможете в руководстве по эксплуатации, где в деталях описана настройка и калибровка устройства.

О том, как устроен и действует барометр-анероид, вы можете узнать ниже.

Урок по физике 7 класс

Урок №43.Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Цель урока. Понять принцип действия и устройство барометра-анероида, выработать практические навыки пользования этим прибором.

Демонстрации. Измерение атмосферного давления барометром-анероидом. Таблица «Барометр-анероид». Изменение показаний барометра, помещенного под колокол воздушного насоса.

Содержание опроса. 1. На основании каких явлений можно доказать существование атмосферного давления? 2. Как было впервые измерено атмосферное давление? 3. Почему со временем изме- няется высота столбика ртути в трубке Торричелли? 4. От чего зависит давление газа?

Содержание нового материала. Знакомство с работой и устройством барометра-анероида. Его использование   при   метеорологических   наблюдениях. Атмосферное давление на различных высотах. Реше- ние задач.

Закрепление материала. 1. Как устроен барометр-анероид? 2. Как градуируют шкалу барометра-анероида?

Домашнее задание. § 45, 46. Упражнения 22, 23. Задание в конце § 46. Выполнить задание к § 46 из электронной формы учебника.

 

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: научиться самостоятельно приобретать знания, ставить цели, предвидеть возможные результаты своих действий при изучении барометра-анероида; воспринимать и пе- рерабатывать информацию в словесной и образной формах, выделять основное содержание прочитанного текста об атмосферном давлении на различных высотах, находить в нем ответы на поставленные вопросы, самостоятельно находить,  анализировать  и отбирать информацию с использованием интер- нет-ресурсов и дополнительной литературы при подготовке презентации «История открытия атмосферного давления»; овладеть регулятивными универсальными учебными действиями при решении количественных задач и выполнении эксперимен- тального домашнего задания.

Личностные: сформировать познавательный ин- терес к приборам для измерения атмосферного давления; развивать творческие способности и практические умения, самостоятельность в приобретении новых знаний, ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения; уметь принимать решения и обосновывать их, оценивать результаты своих действий, проявлять инициативу.

Общие предметные: проводить исследовательский эксперимент по изучению изменения атмосферного давления с высотой и по его результатам делать выводы, применять теоретические знания по физике на практике при измерении давления с помощью барометра, для объяснения принципа действия барометра-анероида, решать практические задачи в повседневной жизни; уметь докладывать об истории открытия атмосферного давления, кратко и четко отвечать на вопросы по закреплению материала.

Частные предметные: измерять давление с помощью барометра-анероида, понимать принцип действия барометра-анероида, использовать полученные знания о барометре-анероиде в повседневной жизни.

Ход урока.

В начале урока  разберем практические задания и ознакомимся с презентацией. Используя таблицу «Барометр-анероид» и сам прибор, познакомим учащихся с устройством прибора, покажем, как производить отсчет атмосферного давления по барометру. Учащиеся могут определить цену деления шкалы прибора. Из предыдущего урока и практики учащимся известно, что ат- мосферное давление все время меняется. Чтобы фик сировать изменения давления, пользуются специальными приборами. Одним из них является барометр-анероид. Учащиеся изучают текст пара- графа, выписывают главное, зарисовывают схему устройства барометра-анероида с указанием его основных частей, составляют вопросы к тексту, обсуждают в парах новый материал. После этого  совместно с учащимися обсуждаем назначение барометра-анероида, принцип его работы и измерение атмосферного давления этим прибором. Обсудим проблемный вопрос: «Почему атмосферное давление уменьшается с высотой?» Опираясь на по- лученные ранее знания, учащиеся формулируют вывод: при подъеме над поверхностью Земли уменьшается плотность воздуха и высота воздушного столба. Затем переходим к решению задач. Предложим желающим составить аналогичные задачи и покажем ход их решения с обоснованием ответов.

Задачи

У основания пирамиды Хеопса высотой 137 м барометр показывает 750 мм рт. ст. Определите давление на вершине пирамиды.

На первом этаже высотного здания барометр показывает 749 мм рт. ст., а на последнем этаже разница показаний прибора составила 2 мм рт. ст. Какое давление показывает барометр на последнем этаже?

На какой высоте летит самолет, если барометр в кабине летчика показывает давление 596 мм рт. ст.?


 

Конспект урока по физике на тему "Барометр – анероид. Атмосферное давление на различных высотах. Манометры" (7 класс)

Тема урока: Барометр – анероид. Атмосферное давление на различных высотах. Манометры.

Цель урока: Узнать, как можно измерить атмосферное давление, не прибегая к использованию токсичной ртути, а также как это давление зависит от высоты над уровнем моря. Познакомиться с приборами, позволяющими непосредственно измерять, насколько давление газа в сосуде отличается от атмосферного давления.

Ход урока.

      I.            Повторение. Проверка домашнего задания.

1.     Воздушной оболочкой Земли называют?

2.     Прибор для измерения атмосферного давления называется?

3.     Фамилия известного учёного, который был учителем Е. Торричелли. (Галилей)

4.     Безжидкостный барометр (Анероид)

5.     Единица измерения давления (Паскаль)

6.     Учёный, который создал первый прибор для измерения атмосферного давления (Торричелли)

7.     Отношение силы давления к площади? (давление)

8.     Как можно определить массу воздуха? (формула)

9.     Чему равен вес воздуха при температуре 0 градусов и объёмом 1м3?

10. Почему молекулы газов, входящие в состав атмосферы, не падают на Землю под действием силы тяжести?

11. Какая скорость потребовалась бы для молекул входящих в состав атмосферы, чтобы  покинуть Землю?

12. Газовая оболочка, окружающая Землю? (атмосфера)

Проверка д/з. Задание 2 стр.131. Упр. 21 (1,4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   II.            Изучение нового материала.

 Почему мы так говорим?

О длине или массе при­ня­то го­во­рить, что они боль­шие или ма­лень­кие, уве­ли­чи­ва­ют­ся или умень­ша­ют­ся. А об ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии го­во­рят, что оно вы­со­кое или низ­кое, по­вы­ша­ет­ся или по­ни­жа­ет­ся. Эта тра­ди­ция уста­но­ви­лась еще со вре­мен Эван­дже­ли­ста Тор­ри­чел­ли в 17 веке. Тогда ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ря­ли с по­мо­щью жид­кост­но­го ба­ро­мет­ра, где ос­нов­ную роль играл столб ртути, ко­то­рый, со­от­вет­ствен­но, по­вы­шал­ся или по­ни­жал­ся (см. рис. 1).

Рис. 1. Ртут­ный ба­ро­метр

Се­год­ня ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние при­ня­то из­ме­рять с по­мо­щью ба­ро­мет­ров-ане­ро­и­дов – без­жид­кост­ных ба­ро­мет­ров (см. рис. 2).

Рис. 2. Ба­ро­метр-ане­ро­ид

 Устройство барометра-анероида

Ос­но­ву ба­ро­мет­ра-ане­ро­и­да со­став­ля­ет гоф­ри­ро­ван­ная (вол­ни­стая) ме­тал­ли­че­ская ко­роб­ка А (см. рис. 3). Внут­ри ко­роб­ки воз­ду­ха нет, его от­ка­чи­ва­ют при из­го­тов­ле­нии ба­ро­мет­ра. Чтобы ко­роб­ку не рас­плю­щи­ло ат­мо­сфер­ным дав­ле­ни­ем, ее удер­жи­ва­ет упру­гая ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на, один конец ко­то­рой со­еди­нен с ос­но­ва­ни­ем ба­ро­мет­ра. Вто­рой конец упру­гой пла­сти­ны спе­ци­аль­ным ме­ха­низ­мом со­еди­нен со стрел­кой ба­ро­мет­ра В.

Рис. 3. Устрой­ство ба­ро­мет­ра-ане­ро­и­да

Если ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние будет из­ме­нять­ся, со­от­вет­ствен­но, будет из­ме­нять­ся и сила, сдав­ли­ва­ю­щая ме­тал­ли­че­скую ко­роб­ку. Тогда через пла­сти­ну и ме­ха­низм даже неболь­шое из­ме­не­ние тол­щи­ны ко­роб­ки вы­зо­вет за­мет­ное пе­ре­ме­ще­ние конца стрел­ки на фоне шкалы С.

 Зависимость атмосферного давления от высоты

Ба­ро­метр-ане­ро­ид – очень чув­стви­тель­ный при­бор. Его по­ка­за­ния из­ме­ня­ют­ся в за­ви­си­мо­сти от вы­со­ты над уров­нем моря. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что если вы­со­та неболь­шая (до 1 км), то уве­ли­че­ние вы­со­ты на 12 м при­во­дит к умень­ше­нию ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния на 1 мм рт. ст. Чем выше мы будем под­ни­мать­ся над уров­нем моря, тем ниже будет ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние. Даже если с ба­ро­мет­ром в руках под­нять­ся на лифте с пер­во­го этажа на по­след­ний этаж мно­го­этаж­но­го дома, ба­ро­метр-ане­ро­ид за­фик­си­ру­ет умень­ше­ние ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния.

Из­ме­ряя ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние, можно опре­де­лить вы­со­ту, на ко­то­рой на­хо­дит­ся ба­ро­метр (см. рис. 4). При­бо­ры, ра­бо­та­ю­щие на этом прин­ци­пе, на­зы­ва­ют­ся аль­ти­мет­ра­ми. Они ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в авиа­ции.

 

Рис. 4. Опре­де­ле­ние вы­со­ты по ат­мо­сфер­но­му дав­ле­нию

В ясную по­го­ду на уровне моря ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние со­став­ля­ет 760 мм рт. ст. или 760∙133,3 Па = 101,3 кПа. Это так на­зы­ва­е­мое нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние.

 Манометры

Часто бы­ва­ет необ­хо­ди­мо знать не ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние, а так на­зы­ва­е­мое от­но­си­тель­ное дав­ле­ние. Это раз­ни­ца между ат­мо­сфер­ным дав­ле­ни­ем и дав­ле­ни­ем в ка­ком-ли­бо со­су­де. Для этого при­ме­ня­ют при­бо­ры, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся ма­но­мет­ра­ми.

Рас­смот­рим устрой­ство жид­кост­но­го ма­но­мет­ра. Его ос­но­ву со­став­ля­ет стек­лян­ная U-об­раз­ная труб­ка, за­пол­нен­ная жид­ко­стью (обыч­но водой). Пра­вое ко­ле­но со­об­ща­ет­ся с ат­мо­сфе­рой. При по­мо­щи шлан­га к ма­но­мет­ру при­со­еди­нен сосуд, ко­то­рый в на­ча­ле опыта тоже со­об­ща­ет­ся с ат­мо­сфе­рой. При этом уров­ни воды в ма­но­мет­ре на­хо­дят­ся у от­мет­ки 0 см. Затем, от­ка­чи­вая на­со­сом воз­дух, мы умень­ша­ем его дав­ле­ние в со­су­де. При этом вода в ма­но­мет­ре сме­ща­ет­ся влево, и по раз­ни­це уров­ней воды в ко­ле­нах ма­но­мет­ра можно су­дить о том, на­сколь­ко дав­ле­ние в левом ко­лене (дав­ле­ние воз­ду­ха в со­су­де) мень­ше, чем ат­мо­сфер­ное. На­при­мер, на рис. 5 раз­ни­ца уров­ней воды в ко­ле­нах со­став­ля­ет 40 см. Можно ска­зать, что дав­ле­ние в со­су­де мень­ше ат­мо­сфер­но­го на 40 сан­ти­мет­ров во­дя­но­го стол­ба (см вод. ст.)

Рис. 5. Жид­кост­ный ма­но­метр

Пе­ре­ве­дем 40 см вод. ст. в пас­ка­ли с по­мо­щью из­вест­ной фор­му­лы для рас­че­та дав­ле­ния на дно и стен­ки со­су­да:

При­ме­не­ние жид­кост­ных ма­но­мет­ров не все­гда удоб­но. Для по­лу­че­ния дав­ле­ния необ­хо­ди­мо пе­ре­во­дить сан­ти­мет­ры вод­но­го стол­ба в пас­ка­ли, жид­кост­ные ма­но­мет­ры не могут ра­бо­тать в усло­ви­ях тряс­ки (на­при­мер, на транс­пор­те). По­это­му на прак­ти­ке ши­ро­кое при­ме­не­ние по­лу­чи­ли так на­зы­ва­е­мые де­фор­ма­ци­он­ные ме­тал­ли­че­ские ма­но­мет­ры, на шкале ко­то­рых сразу по­ка­за­ны зна­че­ния дав­ле­ния в пас­ка­лях (точ­нее, стро­го го­во­ря, пре­вы­ше­ние дав­ле­ния над ат­мо­сфер­ным).

