Барометр анероид что это такое
Барометр-анероид
Про массу или длину говорят, что они большие или маленькие, увеличиваются или уменьшаются. Про атмосферное давление говорят: оно высокое или низкое, повышается или понижается. Такая традиция установилась ещё с тех пор, когда атмосферное давление измеряли барометрами Торричелли, наблюдая за поднятием или опусканием ртутного столба. Сегодня чаще применяют безжидкостные барометры, так называемые анероиды (греч. «а» – отрицание, «нерос» – влажный).
Главная часть барометра-анероида – лёгкая, упругая, полая внутри металлическая коробочка 2 с гофрированной (волнистой) поверхностью. Воздух из коробочки откачан. Её стенки растягивает пружинящая металлическая пластина 5. К ней при помощи специального механизма прикреплена стрелка 6, которая насажена на ось 7 (см. рисунок ниже). Конец стрелки передвигается по шкале 4, размеченной в мм рт. ст. Все детали барометра помещены внутрь корпуса 1, закрытого спереди стеклом 3.
Согласно формуле F=pS, изменение атмосферного давления (то есть величины «p») будет приводить к изменению силы, сдавливающей стенки коробочки. Следовательно, будет изменяться и величина их прогиба. Возникающее движение стенок коробочки при помощи механизма передастся стрелке и вызовет её сдвиг к другому делению шкалы.
На рисунке – упрощённая схема соединения коробочки со стрелкой. В действительности этот механизм гораздо сложнее. В нём есть даже нить, наматывающаяся на колесо с жёлобом, прикреплённое к стрелке.
Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, с его помощью можно заметить изменение атмосферного давления даже при подъёме на лифте жилого дома. Наблюдая за барометром, вы легко обнаружите, что его показания меняются при перемене погоды. Замечено, что перед ненастьем атмосферное давление падает, а перед ясной погодой – возрастает. Кроме того, показания барометра зависят от высоты места наблюдения над уровнем моря. Чем выше мы будем подниматься, тем меньшим будет атмосферное давление. При небольших высотах подъёма каждые 12 м атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст.
Как барометр-анероид, так и трубку Торричелли можно использовать не только как барометр, но и как вакуумметр. Так называется прибор, измеряющий давления газа, меньшие атмосферного.
На рисунке изогнутая трубка Торричелли помещена на тарелку воздушного насоса. Поскольку высота трубки гораздо меньше 76 см, то при атмосферном давлении ртуть заполняет трубку целиком (рис. «а»). Накрыв трубку колоколом и откачивая воздух насосом, мы будем понижать давление. Через некоторое время уровень ртути начнёт понижаться, показывая, что под колоколом постепенно создаётся вакуум (рис. «б»).
Page 2
По телевидению или радио мы часто слышим, что атмосферное давление сегодня равно, например, 760 мм рт. ст. (читается: семьсот шестьдесят миллиметров ртутного столба). Это число бывает и другим – немного больше или меньше. Что оно означает? Для ответа на вопрос рассмотрим опыт итальянского учёного Э. Торричелли, проделанный им в ХVII веке.
Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубку переворачивают и опускают в чашу со ртутью, после чего палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся: остаётся «столб» » 76 см высотой, считая от уровня в чаше. Примечательно, что эта высота не зависит ни от длины трубки, ни от глубины её погружения.
Объясним этот опыт. Взгляните на нижний рисунок. На нём мы пометили жёлтым цветом небольшой слой ртути внутри трубки вблизи её отверстия. Вес вышележащих слоёв действует вниз, толкая жёлтый слой в чашу. Причина этого – действие сила тяжести.
Ртуть в чаше давит на жёлтый слой с силой, направленной вверх. Причина этого – атмосферное давление, действующее на поверхность ртути в чаше. И действительно, согласно закону Паскаля оно распространяется через ртуть в чаше внутрь трубки (на рисунке – изогнутые стрелки). Так как ртуть покоится, то выделенные курсивом силы (вес и сила давления) уравновешивают друг друга. Обозначим это как F1 = F2.
Из определения давления, формулы p = F/S следует, что F = pS. Так как F1 = F2, получаем равенство p1S1 = p2S2. Здесь S1 и S2 – площади верхней и нижней поверхностей «жёлтого» слоя ртути, равные друг другу. Значит, равны и давления: p1 = p2. То есть давление, создаваемое столбом ртути в трубке, равно атмосферному давлению.
Трубка Торричелли с линейкой является простейшим барометром – прибором для измерения атмосферного давления (см. рисунок).
Измерения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне мирового океана, в среднем 760 мм рт.ст. Такое давление при температуре ртути 0 °С называется нормальным атмосферным давлением. Выразим его в более привычных единицах давления – паскалях:
p = r g h = 13600 кг/м3 · 10 Н/кг · 0,76 м » 100 кПа
Итак, как же понимать, что атмосферное давление равно, например, 760 мм рт. ст. или 100 кПа? Это значит, что в данный момент атмосферное давление таково, что уравновешивает давление столба ртути высотой 76 см в трубке Торричелли.
Page 3
О том, что все газы имеют массу, мы часто склонны забывать. Помните ли вы, например, что 1 кубический метр воздуха имеет массу более 1 кг ? Если забыли – загляните в таблицу плотностей в § 2-г… Из этого следует, что масса воздуха, находящегося в классе, составляет примерно 200–300 кг!
Проведём опыт, подтверждающий, что воздух действительно имеет массу. Взгляните на рисунок «а». Вы видите, что к левой чаше весов подвешен стеклянный шар, а на самой чаше лежит пробка с трубкой и зажимом. На правой чаше стоит гиря, уравновешивающая вес предметов на чаше слева: пробки, трубки, зажима и шара, в котором есть окружающий нас воздух.
Взгляните на рисунок «б». Шар отцепили от чаши и присоединили к насосу. Некоторое время воздух из шара откачивали.
Затем трубку пережали зажимом, а шар опять подвесили к чаше (рис. «в»). Мы видим, что теперь гиря «перевешивает», следовательно, масса шара стала меньше массы гири. То есть опыт подтвердил, что атмосферный воздух обладает массой. Её можно измерить при помощи весов и гирь. Зная объём шара, можно даже подсчитать плотность воздуха.
Существование массы воздуха – причина того, что воздух, притягиваясь к Земле, имеет вес. Известно, например, что атмосферный воздух, расположенный над площадью поверхности Земли в 1 м2, имеет огромный вес – около 100 тысяч ньютонов!
Как известно, воздух окружает всю Землю в виде шарообразного слоя, поэтому воздушную оболочку Земли называют атмосферой (греч. атмос – пар, воздух; сфера – шар). Как и любое тело, она притягивается