В ос­но­ве ра­бо­ты ме­тал­ли­че­ско­го де­фор­ма­ци­он­но­го ма­но­мет­ра лежит, как сле­ду­ет из на­зва­ния, де­фор­ма­ция ме­тал­ли­че­ской ду­го­об­раз­ной труб­ки. Внут­ри труб­ки со­дер­жит­ся газ, дав­ле­ние ко­то­ро­го необ­хо­ди­мо из­ме­рить. При по­мо­щи двух тяг дви­же­ние труб­ки пе­ре­да­ет­ся стрел­ке (см. рис. 6), ко­то­рая вра­ща­ет­ся на оси. Конец стрел­ки пе­ре­дви­га­ет­ся по шкале. Труб­ка, стрел­ка, шкала по­ме­ще­ны внутрь кор­пу­са, за­кры­то­го стек­лом.

При уве­ли­че­нии дав­ле­ния газа внут­ри труб­ки она немно­го рас­прям­ля­ет­ся, ее концы уда­ля­ют­ся друг от друга, и это дви­же­ние тя­га­ми пе­ре­да­ет­ся стрел­ке, конец ко­то­рой сме­ща­ет­ся впра­во по шкале. При умень­ше­нии дав­ле­ния стрел­ка сме­стит­ся в об­рат­ном на­прав­ле­нии под дей­стви­ем сил упру­го­сти в труб­ке.

Рис. 6. Ме­тал­ли­че­ский ма­но­метр

III.            Закрепление изученного материала.

 1. Какие два вида барометров вы знаете?

 2. Как устроен барометр-анероид?

3. Как изменяется давление атмосферы при увеличении высоты над Землей? Почему?

4. Каким образом можно определить высоту полета самолета? Как называется служащий для этого прибор?

5. Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над землей увеличивается в объеме?

IV.            Итог урока.

В за­клю­че­ние необ­хо­ди­мо еще раз об­ра­тить вни­ма­ние на то, что ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ря­ют с по­мо­щью ба­ро­мет­ров-ане­ро­и­дов. А дав­ле­ние, ко­то­рое боль­ше или мень­ше ат­мо­сфер­но­го, из­ме­ря­ют с по­мо­щью ма­но­мет­ров той или иной кон­струк­ции.

 

Домашнее задание. §45,46,47. Упр. 22 стр.134. Упр. 23 стр.136.

 

 

устройство и принцип работы барометра|СЕКУНДА

Каждый человек следит за прогнозами погоды. Многие слушают не только прогнозы синоптиков об осадках и изменениях температур, но также интересуются атмосферным давлением. Для измерения последней величины используются барометры. На современных метеостанциях используются жидкостные приборы: они считаются наиболее точными. В быту используются анероиды — механические устройства.

В жидкостные устройства помещена ртуть, уровень которой повышается или понижается при изменениях давления. Сбоку есть шкала, по которой можно судить о характере изменений (выше или ниже). Принцип работы примитивного прибора очень простой. В анероидном барометре жидкости нет: коробка с металлическими стенками сжимается и расширяется. Присоединенная к коробке пружина вращает стрелку, а по круговой шкале на лицевой поверхности устройства можно следить за изменениями давления. Для точности измерений в приборе может использоваться до 10 анероидных коробок, соединенных в одну цепь.

История изобретения

Уже в начале 17 века была замечена связь между изменениями атмосферного давления и дальнейшей погодой. Первый барометр появился в 1643 году, а изобрел его известный физик и математик Торричелли.

Конструкция первого устройства была предельно простой. В тарелку наливалась ртуть, а вертикально установленная отверстием вниз колба «собирала» жидкий металл при повышении давления. Такой прибор было крайне неудобно эксплуатировать, но позже технология заполнения колбы ртутью стали использовать в термометрах. Поэтому итальянского ученого можно по праву считать также изобретателем термометра.

Как пользоваться барометром?

Чтобы узнать, как пользоваться барометром, вы можете изучить инструкцию. Но если она на английском языке или недостаточно понятная, то нужно поступить так. На круговой шкале имеется несколько зон:

  • сухо;
  • ясно;
  • переменно;
  • дождь;
  • шторм.

Стрелка, соединенная с пружиной и анероидной коробкой, двигается в зависимости от изменения давления. При снижении давления можно говорить об ухудшении погоды. Если стрелка движется в противоположную сторону, то давление растет и погода улучшается.

Чтобы было удобнее следить за изменениями, на шкале есть подвижная стрелка, которую можно устанавливать в любое положение. Установив обе стрелки рядом, через время можно заметить даже самые незначительные колебания атмосферного давления в ту или иную сторону.

Электронные барометры

Существует отдельная категория приборов — цифровые. Подобная электроника проста в эксплуатации, а также менее хрупкая, чем механический или жидкостный барометр. Электронные устройства не являются отдельным прибором, а помещены в систему портативной метеорологической станции.

Иногда барометры встречаются даже в наручных часах. Такие часы — незаменимы для рыбака или человека, связанного с морской деятельностью (моряки, спасатели, МЧСники). Часы покажут, когда готовиться к ухудшению или улучшению погодных условий.

Покупка барометра в подарок

Купить качественные барометры удобнее всего в нашем интернет-магазине, где представлено более двух сотен моделей. Оригинальный прибор не просто покажет изменения давления, но и измерит температуру воздуха, а также его влажность.

Барометр — оригинальный подарок для каждого человека. Совершенно не обязательно быть связанным с морскими путешествиями или увлекаться рыбалкой. Настенный прибор украсит рабочий кабинет или станет стильным аксессуаром на стене в квартире. Вне зависимости от дизайна комнаты, портативный прибор станет полезным устройством, подсказывающим о погодных изменениях.

Современные приборы редко имеют только одну функцию — измерение давления. В большинстве случаев устройство имеет циферблат часов и другие функции.

Отныне не нужно думать, что подарить другу на новоселье или шефу на день рождения. Оригинальное устройство из металла или дерева от Fischer станет достойным подарком к любому событию.

В коллекции производителя сотни моделей, предназначенных для использования на кораблях, вне помещений или для дома. В производстве используются качественные металлы и дорогие породы дерева, поэтому срок службы прибора будет длительным, а показания — самыми точными.

О физическом приборе Д. И. Менделеева.

«Сам удивляюсь — чего только я ни делывал на своей научной жизни. И сделано, думаю, недурно» — так на склоне лет прокомментировал великий русский ученый Д. И. Менделеев свою работу по созданию оригинального физического прибора — дифференциального барометра, или высотомера. Действительно, несмотря на необычайную разносторонность интересов великого химика, эта работа на первый взгляд кажется весьма далекой от тех научных проблем, которыми он занимался. Лишь более пристальное изучение его творчества выявляет тесную связь между созданием высотомера и исследованиями упругости газов, ставшими главной темой экспериментальных работ Д. И. Мен­делеева в начале 70-х гг. XIX в.

  С первых же опытов по проверке закона Бойля —Мариотта Д. И. Менделеев столкнулся с необходимостью многократного точного определения атмосферного давления. Измерять его с помощью нормального (поверочного) барометра было делом довольно сложным, требующим существенных затрат времени и применения дополнительных приборов. Поэтому ученый решил в начале опыта использовать нормальный барометр, а затем определять не абсолютное значение атмосферного давления, а точное значение его изменения. С этой целью он и построил дифференциальный барометр. Д. И. Менделееву удалось добиться высочайшей точности определения изменений давления прежде всего благодаря весьма необычному выбору манометрической жидкости. Ею служило так называемое нефтяное масло — тяжелые продукты перегонки бакинской нефти с температурой кипения свыше -350 °С. Достоинствами этой жидкости были низкая упругость паров и большая подвижность, а, главное, плотность нефтяного масла (0,8—0,9 г/см3) была в 15—16 раз меньше плотности ртути, а потому, как писал в то время ученый, «всякие изменения в давлении окажутся на манометре, наполненным нефтяным маслом, увеличенными в 15— 16 раз против тех изменений, которые в то же время произойдут в ртутном барометре».

   Первые варианты конструкции прибора, отличаясь высокой точностью, были чрезвычайно громоздкими. Д. И. Менделеев вновь и вновь усовершенствует прибор, добиваясь его максимальной компактности. Переставляя прибор с места на место в ходе экспериментов по упругости газов, ученый обратил внимание на то, что разность высот предметов, находящихся в лаборатории, легко могла быть определена по показаниям дифференциального   барометра.   «Высоты   столов,   окна    и   ступеней лестницы над полом были достаточны для ясных и правильных указаний времен давления, замечаемых на устроенном приборе. Это было первое нивелирование, произведенное моим дифференциальным барометром.) Оно   указало,   что  прибор   этот   можно   применить  для   практической цели»,— писал ученый.
   Уже 10 мая 1873 г.— через два месяца после сообщения о первом варианте  дифференциального барометра  на заседании Русского физического общества Д. И. Менделеев «сообщил об устройстве, которое он дал своему барометру, который по своей чувствительности весьма пригоден для барометрического нивелирования». В том же году майском номере журнала этого общества была опубликована «Предварительная заметка об определении высот дифференциальным барометром».

   Д. И. Менделеев очень долго (с 1872 по 1876 г.) и тщательно занимался разработкой вариантов и усовершенствованием конструкции своего прибора. Окончательная конструкция «сложного высотомера» приведена в работе Д. И. Менделеева «О барометрическом нивелировании и о применении для него высотомера». Прибор устроен таким образом (см. рис.). Герметически закрытый цилиндр кольцеобразного сечения А, имеющий два вывода через тонкие металлические трубки, помещен в другой, цилиндрический сосуд, наполненный водой (водяную ванну). Одна из трубок (на рисунке правая) снабжена краном 5, при помощи которого воздух в сосуде может соединяться с атмосферой (атмосферный воздух предварительно осушается в трубке с хлористым кальцием). Другая трубка (левая на рисунке) герметически соединена манометрической трубкой О, до половины заполненной нефтяным маслом. Принцип действия прибора Менделеева прост: периодически открывая кран 5, можно легко определить изменение атмосферного давления по манометру О. В этот прибор включался и весьма оригинальной конструкции дифференциальный термометр. Последний представил собой тонкую медную трубку L,, охватывающую сосуд с воздухом виде змеевика и соединенную со стеклянной трубкой  (в ней также находилось нефтяное масло), которая помещалась возле шкалы на передней панели прибора. Чувствительность дифференциального термометра Менделеева была необычайно высока --до тысячных долей градуса.

    Д. И. Менделеев видел немало областей применения дифференциального барометра. В первую очередь это могло быть барометрическое нивелирование — определение разности высот различных точек земной поверхности. Прибор мог быть успешно применен, писал Менделеев, при осушении местности, т. е. при определении направления и величины скатов на значительных расстояниях, при проектировании направления  железных дорог и других путей сообщения... при подземных горных и инженерных работах... при геологических исследованиях». Особенно выгодно, указывал ученый, применение дифференциального барометра в лесистых, заболоченных местностях, а также там, где обычному нивелированию мешают скалы или здания.

      Весьма важным считал Д. И. Менделеев использование сконструированного им высотомера и в качестве учебного пособия. Ученый не только разработал для этой цели несколько упрощенных вариантов дифференциального барометра, но и стремился к тому, чтобы такой прибор был максимально дешев. Впервые учебный вариант высотомера был показан 8 апреля 1874 г. на заседании Русского физического общества. Позже, говоря о конструкции этого прибора, Д. И. Менделеев следующим образом оценивал возможности его использования: «Такие приборы могут быть главным образом полезны при демонстрации принципа изменения давлений с переменою высот, т. е. могут иметь педагогическое значение как пособие при преподавании физики. В самом деле, при производстве опытов температуру комнаты можно считать постоянною... а прибор без дифференциального термометра отличается, простотою  и вследствие того более доступен по ценности. При помощи такого дифференциального барометра возможно с большим удобством и в течение нескольких минут показать изменение давления с поднятием; стоит только, например, запереть кран воздушного резервуара в приборе, поставив его на пол, и затем поднять прибор на высоту роста человека, чтобы изменение уровня нефтяного масла в манометре было совершенно ясно; оно при этом достигает около 2 мм и потому очевидно каждому. Поднимая затем прибор на большую высоту, например в другой этаж здания, можно заметить пропорциональность изменения уровней масла с высотою поднятия...»

   С помощью высотомера можно решить обратную задачу — определить плотность воздуха.
Поскольку быстрых и точных газоанализаторов во времена Менделеева еще не было, ученый предложил использовать высотомер при работе в рудниках и шахтах для определения примеси посторонних газов (легкого болотного или тяжелого углекислого газов) путем регулярного измерения плотности воздуха. «Вместо определения трех величин (давления, температуры и влажности), по которым рассчи­тывается плотность воздуха, можно гораздо скорее и не менее точно определять плотность воздуха одним соответственным наблюдением, производимым с помощью высотомера».

   Если добавить к дифференциальному барометру достаточно чувствительный термометр, то можно продемонстрировать зависимость упругости газов от температуры (уравнение Клапейрона — Менделеева), а также вычислить коэффициент термического расширения воздуха. Таким образом, учебный вариант высотомера позволяет продемонст­рировать довольно широкий круг физических законов. К тому же, как писал Д. И. Менделеев, «дифференциальный барометр может быть поучительным помощником в изучении погоды и в ее предсказании». 5 книге «Об упругости газов» (1875) он приводит пример своих наблюдений за изменением атмосферного давления с помощью дифференциального барометра в лаборатории Петербургского универси­тета в ночь со 2 на 3 ноября 1873 г. во время очередного наводнения на Неве. Оказалось, что «по дифференциальному барометру явление изменения силы и направления ветра оказалось ощутительным еще тогда, когда внешние признаки не давали возможности их предвидеть». Интересна судьба дифференциального барометра конструкции Менделеева. В первые годы своего существования он имел довольно шумный успех. Еще в мае 1873 г. большой «статический» вариант

прибора был отправлен на международную выставку в Лондон. В 1875 г. переносной вариант барометра — высотомер (или гипсометр, как его еще тогда называли) был показан на международной географической выставке в Париже. Он возбудил всеобщий интерес специалистов, и по решению жюри его автору была присуждена золотая медаль. Прибором заинтересовались и климатологи. Так, известный географ и климатолог А. И. Воейков, совершивший в 70-е гг. прошлого века научную поездку по многим странам мира, писал Д. И. Мен­делееву в январе 1876 г.: «Я теперь очень жалею,- что не взял с собой дифференциального барометра» и просил прислать прибор в Сингапур, так как собирался изучать дневное колебание атмосферного давления в районах тропических морей. О том, что прибор использовался в учебных целях, свидетельствуют письма Д. И. Менделееву из Константиновского межевого института, а также от русских студентов, обучавшихся во Фрейбургской горной академии в Германии.

   Несмотря на столь явный интерес к прибору и высокую его оценку, он не нашел широкого применения в научной и учебной практике конца прошлого века. Тому есть несколько причин.

   Использованию высотомера в качестве учебного пособия помешала малая осведомленность преподавателей о нем. (Среди авторов учебников физики того времени лишь О. Д. Хвольсон посвятил буквально несколь­ко строк высотомеру, не поместив, однако, описания его конструкции и не показав, для демонстрации каких физических явлений и законов он может быть использован.) Введению прибора Менделеева в практику метеорологических исследований мешало руководство Главкой физиче­ской обсерватории (ее директор академик Вильд, будучи сам конструк­тором барометров, не был расположен дать место в ему подчиненных обсерваториях  этому  простому  и   дешевому   прибору).   Что   касается применения прибора Менделеева в топографии, то после его испытания в 1875 г. военное ведомство составило проект о введении высотомеров для   топографических   работ.   Однако   русско-турецкая   война   1877   г. помешала осуществлению этого плана. Да и Д. И. Менделеев, увлек­шись   разрешением   других   вопросов,   все   меньше   уделял   внимания своему высотомеру.

   В 30-х гг. нашего столетия, через 60 лет после создания прибора, интерес к нему возродился. Первыми сказали свое слово геодезисты, предложившие применять высотомер во время наземных работ при топографическом изучении территории методом комбинированной аэрофотосъемки. Позже была разработана конструкция авиационного дифференциального барометра — статоскопа, необходимого для нового, современного метода составления карт. В 40-х гг. высотомер стали использовать метеорологи. В практике научных исследований диффе­ренциальный барометр по-прежнему находит применение, например при проверке герметичности замкнутых газовых систем.

    Прибор этот легко использовать и в учебных целях. Конструкция учебного высотомера несложна. Достаточно взять замкнутый сосуд любой формы объемом ~3 л с двумя отводными трубками, снабженными кранами (главное -- обеспечение герметичности), один из которых соединит сосуд с атмосферой (лучше через трубку с хлористым кальцием или любым другим осушителем), другой — с 1_)-образным манометром. В качестве манометрической жидкости можно использовать вакуумное масло (ВМ) любой модификации (оно обладает всеми свойствами «нефтяного масла» Менделеева: низко;") упругостью паров, большой подвижностью и невысокой плотностью). При использовании прибора в качестве высотомера (для определения разности давлений на различных высотах, определения плотности воздуха и т. п.) его следует теплоизолировать; при исследовании температурных влияний достаточно использовать термометры со шкалой, обеспечивающей точность измерений до 0,1 °С. Как указывал Д. И. Менделеев, прибор, выполненный герметично, показывает изменение атмосферного давления при разности высот в 1,5—2 м. Пожалуй, ни один из существующих ныне демонстрационных приборов не обладает столь высокой точно­стью. Хочется надеяться, что детище великого ученого — дифферен­циальный барометр (высотомер) Менделеева — еще сослужит добрую службу в качестве демонстрационного пособия при изучении свойств газов.


Литература

1. Архив Д. И. Менделеева.— Л.:Изд-во ЛГУ, 1951.— Т. I.

2. Менделеев Д. И. Сочинения.— Л.; М.: ГОНТИ НКТ СССР , 1936.— Т. 6.

3. Менделеев Д. И. Сочинения.— Л.; М.: Изд-во АН СССР, 1946.— Т. 7.

4. Научный архив Менделеева при ЛГУ (НАМ ЛГУ П-В-23—1—4; НАМ ЛГУ 1-В—68—1—89).

5. Вировец Л. М. Дифференциальный барометр Менделеева // Геодезист.— 1934.— № 1—2.

6. Л е в ч у к Г. П. Великий русский ученый Менделеев — изобретатель дифференциального барометра (высотомера) // Труды ЦНИИГАиК.— М.: Гидрометеоиздат, 1952.— Вып. 12.

7. Кедроливанский В. Н. Метеорологические приборы.— Л.: 1947.

С. А. КАЛЯДИНА (г. Ленинград, Институт химии силикатов АН РФ.

Источник. ж. Физика в школе №5, 89. c.23.

Назад


Что такое барометр и как он работает?

Барометр является одним из приборов для оценки метеорологической обстановки . Что он делает, как он работает и для чего он нужен?

Что такое барометр?

Это прибор для измерения текущего значения атмосферного давления воздуха . Они выражаются в паскалях [Па], хотя чаще используется b [гПа]. Коэффициент преобразования прост: 100 Па = 1 гПа. Типичное давление над уровнем моря составляет примерно 1013 гПа .

Знание текущего давления необходимо метеорологам для обнаружения движения атмосферных фронтов . Он позволяет прогнозировать погоду в заданной местности, если на ней проведено и соответствующее количество измерений, хотя это не единственный необходимый параметр из . Таким образом, барометр является одним из приборов, находящихся на метеостанциях.

Для домашнего использования

Впрочем, такое устройство могут использовать не только ученые.Также человека, чувствительные к изменениям погоды , так называемые метеопаты , тоже стремятся взглянуть на барометр, когда чувствуют приближение погодного фронта . Затем они могут соответствующим образом спланировать день, например, включить на больше времени отдыха .

Наблюдая за изменениями давления, можно также предсказать внезапные изменения погоды . Снижение или повышение значения давления предвещает приближение атмосферного фронта.

Как работает барометр?

В более ранние барометры была встроена небольшая металлическая банка , которая сминалась под преобладающим давлением воздуха.Чем больше сила давления, тем сильнее была его деформация, что выражалось в большем отклонении прикрепленного указателя.

Эти типы барометров присутствовали на обеих метеостанциях и в простых приборах висели на стене в квартире. Для последнего обычно требовалась калибровка или , что делалось путем поворота небольшой отвертки на соответствующий винт на задней части корпуса.

Современный подход

Такие приборы имели много недостатков, например реагировали еще и на изменение температуры .Сегодня в этой роли используются цифровые датчики , например, изготовленные по технологии MEMS . Работают они аналогично, но замер деформации осуществляется гораздо точнее . Кроме того, при расчете давления учитывается и температура, которая чаще всего измеряется датчиком того же датчика .

Информация затем выдается в цифровом виде, т.е. легко обрабатывается любой системой, например микроконтроллером.Нет необходимости в калибровке или , так как это было сделано производителем датчика.

Электронные системы измерения атмосферного давления намного меньше, легче и удобнее в использовании, чем их традиционные более старые аналоги. Единственным их недостатком является потребность в блоке питания, но энергопотребление действительно низкое .

Одним из примеров такого датчика является микросхема Freescale MPL115A1 или MPL115A2.По той же технологии производятся микросхемы BMP180 и BMP280 от Bosch, доступные на готовых платах . Таким образом, можно легко подключить к Arduino или другому микроконтроллеру .

Также на компьютере

Нет необходимости иметь отдельное устройство для отслеживания изменений давления воздуха. Многие онлайн-сайты позволяют считывать текущего значения этого параметра с метеостанций.Они также показывают исторических данных , доступных в виде диаграмм.

На картах есть линии, показывающие области давления с одинаковым значением . Их называют изобарами .

.

Барометр Гете

Барометр Гете

Как он будет предсказывать изменения погоды? Некоторые люди предсказывают погоду по «сломанным костям». Но нет все метеопаты. Лучшим устройством для предсказания изменений погоды является барометр. Видимый на фото стеклянный сосуд используется для выявления изменений атмосферного давления и называется барометром Гёте. С большим Атмосферное давление снижает уровень жидкости, видимой в узком сосуде. си, а с небольшой тенью - поднимется.

Как видите, барометр Гёте состоит из двух сосудов (это соединенные сосуды), которые наполнены водой (желательно подкрашенной) таким образом, чтобы между этими сосудами не было потока воздуха, а воды было мало .Контейнер большего размера закрывается наглухо, чем дичь, так что воздух, заполняющий почти весь контейнер, закрыт. Если с момента налива воды в емкость атмосферное давление увеличивается, то вода в узкой емкости «проталкивается» внутрь ( давление должно уравняться! ), что будет видно в виде пониженного уровня воды в узком контейнере. Во втором, широком сосуде повышение уровня жидкости будет незаметным из-за того, что сечение этого сосуда значительно больше первого.А наоборот , при падении атмосферного давления уровень жидкости в узком сосуде поднимется.

Таким образом, на высоту конуса жидкости в узком сосуде можно рассчитывать при определенных погодных условиях: повышенный уровень жидкости - пониженное давление - слишком погодные условия (фото ниже).

С другой стороны: ниже уровень жидкости - выше давление - хорошая погода (фото ниже).

Поясним это немного подробнее.

Приведенное выше описание показывает, что конструкция такого барометра очень проста.Проявив некоторую изобретательность, вы можете «собрать» такой барометр из подходящей тонкой стеклянной трубки и широкой бутылки и соединить эти элементы с помощью соответствующих жестких резиновых шлангов. Попробуйте сами!

С другой стороны, недостатки этого барометра заключаются в его неадекватности.

Более точные барометры для создания - это барометры Торричелли, которые менее доступны в продаже (из-за используемой в них ртути) и дорогие и механические барометры (анероиды) - такие довольно распространены в продаже и дешевы.



.

Как работает барометр?

Барометр — это метеорологический прибор, измеряющий атмосферное давление. Барометр, используемый в основном для прогнозирования погоды, использует различные методы для измерения массы воздуха над прибором. Существует два основных типа барометров, в которых используются разные методы измерения давления воздуха, известные как ртутные барометры и барометры-анероиды.

Ртутные барометры являются более старой формой приборов и до сих пор используются для прогнозирования погоды. Перечисленные в 17 веке итальянским физиком, эти приборы очень точны, но могут быть опасны из-за высокого уровня ртути, необходимого для работы барометра.Ртутные барометры также очень хрупкие и довольно большие, и, как правило, должны постоянно оставаться на одном месте. Прибор состоит из большой стеклянной трубки с закрытым верхом и открытым дном, которая находится в контейнере большего размера. И контейнер, и пробирка заполнены ртутью, а на стекле или по бокам пробирки могут быть маркировки измерений.

Ртутный барометр уравнивает давление ртути в большом сосуде и давление в трубе. По мере повышения атмосферного давления вес воздуха, воздействующий на ртуть в контейнере, перемещает ртуть выше по трубке.Когда давление падает, воздух становится легче, и ртуть в контейнере оказывает меньшее воздействие на трубку, позволяя уровню падать.

Барометр-анероид работает совершенно иначе, чем ртутный прибор, и был изобретен почти ровно два века спустя. Французский изобретатель Люсьен Види смог разработать новую версию в середине девятнадцатого века благодаря улучшениям в металлообработке и технологии. Барометры-анероиды обычно состоят из очень маленькой гибкой капсулы, прикрепленной к рычагам, которые могут перемещать стрелку на циферблате, позволяя считывать показания.

Капсула барометра-анероида работает за счет использования гибкого металла, сваренного вместе для создания внутреннего вакуума. При нажатии стенки капсул сжимаются, оказывая давление на прикрепленный рычаг, перемещающий измерительную ручку. Чем больше давление, тем сильнее сжатие и тем больше повышается индекс давления воздуха. Хотя анероидные барометры очень хорошо подходят для общих показаний, они обычно не так точны, как ртутные версии.С другой стороны, анероидные барометры более мощные, менее опасные и их легко транспортировать.

Любой современный барометр работает исключительно хорошо благодаря столетиям тонкой настройки обоих типов устройств. Они часто используются для прогнозирования приближающихся штормов, дождя или других ненастных погодных условий, которые обычно приводят к низким показаниям давления. В хорошую погоду вы также можете точно предсказать, показывает ли барометр высокое давление, связанное с сухим воздухом и ясным небом.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
.

Как откалибровать барометр? | блог Zegary.rzeszow.pl

Барометр – это очень полезный прибор, который будет работать в каждом доме. Чтобы быть уверенным в том, что оборудование будет исправно функционировать и показывать правильное давление, его необходимо правильно откалибровать. Как я могу это сделать? Мы объясняем в записи ниже.

Калибровка механического барометра

При хранении и транспортировке новые, не бывшие в употреблении механические барометры чаще всего находятся в запертом состоянии, что предохраняет их от перепадов температур, ударов и т.п.Поэтому перед первым использованием необходимо откалибровать устройство. Калибровки также следует периодически выполнять позже, т. к. различного рода тепловые или механические нагрузки могут повлиять на правильность показаний прибора.

Модели этого типа обычно имеют калибровочный механизм, расположенный на задней части прибора. Калибровка должна производиться поворотом специального калибровочного винта вправо. Затем вам нужно установить правильное значение давления для конкретного места, то есть места, где будет использоваться барометр.Это значение можно прочитать, например, с помощью профессиональных метеослужб в Интернете или проверив его на эталонном приборе.

Следует помнить, что устанавливаемое атмосферное давление является относительным давлением, т.е. давлением, приведенным к уровню моря.

Калибровка цифрового барометра

Цифровые барометры очень популярны. Их калибровка и работа очень просты. Большинство цифровых барометров уже откалиброваны на заводе.Однако, если вы знаете правильное давление на уровне моря или фактическую высоту, на которой вы сейчас находитесь, вы можете ввести точные данные.

Некоторые устройства, такие как современные электронные часы или наручные часы, имеют встроенную функцию барометра. Благодаря доступу в Интернет они позволяют выполнять автоматическую калибровку устройства с помощью системы GPS. Устройство находит пользователя и затем, на основе этого местоположения, определяет правильную барометрическую высоту и текущую высоту, а затем выполняет калибровку.

.

Как работает ртутный барометр. Что за прибор барометр?

Современный человек с детства имеет доступ к сложным и функциональным электронным устройствам. Такая доступность технологий означает, что классические устройства почти непривлекательны, а пыль на полках магазинов совершенно забыта. Все эти компасы, термометры и барометры, с помощью которых наши бабушки, дедушки и даже родители путешествовали по миру и оценивали состояние окружающей среды, кажутся устаревшими и скучными игрушками.И напрасно. Я хотел бы обсудить барометр более подробно. Ведь даже несмотря на очевидный и стремительный технический прогресс, этот прибор остается незаменимым помощником для определения атмосферного давления. И это повлияло на нас и наших предков в равной степени. И даже сегодня, когда портативная метеостанция может быть у каждого в кармане, ее работа по-прежнему основана на принципе этого барометра.

Конечно, сейчас барометры отличаются от своих древних прототипов - и внешне, и конструктивно, и функционально.Но суть их действия осталась прежней, и она необходима любому человеку, который не живет в полной изоляции от окружающего мира и дышит воздухом. Атмосферное давление влияет на всех и вся. И если мы обычно замечаем погоду и ее явления, такие как солнце, дождь, ветер, то стоит учесть, что все эти симптомы можно предсказать заранее, измерив барометром атмосферное давление. Такие замеры помогают заранее подготовиться к предстоящим сбросам метеорологам и тем, кто только собирается в дальнее путешествие и хочет знать, какая погода будет сопровождать их в пути.Для этого можно просто посмотреть прогноз по телевизору или в интернете, но гораздо надежнее контролировать происходящее. И барометром научиться пользоваться не помешает.

Устройство и функции барометра
Барометр — это устройство, измеряющее атмосферное давление и отображающее результаты этих измерений в удобочитаемых для человека значениях. Но у него нет искусственного интеллекта и прямой связи с космическими спутниками.Так как же он это делает? Это очень просто. Работа простейшего барометра была основана на способности жидкости двигаться под давлением воздуха. Первой жидкостью, использованной для этой цели, была ртуть, закрытая в тонкую вертикально расположенную стеклянную трубку. Автор этой конструкции, Эванджелиста Торричелли, еще в 1643 году задумал опустить полую закрытую трубку с верхнего конца в ртутный сосуд и наблюдать, как «ртутный столб» поднимается или опускается под давлением.

Поговаривают, что на это гениальное изобретение его тогда вдохновил сам Галилей.Но так или иначе, ртутный барометр был достаточно опасным прибором, поэтому практически с самого его появления начались поиски других вариантов, не требующих использования ядовитых жидкостей. И только в середине девятнадцатого века удалось найти удовлетворительный путь, когда соотечественник Торричелли Люсьен Види явил миру изобретенный им безртутный и безжидкостный барометр, естественно названный анероидом (по-латыни — «нежидкий "). Барометр-анероид сразу полюбился мореплавателям, потому что он выдерживал раскачку и дрожь корабля, и подобными приборами они пользуются до сих пор.На самом деле в них тоже нет ничего сложного: просто металлическая коробка с тонкими стенками, внутри которой вакуум или очень разреженный воздух. Давление воздуха отклоняет металл, который, в свою очередь, тянет прикрепленную пружину. Стрелка, указывающая деления шкалы, прикреплена к пружине.

Основным преимуществом данной конструкции является безопасность и доступность. Основным недостатком является низкая точность по сравнению с ртутным столбиком. Поэтому, как ни странно, показания анероидов иногда перепроверяются с помощью жидкостных барометров.Для путешественников и любителей парусного спорта очень важны точные показания. Как ни странно, многие из них до сих пор пользуются классическими анероидами - либо в этом есть некий шарм, либо сказывается консерватизм. Хотя на сегодняшний день проблема погрешности измерений практически исчезла, а традиционные модели барометров – это скорее статус и стильный декор, чем измерительные приборы.

Если вам нужно узнать атмосферное давление, гораздо проще использовать компактный электронный барометр. В нем металлические пластины с успехом заменили микроскопическими конденсаторами и цепями, иногда кристаллами.Такое цифровое устройство легко встраивается в наручные часы и/или радиоприемник, не занимает много места и не разочаровывает приведенными данными. Более того, в последнее время даже барометры встраиваются в мобильные телефоны и специальные приложения для смартфонов, не только измеряющие давление, но и относящиеся к GPS-навигаторам. Другими словами, нет ничего проще, чем знать настоящее и будущее состояние атмосферы, погоду на завтра в разных точках земного шара. Но если бы не первые барометры, изобретенные почти полтысячелетия назад, об этом новомодном комфорте можно было бы только мечтать.

Правила пользования барометром
Итак, существует несколько видов приборов для измерения атмосферного давления, каждый из которых по сути является барометром и в то же время имеет свои особенности, достоинства и недостатки. Однако если вы решили не ограничиваться ультрасовременными приборами и освоить использование классического барометра, на то есть веские причины. В некоторых случаях это может быть желание разобраться в устройстве традиционной техники, стремление к классическому стилю в интерьере и быту или просто любопытство.Бывает, что настольный барометр преподносится как дорогой сувенир, и жалко не воспользоваться новой красивой вещью. В любом случае будут полезны следующие советы по использованию барометра в домашних условиях:

  1. Ртутный барометр покажет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. В мерной колбе находится ртуть (возможно, другая жидкость более безопасного цвета). Значение каждого графика зависит от размера конкретного барометра, проверяйте его, чтобы не ошибиться.Затем просто посмотрите, как высоко поднялась планка внутри приклада и на какую цифру она указывает. Помните, что барометр должен находиться точно на уровне ваших глаз, иначе показания будут искажены. Старайтесь вообще не двигать устройство и не трогать его руками, так как его чувствительность очень высока и данные могут быть потеряны.
    Ртутный барометр является простейшим прибором и показывает только состояние атмосферы непосредственно вокруг себя, в помещении, в котором он находится.Поэтому судить с его помощью о давлении за окном или даже в соседнем помещении бывает проблематично. Для этого вам придется переместить барометр на новое место и подождать, пока он приспособится к новым условиям. Однако именно такой барометр долгое время был самым распространенным прибором для измерения давления, и научиться пользоваться им не сложнее, чем научиться пользоваться бытовым термометром. В большинстве домов и офисов теперь используются более современные и функциональные барометры, но ртутную модель все еще можно найти и купить в аптеке или хозяйственном магазине, когда это необходимо.
  2. Коробка с анероидом. Можно поставить на стол, повесить у стены спальни (можно встретить и в домах пожилых людей, самочувствие которых зависит от атмосферных изменений) или прикрепить к оконному стеклу. Размер этого приспособления может варьироваться, от очень миниатюрного патрона до внушительного диаметра «прокладки». Но снаружи это всегда щит с подвижной рукой над ним. На циферблате помимо числовой маркировки можно написать такие слова, как: «Ясно», «Сухо», «Смена», «Дождь», «Буря» и др.Как вы могли догадаться, эти советы служат еще более простому использованию барометра.
    В общем, посмотрите, на какое слово в данный момент указывает стрелка барометра. Все технические тонкости останутся вне вашего внимания и не должны вас волновать, ведь необходимая информация в простой и понятной форме уже перед вашими глазами. Со своей стороны, вы можете участвовать в составлении краткосрочных прогнозов и наблюдении за изменениями в атмосфере, если ваш барометр рассчитан на наличие не одной, а двух стрелок.Вращать дополнительную стрелку можно по тому же принципу, по которому вы настраивали механическую сигнализацию. Если вы сравните ее со второй стрелкой, через некоторое время вы сможете увидеть, произошли ли какие-либо изменения по отношению к этому положению, то есть изменилось ли давление, и если да, то в какую сторону.
  3. Электронный барометр еще проще в использовании, чем классический анероид. Ее чаще всего называют метеостанцией из-за возможности совмещения нескольких функций одновременно и достаточно детального отслеживания изменений погоды и прогнозов.Единственная трудность, с которой вы можете столкнуться при чтении показаний, — это путаница среди множества цифр и значков, отображаемых на цифровом барометре. Ведь в погоне за внешней экономичностью и дизайнерскими изысками многие производители электроники забывают о том, что каждое устройство должно быть, прежде всего, удобным на практике. В чем главная задача эргономики корпуса и экрана барометра, а вовсе не в его футуристичном и эффектном дизайне.
    Электронный барометр обычно имеет корпус и гибкий датчик, предназначенный для размещения за окном.Чувствительный конец датчика регистрирует любые изменения влажности, давления, силы и направления ветра на улице, а экран на корпусе тут же (или с минимальной задержкой) показывает информацию об этом. Даже в самых простых моделях цифровых барометров можно увидеть текущее время, температуру воздуха (на улице и/или в помещении), влажность воздуха и, конечно же, атмосферное давление. Последняя условно выражается в условных «миллиметрах ртутного столба». И хотя ртутного столбика внутри барометра нет, эти единицы измерения считаются общепринятыми, когда речь идет об измерении давления.Скорее всего, ваш электронный барометр не ограничивается цифровыми показателями, а при этом разнообразит данные иконочными изображениями солнца, облаков или дождя.
Любой барометр, механический или электронный, нуждается в надлежащем уходе... В противном случае не исключены сбои в его работе и нарушения показаний. При покупке обратите внимание на упаковку устройства: она должна быть целой, надежной и желательно многослойной (коробка, оберточная бумага, мягкий полиэтилен).При распаковке будьте осторожны с визирным стеклом и/или наконечником барометра, чтобы не расколоть и не поцарапать. В случае загрязнения протрите стекло мягкой тканью, смоченной в специальном, ни в коем случае не абразивном средстве. Для этого подойдет полировка экрана компьютера, телефона или телевизора. Оберегайте барометр от падений, ударов и других механических повреждений. Для этого убедитесь, что он надежно прикреплен к стене, надежно установлен на полке или тумбочке.И хотя современные барометры не содержат ртути и других ядохимикатов, использование поврежденного барометра все же нежелательно в помещении, где часто находятся люди, а тем более в спальне или детской комнате.

Наконец, осталось решить, какой тип барометра выбрать для личного пользования. Здесь нет строгих рекомендаций и можно ориентироваться на собственный вкус, модные тенденции, стиль интерьера или просто сложившиеся обстоятельства. Главное, чтобы им было удобно пользоваться, а информация об атмосферном давлении и других параметрах погоды была наглядна, понятна и проста для понимания.Ведь основная функция барометра именно в этом: своевременно и максимально точно информировать вас о состоянии окружающей среды. Ориентируясь на него, можно заранее спланировать свой день, что особенно важно для представителей мобильных профессий, заядлых охотников, рыбаков и туристов. Для них барометр просто незаменим, поэтому станет отличным подарком по любому поводу или просто без повода, в знак уважения к их деятельности.

БАРОМЕТР, прибор для измерения давления воздуха... Давление – это сила, приходящаяся на единицу площади. Земная атмосфера, простираясь на сотни километров вверх, оказывает давление на земную поверхность; барометр измеряет это давление. Атмосферное или барометрическое давление измеряется в миллиметрах ртутного столба и паскалях (см. ниже).
Изменения атмосферного давления обычно связаны с изменением погодных условий... Давление обычно падает перед грозой, а его повышение предвещает хорошую погоду. Нанося на карту изменения давления, можно определить направление ветров и движение циклонов.Линии равного давления называются изобарами от греч. isos (равный) и baros (тяжесть). Барометры были приспособлены для измерения высоты, потому что атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. Такими приборами (альтиметрами) оснащаются самолеты, и альпинисты берут их с собой.
Барометры бывают двух основных типов - ртутные и анероидные. Ртутный барометр более точен и надежен, чем анероид. Анероид более компактен и удобен, может быть карманным.
Ртутный барометр. Ртутный барометр показывает атмосферное давление как высоту ртутного столба, которую можно измерить с помощью прикрепленной к нему шкалы. В простейшем виде это заполненная ртутью стеклянная трубка длиной около 80 см, закрытая с одной стороны и открытая с другой, погруженная открытым концом в сосуд (иногда называемый цистерной), наполненный ртутью. В барометрической трубке нет воздуха, а пространство в верхней части трубки называется пустотой Торриселла.
Чтобы сделать ртутный барометр, сначала нужно заполнить трубку ртутью.Затем, закрыв открытый конец трубки, опустите ее в ртуть в чашке. Как только с погруженного конца трубки удаляется препятствие, ртуть в трубке падает настолько, что давление ее столба уравновешивается атмосферным давлением, действующим на поверхность ртути в чашке. Тогда атмосферное давление можно измерить как высоту h ртути, которую он уравновешивает. При изменении атмосферного давления высота столба будет меняться. Среднее атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба.(1 мм рт. ст. равен 133,3 Па).
Анероид. В анероиде нет жидкости (греч. «анероид» — «безводный»). На нем показано атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создается вакуум. При понижении атмосферного давления коробка немного расширяется, а при подъеме сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто применяют несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная система, вращающая стрелку, движущуюся по круговой шкале, откалиброванной по ртутному барометру.Как и в случае с ртутным сифонным барометром, на шкале анероида можно отметить («дождь», «переменный», «чистый», «очень сухой»), указывающий на погодные условия. Анероид меньше ртутного барометра и легче читается. Его можно использовать в экспедиционных условиях, на кораблях, самолетах и ​​т.д. Если к стрелке прикрепить ручку, она будет фиксировать показания. Такие барографы, или анероиды, регистрирующие барометрическое давление, имеются на всех метеостанциях.

Содержание статьи

БАРОМЕТР, прибор для измерения атмосферного давления воздуха.Давление – это сила, действующая на единицу площади. Земная атмосфера, простираясь на сотни километров вверх, оказывает давление на земную поверхность; барометр измеряет это давление. Атмосферное или барометрическое давление измеряется в миллиметрах ртутного столба и паскалях ( см. ниже ).

Изменения атмосферного давления обычно связаны с изменением погодных условий. Давление обычно падает перед бурей, а повышение давления предвещает хорошую погоду. Нанося на карту изменения давления, можно определить направление ветров и движение циклонов.Линии равного давления называются изобарами от греч. isos (равный) и baros (тяжесть). Барометры были приспособлены для измерения высоты, потому что атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. Такими приборами (альтиметрами) оснащаются самолеты, и альпинисты берут их с собой.

Барометры бывают двух основных типов - ртутные и анероидные. Ртутный барометр более точен и надежен, чем анероид. Анероид более компактен и удобен, может быть карманным.

Ртутный барометр.

Ртутный барометр показывает атмосферное давление как высоту ртутного столба, которую можно измерить с помощью прикрепленной к нему шкалы. В простейшем виде (рис. 1) это стеклянная трубка, заполненная ртутью примерно на 1 час. 80 см, закрытый с одной стороны и открытый с другой, погруженный открытым концом в кружку (иногда называемую цистерной) ртути. В барометрической трубке нет воздуха, а пространство в верхней части трубки называется пустотой Торриселла.

Чтобы сделать ртутный барометр, сначала нужно заполнить трубку ртутью. Затем, закрыв открытый конец трубки, опустите ее в ртуть в чашке. Как только с погруженного конца трубки удаляется препятствие, ртуть в трубке падает настолько, что давление ее столба уравновешивается атмосферным давлением, действующим на поверхность ртути в чашке. Тогда атмосферное давление можно измерить как ч ртутного столба, оно уравновешивается. При изменении атмосферного давления высота столба будет меняться.Среднее атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па).

Анероид.

В анероиде отсутствует жидкость (рис. 2) (греч. «анероид» — «безводный»). На нем показано атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создается вакуум. При понижении атмосферного давления коробка немного расширяется, а при подъеме сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто применяют несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная система, вращающая стрелку, движущуюся по круговой шкале, откалиброванной по ртутному барометру.Как и в случае ртутного сифонного барометра (рис. 1), шкала-анероид может иметь отметки («дождь», «переменный», «чистый», «очень сухой») для обозначения погодных условий.

Анероид

меньше ртутного барометра и легче читается. Его можно использовать в экспедиционных условиях, на кораблях, самолетах и ​​т.д. Если к стрелке прикрепить ручку, она будет фиксировать показания. Такие барографы, то есть анероиды барометрического давления, имеются на всех метеостанциях.

Барометр Это измерительный прибор, предназначенный для определения атмосферного давления воздуха.В дополнение к метеорологическим приложениям барометр используется для контроля окружающей среды (например, для аттестации рабочих мест) или в авиации (для определения высоты полета над уровнем моря).

Рисунок 1. Барометр-анероид

Барометр впервые изобрел и описал в сочинении «Геометрическая опера» в 1644 году ученый из Флоренции (Италия) Евангелиста Торричелли. Это был жидкостно-ртутный барометр, на котором давление измерялось на высоте ртутного (жидкостного) столба в трубке, запаянной сверху и помещенной нижним концом в ртутный (жидкостный) сосуд.В тот день, когда Торричели проводил эксперимент с ртутным барометром, погода была безветренной и солнечной, а столбик ртути остановился на отметке 760 мм. С тех пор давление 760 мм рт.ст. является нормальным. Ртутный и жидкостный барометры являются наиболее точными и до сих пор используются на метеостанциях. Недостатками их являются хрупкость, неуверенность и большие размеры.

В 1844 году французский инженер Люсьен Види, используя исследования немецкого математика и физика XVII в. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал совершенно новый, безжидкостный барометр, который получил название барометра-анероида (от греческого «анерос» — не содержащий влаги).В настоящее время наиболее популярны барометры на основе барометра Л. Види.

В целом барометры в зависимости от принципа действия могут быть ртутными, жидкостными, анероидными или электронными.

- Жидкостный барометр - устройство, использующее принцип уравновешивания массы столба жидкости атмосферным давлением.

- Ртутный барометр - атмосферное давление, при котором можно измерить высоту ртутного столба по расположенной рядом шкале.

- устройство, принцип работы которого заключается в изменении размеров металлического ящика, наполненного разбавленным воздухом, под действием атмосферного давления. Эти барометры надежны и компактны.

- Электронный барометр - барометры данного вида работают путем преобразования линейных размеров традиционной барочной коробки-анероида в электрический сигнал и дальнейшей обработки этого сигнала микропроцессором. Если вместо анероидной коробки используется тензодатчик, то измеряемое давление воспринимается этим чувствительным элементом и преобразуется его деформацией в изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензометрического преобразователя.

Однако, поскольку тема данной статьи «Барометр-анероид», вернемся к этим видам приборов для измерения давления и рассмотрим их более подробно.

Таким образом, это устройство предназначено для механического измерения атмосферного давления. Конструктивно анероид состоит из круглой металлической (нейзильбер или закаленная сталь) коробки с гофрированными (ребристыми) основаниями, в которых создается сильное разрежение за счет откачки воздуха, возвратной пружины, передаточного механизма и индикаторной стрелки.Под воздействием атмосферного давления: его повышения или понижения коробка сжимается или соответственно не прогибается. При сжатии сильфона верхняя поверхность изгиба начинает тянуть прикрепленную к нему пружину, а при падении атмосферного давления верхняя часть изгибается и толкает пружину вверх. Стрелка индикатора прикреплена к возвратной пружине зубчатым механизмом, который перемещается по шкале, отградуированной по показаниям ртутного барометра (рис. 2). Следует отметить, что обычно на практике несколько (до 10 шт.) тонкостенные гофрокоробки, соединенные последовательно, с разрядкой, что увеличивает амплитуду движения стрелки по шкале.

Рис. 2. Барометр-анероид.

Барометры-анероиды, благодаря небольшим размерам и отсутствию жидкости в конструкции, являются наиболее удобными и переносными; широко используются на практике.

К сожалению, на работу барометров влияет температура окружающей среды и изменение упругости пружины с течением времени.Поэтому современные барометры-анероиды снабжены дугообразным термометром или так называемым компенсатором, который предназначен для корректировки показаний прибора на температуру.

Как правило, показания барометра-анероида требуют различных поправок для получения истинного значения барометрического давления, определяемого путем сравнения с ртутным барометром. Есть три фикса для анероидов :

Коррекция шкалы - Эта поправка зависит от того, насколько неравномерно реагирует барометр-анероид на изменение давления в разных частях шкалы,

поправка на температуру - за счет температурной зависимости упругости анероидной гофрированной коробки и пружины,

Изменение дополнительное - оно вызвано изменением во времени упругости гофрированного анероидного короба и пружины.

Корпус барометра-анероида обычно изготавливают из ценных пород дерева, таких как орех, дуб, бук, вишня или красное дерево. Такие барометры являются не только приборами для измерения атмосферного давления, но и элементами дизайна интерьера. Однако, чтобы удешевить всю конструкцию и сделать ее более практичной, корпус анероида можно сделать из пластика или металла.

Барометры-анероидные представлены моделями:

- БАММ-1 - барометр, предназначенный для измерения атмосферного давления в наземных условиях и в помещении.Включен в Госреестр средств измерений РФ, поэтому может применяться для аттестации рабочих мест.

- М-67 самый точный и неприхотливый барометр. Благодаря своим конструктивным особенностям он может работать при температуре от -10 до +50 о С (рис. 3).

- М-110 - барометр промышленного назначения, внесен в Государственный реестр средств измерений.

- ББ-0,5М - барометр настенный бытовой. Идеально подходит для грубых измерений при атмосферном давлении.

- БР-52 - школьный барометр-анероид, используемый в качестве ориентира при учебе и проведении опытов.

Рисунок 3. Барометр модели M67.

Другие инструменты используются для более точных или длительных измерений и для калибровки соответствующих инструментов на метеостанциях, метеостанциях и лабораториях. Они могут быть как цифровыми, так и механическими. Например, барометр БОП-1М как образец переносного барометра, как эталонный измерительный прибор, предназначен для поверки барометров различных формул и приборов общепромышленного назначения, измеряющих атмосферное давление.

Барометр

БРС-1М — рабочий сетевой барометр, предназначен для точного определения абсолютного атмосферного давления, имеет цифровой интерфейс RS232 для подключения к компьютеру.

Барограф метеорологический М-22А - прибор, предназначенный для определения и графической регистрации значения атмосферного давления как внутри, так и снаружи объекта, за заданный период времени (рис. 4).

90 170

Рисунок 4. Барограф М-22А

Барометр автоматический цифровой МД-13 применяется на метеостанциях для длительных (до 1 месяца) измерений атмосферного давления с возможностью передачи результатов измерений на компьютер.

Барометры могут быть анероидными и ртутными. Слово «анероид» означает «нежидкий». Принцип действия такого барометра достаточно прост: изменения атмосферного давления приводят к изменению геометрических размеров анероида, в результате чего стрелка на шкале перемещается. Такие барометры не содержат опасных элементов и поэтому подходят для использования в походе.

В дополнение к анероидным устройствам существуют также устройства, использующие ртуть для измерения атмосферного давления.Под действием атмосферного давления изменяется высота столбика ртути. Показания этих барометров более точные, именно такие приборы используются на метеостанциях. Ртуть и ее пары опасны для человека, поэтому такие приборы в условиях не применяют.

Электронные барометры можно найти в продаже, они обычно входят в состав домашних метеостанций. Такие сложные приборы также измеряют ряд других величин (например, температуру и влажность) и позволяют достаточно точно прогнозировать погоду на ближайшее время.Цифровые устройства менее чувствительны к ударам, что делает их пригодными для плавания.

Использование барометра

Использование барометра-анероида очень просто. Надо смотреть, на какое значение указывает стрелка прибора. На шкале барометра есть зоны, отмеченные как «сухая», «чистая», «переменная», «дождь», «буря», а также деления с абсолютными значениями. Если давление упадет, ожидается дождь, если повысится, будет ясно.Как правило, у барометра две стрелки — одна подвижная, она связана с коробкой-анероидом, а другая может вращаться. Если мы объединим это со стрелкой, показывающей значение атмосферного давления, через некоторое время мы сможем увидеть, в какую сторону отклонится движущаяся стрелка.

Атмосферное давление 760 мм рт.ст. считается нормальным. Кусок. при температуре воздуха 15°С на т.н. уровень моря. Домашние барометры могут измерять его значение в пределах 700-800 мм рт. Кусок.на высоте не более 300 м над уровнем моря Падение давления означает ухудшение погодных условий, приближение дождя или снега. Области низкого давления называются циклонами. Антициклоны – это зоны повышенного давления, их приближение означает приход хорошей погоды. Барометр корректируют, если его показания отличаются от показаний местной метеостанции более чем на 8 мм рт. Кусок. Для этого на задней стенке корпуса имеется регулировочный винт. При регулировке его необходимо повернуть на угол не более 45 градусов.

.

Цифровой барометр - для точного измерения атмосферного давления

В промышленном секторе существует множество рабочих сред, где постоянное определение атмосферного давления играет важную роль, например, в калибровочных лабораториях. Чтобы в помещении не было частиц воздуха, создается постоянное избыточное давление. В результате при кратковременном открытии двери в помещение не попадут нежелательные микроорганизмы и частицы. Этот принцип обычно используется в так называемых чистых помещениях.Чистые помещения используются во многих отраслях промышленности, таких как:

  • исследования
  • пищевая промышленность
  • косметическая промышленность
  • и многие другие

Цифровой барометр с измерителем влажности позволяет работникам легко и постоянно контролировать давление воздуха в помещении.

Устройство для измерения снижения барометрического давления

Манометр абсолютного давления

Барометры - где важен контроль атмосферного давления?

Чистая комната имеет определенные ограничения.Чистота воздуха используется для классификации использования данного помещения. Эта классификация выполняется один раз при вводе в эксплуатацию. Кроме того, также в рамках регулярных проверок и, в различных случаях, переквалификации. Отклонение давления в помещении может иметь серьезные последствия для качества воздуха. Лучшее решение для удобного контроля давления — цифровой барометр. Высококачественный цифровой барометр для использования в промышленных условиях должен иметь несколько характеристик:

  • точные данные измерений
  • автоматическая регистрация данных
  • чистый дисплей
  • простота в эксплуатации
  • встроенный влагомер

С точки зрения использования в промышленных условиях протокол калибровки также важен.Разумеется, цифровые барометры Testo снабжены соответствующими протоколами.

Барометры и гигрометры для автоматических долговременных измерений

Если для бесперебойной и эффективной работы необходимо давление воздуха, его необходимо постоянно измерять. Это не должно требовать дополнительных вложений. Одноразовая установка измерительного прибора должна иметь возможность считывать необходимые данные в любое время. Поэтому цифровой барометр всегда должен быть исправен и готов к использованию.Измерение атмосферного давления обычно сопровождается измерением влажности. Поэтому целесообразно совмещать барометр и гигрометр. Конечно, доступен и отдельный гигрометр без встроенного барометра.

Для цифрового барометра индивидуальная настройка не требуется. Устройство автоматически измеряет атмосферное давление и ряд других параметров, таких как температура и влажность. Это означает, что его также можно использовать во многих других рабочих средах, помимо чистых помещений.

Современные цифровые барометры предлагают множество привлекательных функций

  • многопараметрическое измерение
  • высокая синхронизация интервалов измерения
  • длительный срок службы батареи и предупреждающий сигнал

Мониторинг микроклимата помещений без дополнительных затрат

Проблема нехватки кадров актуальна и в промышленности. Все больше и больше задач распределяется между все меньшим и меньшим числом сотрудников.Благодаря высококачественным измерительным приборам, таким как регистратор данных влажности или цифровой барометр , некоторые задачи могут выполняться полностью автоматически. Одной из таких задач является мониторинг климата в чистых помещениях или лабораториях.

Цифровой барометр прикрепляется к нужному месту один раз. Для этого имеется практичный монтажный элемент. Удобные и легкие цифровые барометры обычно закрепляются в точке измерения.Измерительный прибор рекомендуется размещать в хорошо просматриваемом месте помещения. В результате изменения важных параметров видны сразу.

Опциональная настройка сигнала при превышении лимита позволяет не упустить из виду существенные изменения микроклимата в помещении. Есть возможность сразу предпринять необходимые шаги для максимально быстрого решения проблемы.

Laboratories: цифровой барометр марки Testo

Testo представляет термогигрометр testo 622 - с функцией барометра .Этот измерительный прибор идеально подходит для комплексного мониторинга климата в помещении:

  • измерение температуры
  • измерение влажности воздуха
  • измерение давления воздуха

Измерения производятся каждые десять секунд, и результаты можно проверить на удобном для чтения дисплее. Кроме того, вы также можете прочитать текущее время и дату. Индивидуальные предельные значения могут быть установлены по мере необходимости. При превышении предельного значения срабатывает оптический светодиодный сигнал тревоги.testo 622 позволяет осуществлять непрерывный мониторинг условий окружающей среды в лабораториях и чистых помещениях.

Такие устройства, как ареометр с барометром, подходят как для стационарного, так и для мобильного использования. Благодаря практичному настенному креплению устройство работает как контрольный монитор в помещении. Благодаря встроенному держателю стола его можно использовать в помещении или в лаборатории.

Мобильный мониторинг испытательных установок

Точный мониторинг микроклимата в помещении особенно важен для всех типов испытательных установок.Цифровой барометр можно использовать в мобильном режиме. Непосредственно на столе рядом с испытательной установкой или для наблюдения за всей комнатой — получение правильных данных измерения быстро и легко.

Для специальных измерений в лабораториях и чистых помещениях мы предлагаем множество дополнительных измерительных приборов. Нужен ли вам точный барометр или датчик влажности — в нашем ассортименте мы гарантируем подходящие предложения. Все продукты были разработаны с учетом сложных условий работы в промышленной среде.Они подходят для повседневного использования и соответствуют национальным и международным нормам измерений.

Доверьтесь многолетнему опыту Testo. Мы предлагаем не только широкий ассортимент продукции, но и устройства, специально предназначенные для измерения атмосферного давления и других параметров, которые позволяют контролировать микроклимат в помещении. Наши цифровые барометры являются лишь частью ассортимента первоклассных измерительных приборов Testo. Будь то барометр или устройства для измерения влажности материалов - мы всегда предлагаем высочайшее качество и точность.

.

Барометр - Барометр - no-regime.com

Научный прибор для измерения атмосферного давления

Барометр — это научный прибор, который используется для измерения атмосферного давления в определенной среде. Тенденция давления может прогнозировать краткосрочные изменения погоды. Многие измерения атмосферного давления используются при анализе погоды на поверхности, чтобы помочь найти поверхностные полости, системы давления и фронтальные границы.

Барометры и барометры (самый простой и распространенный тип высотомеров) по сути являются одним и тем же прибором, но используются для разных целей. Альтиметр предназначен для использования на разных уровнях, согласовывая соответствующее атмосферное давление с высотой, в то время как барометр удерживается на одном уровне и измеряет тонкие изменения давления, вызванные погодой и погодными элементами. Среднее атмосферное давление на земной поверхности колеблется от 940 до 1040 гПа (мбар).Среднее атмосферное давление на уровне моря составляет 1013 гПа (мбар).

Этимология

Слово «барометр» происходит от древнегреческого: βάρος, латинизированного: Baros или «вес» и древнегреческого: μέτρον, латинизированного: Metron или «центр».

История

Хотя широко распространено мнение, что Евангелиста Торричелли изобрел барометр в 1643 году, исторические документы также свидетельствуют о том, что Гаспаро Берти, итальянский математик и астроном, случайно построил водяной барометр между 1640 и 1643 годами.Французский ученый и философ Рене Декарт описал план эксперимента по определению атмосферного давления еще в 1631 году, но нет никаких доказательств того, что он построил в то время работающий барометр.

27 июля 1630 года Джованни Баттиста Балиани написал письмо Галилео Галилею, в котором объяснял проведенный им эксперимент, в котором сифон вышел из строя и его несли над холмом высотой около двадцати одного метра. Галилей ответил объяснением этого явления: он предположил, что именно сила вакуума удерживала воду, а на определенной высоте количество воды просто становилось слишком большим и сила уже не могла удерживать, как веревка, которая может только держите такой вес.Это было переопределение теории horror vacui («природа не терпит пустоты»), восходящей к временам Аристотеля и которую Галилей переписал как Resistenza del Vacuo .

Идеи Галилея достигли Рима в декабре 1638 года в его Discorsi . Раффаэле Маджотти и Гаспаро Берти были в восторге от этих идей и решили найти лучший способ создания вакуума, кроме сифона. Маджотти придумал такой эксперимент, и где-то между 1639 и 1641 годами Берти (в присутствии Маджотти, Афанасия Кирхера и Никколо Цукки) провел его.

Есть четыре отчета об эксперименте Берти, но простая модель его эксперимента заключалась в том, чтобы заполнить водой длинную трубку с обоими концами, а затем поместить трубку в чашу, уже полную воды. Нижний конец трубки был открыт, и вода, находящаяся внутри, вылилась в чашу. Однако вытекла лишь часть воды в трубке, а уровень воды в трубке поддерживался на точном уровне, который составлял всего 10,3 м (34 фута), та же высота, которую наблюдали Балиани и Галилей, была ограничена.у сифона. Самым важным в этом эксперименте было то, что нисходящая вода оставляла над собой пространство в трубе, которое не имело косвенного контакта с воздухом для ее заполнения. Это, казалось, предполагало возможность существования вакуума в пространстве над водой.

Торричелли, друг и ученик Галилея, по-новому интерпретировал результаты экспериментов. Он предположил, что вес атмосферы, а не сила притяжения вакуума, удерживает воду в трубе. В письме Микеланджело Риччи в 1644 г.об экспериментах он писал:

Многие говорили, что вакуума не существует, другие, что он существует, несмотря на отвращение природы и с трудом; Я не знаю никого, кто сказал бы, что она существует без затруднений и без сопротивления природы. Я рассуждал следующим образом: если можно найти очевидную причину, из которой можно вывести сопротивление, ощущаемое при попытке создать вакуум, то мне кажется глупым пытаться приписать вакуум тем операциям, которые явно возникают по какой-то другой причине; таким образом, сделав несколько очень простых вычислений, я обнаружил, что указанная мною причина (т.вес атмосферы) сам по себе должен быть более устойчивым, чем при попытке создать вакуум.

Традиционно считалось (особенно Аристотелем), что воздух не имеет веса: то есть километры воздуха над поверхностью не оказывают никакого веса на находящиеся под ним тела. Даже Галилей принимал невесомость воздуха за простую истину. Торричелли поставил под сомнение это предположение и вместо этого заявил, что воздух имеет вес и что последний (а не сила притяжения вакуума) удерживает (или, скорее, толкает) водяной столб.Он считал, что уровень, на котором оставалась вода (ок. 10,3 м), отражал силу веса воздуха, давящего на нее (именно выталкивая воду в таз, ограничивая таким образом количество воды, которая может попасть в него из трубы ). ). Другими словами, он видел в барометре весы, инструмент для измерения (в отличие от простого инструмента для создания вакуума), и, поскольку он был первым, кто увидел его таким образом, его традиционно считают изобретателем барометра. барометр (в том смысле, в каком мы теперь употребляем этот термин).

Из-за слухов, циркулирующих в сплетничающем итальянском районе Торричелли, о том, что он был причастен к какой-то форме колдовства или колдовства, Торричелли понял, что ему нужно держать свой эксперимент в секрете, чтобы избежать риска ареста. Он, должно быть, использовал жидкость тяжелее воды, и из своих ранних ассоциаций и предложений Галилея он пришел к выводу, что с ртутью можно использовать более короткую трубку. С ртутью, которая примерно в 14 раз плотнее воды, трубка теперь была всего 80 см, а не 10,5 м.

В 1646 году Блез Паскаль и Пьер Пети повторили и усовершенствовали эксперимент Торричелли, услышав о нем от Марины Мерсенн, которой сам Торричелли показал его в конце 1644 года. это были пары жидкости, заполнявшие пространство в барометре. В своем эксперименте он сравнил воду с вином, и, поскольку последнее считалось более «духовным», Аристотель ожидал, что вино будет стоять ниже (поскольку большее количество пара будет означать большее давление на столб жидкости). Паскаль провел эксперимент публично, предложив Аристотелю заранее предсказать результат.Аристотель предсказал, что вино будет ниже. В нем не было слюды.

Однако Паскаль пошел еще дальше, чтобы проверить механическую теорию. Если бы, как подозревали философы-механики, такие как Торричелли и Паскаль, воздух имел вес, давление на больших высотах было бы головокружительным. Вот почему Паскаль написал своему зятю Флорину Перье, который жил недалеко от горы под названием Пюи-де-Дом, с просьбой провести решающий эксперимент. Перье должен был взять барометр на Пюи-де-Дом и по пути измерить высоту ртутного столба.Затем он должен был сравнить это с измерениями, сделанными у подножия горы, чтобы убедиться, что измерения, сделанные выше, действительно неверны. В сентябре 1648 года Перье тщательно и скрупулезно провел эксперимент и обнаружил, что предсказания Паскаля были верны. Ртутный барометр был тем ниже, чем выше он был.

Типы

Водяные барометры

Концепция падения атмосферного давления, предсказывающая штормовую погоду, постулированная Люсьеном Види, обеспечивает теоретическую основу для устройства прогнозирования погоды, известного как «погодное стекло» или «барометр Гёте» (названное в честь Иоганна Вольфганга фон Гёте, известного немецкого писателя). и эрудированный).который разработал простой, но эффективный погодный шаровой барометр, используя принципы, разработанные Торричелли). Французское название le barometre Liegeois используется некоторыми носителями английского языка. Название отражает происхождение многих атмосферных стеклодувов - стеклодувов из Льежа, Бельгия.

Барометр с погодным шаром состоит из стеклянного сосуда с закрытым корпусом, наполовину заполненного водой. Узкий носик соединяется с корпусом ниже уровня воды и поднимается над уровнем воды.Узкий носик открыт в атмосферу. Когда давление воздуха ниже, чем когда корпус был запечатан, уровень воды в носике поднимется выше уровня воды в корпусе; когда давление воздуха выше, уровень воды в носике опускается ниже уровня воды в теле. Разновидность барометра такого типа легко сделать дома.

Барометры ртутные

Ртутное давление — это прибор, который измеряет атмосферное давление в определенном мику и имеет вертикальную стеклянную трубку, заключенную в верхней части, которая находится в открытом бассейне, заполненном ртутью, внизу.Ртуть в трубке регулируется до тех пор, пока ее вес не уравновешивается атмосферной силой, действующей на резервуар. Высокое атмосферное давление оказывает большее воздействие на резервуар, заставляя ртуть подниматься выше в столбе. Низкое давление позволяет ртути опускаться на более низкий уровень в столбе за счет уменьшения силы, действующей на резервуар. Поскольку более высокие уровни температуры вокруг прибора снижают плотность ртути, шкала для считывания высоты ртути корректируется для компенсации этого эффекта. Длина трубы должна быть не менее длины погруженной в ртуть + свободное пространство над головой + максимальная длина колонки.

Схематический рисунок простого ртутного барометра с вертикальным ртутным столбом и резервуаром в основании.

Торричелли задокументировал, что высота ртутного столбика на барометре немного менялась каждый день, и пришел к выводу, что это связано с изменением давления в атмосфере. Он писал: «Мы живем на дне океана элементарного воздуха, который, как известно, имеет бесспорное значение для опытов». Вдохновленный Торричелли, Отто фон Герике 5 декабря 1660 года.обнаружил необычно низкое атмосферное давление и предсказал шторм, который последовал на следующий день.

Ртутный барометр предназначен для измерения атмосферного давления в дюймах или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Путь определялся как 1 мм рт. Давление сообщается как высота уровня ртути в вертикальной колонке. Обычно атмосферное давление измеряется от 26,5 дюймов (670 мм) до 31,5 дюймов (800 мм) ртутного столба. Одна атмосфера (1 атм) соответствует 29,92 дюйма (760 мм) ртутного столба.

Резервуар с барометром Фортина

Конструктивные изменения, направленные на то, чтобы сделать прибор более чувствительным, более удобным для считывания показаний и удобным для транспортировки, привели к появлению таких вариантов, как чашевые, сифонные, колесные, цистерновые, фортиновые, многократные, стереометрические и балансировочные барометры.

В 2007 году была принята директива Европейского Союза, ограничивающая использование ртути в новых измерительных приборах, предназначенных для широкой публики, что фактически положило конец производству новых ртутных барометров в Европе.Ремонт и торговля антиквариатом (изготовленным до конца 1957 г.) были неограниченными.

Барометр Фицроя

Барометры Fitzroy сочетают в себе стандартный ртутный барометр и термометр, а также являются руководством по интерпретации изменений давления.

Симпесометр с надписью внизу Улучшенный симпесометр и вверху AR Easton, 53 Marischal Street, Aberdeen. Принадлежит потомкам семьи Абердинского судостроительного холла.
Барометр Фортина
В барометрах Фортина

используется ртутный резервуар переменного объема, обычно с винтом с накатанной головкой для затягивания кожаного дна диафрагмы (V на схеме).Это компенсирует перемещение ртути в колонке при изменении давления. Чтобы использовать барометр Фортина, уровень ртути устанавливается на ноль с помощью винта с накатанной головкой так, чтобы указатель из слоновой кости (O на диаграмме) только касался поверхности ртути. Затем давление считывается на колонке путем регулировки нониуса так, чтобы ртуть касалась линии визирования в точке Z. В некоторых моделях также используется клапан для закрытия резервуара, который позволяет протолкнуть ртутный столбик наверх. колонна для транспортировки.Это предотвращает повреждение колонки при гидравлическом ударе.

Симпьезометр

Симпиезометр

— это компактный и легкий барометр, который широко использовался на кораблях в начале 19 века. Чувствительность этого барометра также использовалась для измерения высоты.

Симпиезометры состоят из двух частей. Одним из них является традиционный ртутный термометр, который нужен для расчета расширения или сжатия жидкости в барометре. Второй — барометр, состоящий из J-образной трубки, открытой внизу и закрытой вверху, с небольшими резервуарами на обоих концах трубки.

Колесные барометры

В круговом барометре используется J-образная трубка, закрытая в верхней части длинного стержня. Более короткое плечо открыто для атмосферы, и на поверхности ртути плавает небольшой стеклянный поплавок. Тонкая шелковая нить прикреплена к поплавку, который проходит через колесо и затем возвращается к противовесу (обычно защищенному в другой трубке). Колесо вращает точку перед барометром. По мере повышения атмосферного давления ртуть перемещается с короткого на длинное колено, поплавок опускается, а стрелка перемещается.По мере повышения давления ртуть отступает назад, поднимая поплавок и поворачивая циферблат в другую сторону.

К 1810 году круговой барометр, который можно было считывать с большого расстояния, стал первым практическим и коммерческим инструментом, который предпочитали фермеры и образованные классы в Великобритании. Циферблат барометра был круглым с простым циферблатом, указывающим на удобочитаемую шкалу: «Дождь — Перемена — Сухость» с «Переменой» в верхней центральной части циферблата. В более поздних моделях добавлена ​​барометрическая шкала с более точными делениями: «Буря (28 дюймов ртутного столба), Сильный дождь (28,5), Дождь (29), Изменение (29,5), Правильно (30), Хороший набор (30,5), очень сухой (31) ".

Натало Айано признан одним из лучших производителей круглых барометров, первооткрывателем волны итальянских производителей инструментов и барометров-ремесленников, которым было предложено эмигрировать в Великобританию. Зарегистрирован как работающий в Холборне, Лондон, около 1785-1805 гг. С 1770 года многие итальянцы приехали в Англию, потому что они были опытными стеклодувами или мастерами по изготовлению инструментов. До 1840 года можно было с уверенностью сказать, что итальянцы доминировали в промышленности Англии.

Масляный барометр для вакуумного насоса

Использование масла вакуумного насоса в качестве рабочей жидкости в барометре привело к созданию в феврале 2013 года нового «Самого высокого в мире барометра».В барометре Портлендского государственного университета (PSU) используется масло вакуумного насоса двойной перегонки, и его номинальная высота масляного столба составляет примерно 12,4 м; ожидаемые аварии находятся в пределах ± 0,4 м в год. Масло для вакуумных насосов имеет очень низкое давление паров и доступно с различной плотностью; Для барометра источника питания было выбрано вакуумное масло с самой низкой плотностью, чтобы максимально увеличить высоту столба масла.

Барометры-анероиды

Барометр-анероид — это прибор, используемый для измерения давления воздуха методом, не связанным с жидкостями.Изобретенный в 1844 году французским ученым Люсьеном Види, анероид давления использует небольшую гибкую металлическую коробку, называемую анероидными ячейками (капсулами), которая сделана из сплава бериллия и меди. Опорожненная капсула (или обычно несколько капсул, сложенных друг на друга для суммирования их движений) удерживается от разрушения сильной пружиной. Небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют клетку расширяться или сжиматься. Это расширение и сжатие приводит в действие механические рычаги, так что тонкие движения капсулы усиливаются и отображаются на поверхности барометра-анероида.Многие модели включают регулируемую вручную иглу, которая используется для отметки текущего измерения, чтобы вы могли видеть изменение. Этот тип барометра распространен в домах и на прогулочных катерах. Он также используется в метеорологии, в основном в барографах, и в качестве прибора для измерения давления в радиозондах.

Барографы

Барограф — записывающий барометр-анероид, в котором изменения атмосферного давления регистрируются на бумажной диаграмме.

Принцип работы барографа такой же, как и у барометра-анероида.В то время как барометр отображает давление на циферблате, барограф использует небольшие движения коробки для передачи данных через систему рычагов на записывающий рычаг, на конце которого есть стилус или ручка. Писец пишет на копченой фольге, в то время как перо пишет на бумаге чернилами, удерживаемыми в наконечнике. Записываемый материал наносится на цилиндрический барабан, который медленно вращается с помощью часов. Обычно барабан вращается один раз в день, еженедельно или ежемесячно, и частота вращения может быть выбрана пользователем.

МЭМС-барометры

Барометры микроэлектромеханических систем (или МЭМС) представляют собой очень маленькие устройства размером от 1 до 100 микрометров (от 0,001 до 0,1 мм). Их изготавливают методом фотолитографии или фотохимической обработки. Типичными приложениями являются миниатюрные метеостанции, электронные барометры и высотомеры.

Барометр

также можно найти в таких смартфонах, как Samsung Galaxy Nexus, Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 и более новых iPhone, а также в умных часах Timex Expedition WS4, основанных на технологиях MEMS и пьезорезистивных датчиках давления.Включение барометров в смартфоны изначально предназначалось для обеспечения более быстрой блокировки GPS. Однако внешние исследователи не смогли подтвердить дополнительную точность GPS или скорость захвата из-за барометрических показаний. Исследователи предполагают, что использование барометров в смартфонах может быть решением для определения роста пользователя, но в то же время предполагают, что есть несколько подводных камней, которые необходимо преодолеть в первую очередь.

Еще необычные барометры

Timex Expedition WS4 в режиме барометрического графика с функцией прогноза погоды

Есть много других, более необычных типов барометров.От вариаций штормового барометра, таких как барометр с патентной таблицей Коллинза, до более традиционных конструкций, таких как отеометр Гука и симпиезометр Росса. Некоторые из них, такие как барометр Shark Oil, работают только в определенном диапазоне температур, достижимом в более теплом климате.

Приложения

Цифровой графический барометр. Аналоговая запись Барограф с пятью сложенными ячейками барометра-анероида.

Атмосферное давление и тренд давления (изменение давления во времени) используются в прогнозировании погоды с конца 19 века.В сочетании с наблюдениями за ветром можно делать довольно точные краткосрочные прогнозы. Одновременные барометрические показания со всей сети метеостанций позволяют создавать карты атмосферного давления, которые были первой формой современной карты погоды, созданной в 19 веке. Изобары, линии равного давления, проведенные на такой карте, дают контурную карту, показывающую области высокого и низкого давления. Локальное высокое атмосферное давление действует как барьер для приближающихся погодных систем, изменяя их курс.Атмосферный подъем от низких сходящихся ветров вызывает облака, а иногда и осадки. Чем больше изменение давления, особенно если оно превышает 3,5 гПа (0,1 дюйма ртутного столба), тем большего изменения погоды можно ожидать. Если падение давления быстрое, система низкого давления приближается, и вероятность дождя выше. Резкое повышение давления, например, в результате холодного фронта, связано с улучшением погодных условий, таких как прояснение неба.

При падении атмосферного давления газы, попавшие в уголь в глубоких шахтах, могут выходить более свободно.Таким образом, низкое давление увеличивает риск накопления водяного пара. Так мины отслеживают давление. В случае аварии на шахте Тримдон-Грейндж в 1882 году горный инспектор отметил записи и заявил в отчете, что «атмосферные и температурные условия можно считать достигшими опасной точки».

Барометры-анероиды используются в дайвинге. Погружной манометр используется для отслеживания содержимого воздушного баллона водолаза. Другой датчик измеряет гидростатическое давление, обычно выражаемое глубиной морской воды.Один или оба датчика можно заменить электронными вариантами или подводным компьютером.

Претензии

Температура

Плотность ртути изменяется при повышении или понижении температуры, поэтому показания следует корректировать в соответствии с температурой прибора. Для этого на прибор обычно монтируют ртутный термометр. Температурная компенсация барометра-анероида реализована за счет включения биметаллического элемента в механические соединения. Анероидные барометры, продаваемые для домашнего использования, обычно не дают компенсации, при условии, что они будут использоваться в контролируемом диапазоне комнатной температуры.

Высота

Цифровой барометр с отображаемой настройкой высотомера (для коррекции)

При падении атмосферного давления над уровнем моря (и подъеме ниже уровня моря) показания барометра не будут корректироваться в зависимости от его местоположения. Затем показания корректируются в соответствии с эквивалентным давлением на уровне моря для целей отчетности. Например, если барометр на уровне моря перемещается на высоту 1000 футов (305 м) в хорошую погоду, к показаниям следует добавить примерно 1 дюйм ртутного столба (~ 35 гПа).Показания барометра в двух точках должны быть одинаковыми, если есть небольшие изменения во времени, горизонтальном расстоянии и температуре. Если бы этого не было сделано, на больших высотах было бы ложное указание на надвигающуюся бурю.

Барометры-анероиды имеют механическую регулировку, которая позволяет напрямую считывать эквивалентное давление на уровне моря и без дополнительной регулировки, если прибор не перемещается на другую высоту. Настройка барометра-анероида аналогична настройке аналоговых часов, которые не показывают точное время.Его циферблат вращается так, что текущее атмосферное давление отображается с помощью известного точного и находящегося поблизости барометра (например, местной метеостанции). Никаких расчетов не требуется, так как исходное показание барометра уже преобразовано в эквивалентное давление на уровне моря, которое передается на установленный барометр - независимо от его высоты. Несколько барометров-анероидов, предназначенных для мониторинга погоды, довольно редко, но откалиброваны для ручной регулировки высоты.В этом случае знания высоты или или текущего атмосферного давления будет достаточно для точных показаний в будущем.

В таблице ниже приведены примеры для трех мест в Сан-Франциско, Калифорния. Обратите внимание, что скорректированные показания барометра идентичны и основаны на эквивалентном давлении на уровне моря. (Примем температуру 15°С.)

90 187 1013 гПа 90 187 1013 гПа 90 187 348 90 190 90 187 1013 гПа
Местоположение Высота
(футы)
Неотрегулированный P атм
(дюйм рт. ст.)
Скорректированный P атм
(дюйм рт. ст.)
Высота
(метры)
Без поправки P атм
(гПа)
Скорректированный P атм
(гПа)
Город Марина Уровень моря (0) 29,92 29,92 0 миллионов
Ноб Хилл 29.55 90 190 29,92 90 187 106 м² 90 190 1001 гПа
Маунт-Дэвидсон 928 28,94 29,92 90 187 283 м² 90 190 90 187 980 гПа 90 190 90 187 1013 гПа

В 1787 году во время научной экспедиции на Монблан Де Соссюр провел физические исследования и опыты по температуре кипения воды на различных высотах. Он рассчитал высоту в каждом из своих экспериментов, измерив, сколько времени потребовалось для закипания воды в спиртовке, и таким образом определил высоту горы в 4775 метров.(Позже оказалось, что это на 32 метра меньше фактической высоты 4807 метров). Для этих опытов Де Соссюр привез специальное научное оборудование, такое как барометр и термометр. Его расчетная температура кипения воды на вершине горы была довольно точной, всего 0,1 Кельвина.

На основе его выводов можно разработать высотомер как специальное приложение барометра. В середине девятнадцатого века этим методом пользовались первооткрыватели.

Уравнение

Когда атмосферное давление измеряется барометром, давление также известно как «барометрическое давление».Предположим, барометр с площадью поперечного сечения А , высотой х , заполненный ртутью снизу в точке В до верха в точке С. Давление внизу барометра в точке В равно к атмосферному давлению. Давление вверху, в точке С, можно принять за нулевое, так как выше этой точки находятся только пары ртути и их давление очень мало по сравнению с атмосферным давлением. Следовательно, атмосферное давление можно найти с помощью барометра и этого уравнения:

P атм = ρgh

где ρ — плотность ртути, g — ускорение свободного падения, h — высота столбика ртути над свободной поверхностью.Физические размеры (длина трубки и площадь поперечного сечения трубки) самого барометра не влияют на высоту столба жидкости в трубке.

В термодинамических расчетах обычно используемой единицей давления является «стандартная атмосфера». Это давление, возникающее в результате столба ртути высотой 760 мм при 0 °С. Для плотности ртути используйте ρ Hg = 13 595 кг/м 3,, а для ускорения свободного падения g = 9,807 м/с 2 .

Если вы использовали воду (вместо ртути), вам потребуется водяной столб высотой примерно 10,3 м (33,8 фута), чтобы соответствовать стандартному атмосферному давлению.

Стандартное атмосферное давление в зависимости от высоты над уровнем моря:

Примечание: 1 торр = 133,3 Па = 0,03937 дюйма ртутного столба.

90 187 305 м² 90 190 90 187 610 м² 90 190 90 187 3281 футов 90 187 1 524 м² 90 190 90 187 6562 фута 90 187 3 048 м² 90 190 90 187 7 620 м² 90 190 90 187 32 808 футов 90 187 15 240 м² 90 190 90 187 20 000 м² 90 190 90 187 65 617 футов
P атм / кПа Высота P атм / дюйм ртутного столба Высота
101.325 Уровень моря (0 м) 29,92 Уровень моря (0 футов)
97,71 28,86 1000 футов
94,21 27,82 2000 футов
89,88 1000 м² 90 190 26,55
84,31 24,90 5000 футов
79,50 2 000 м² 90 190 23.48
69,68 20,58 10 000 футов
54,05 5000 м² 90 190 15,96 16 404 фута
46,56 90 190 90 187 6 096 м² 90 190 13,75 20 000 футов
37,65 12/11 25 000 футов
32,77 8 848 м * 9.68 90 190 29 029 футов *
26,44 10 000 м² 90 190 7,81
11,65 3,44 50 000 футов
5,53 1,63

Патенты

Таблица пневматики, Cyclopaedia 1728
  • US 2194624, GA Titterington, Jr, «Мембранный манометр с термокомпенсирующими агентами», выданный 26 марта 1940 г., передан Bendix Aviat Corp.
  • Патент США 2 472 735 : CJ Ulrich: « Барометрический прибор »
  • .
  • Патент США 2 691 305: HJ Frank: « Барометрический высотомер »
  • .
  • Патент США 3 273 398: DCWT Sharp: « Барометр Анероид»
  • Патент США 3 397 578: HA Klumb: « Механизм, усиливающий движение инструмента, реагирующего на давление »
  • .
  • Патент США 3,643,510: Ф.Лиссау: " Манометры объемного типа "
  • Патент США 4,106,342: OS Sormunen: « Манометр »
  • Патент США 4 238 958 : Х. Достманн: « Барометр »
  • .
  • Патент США 4 327 583 : Т. Фиджимото: « Устройство прогноза погоды »
  • .

См. также

Библиография

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с барометрами.
.

Смотрите также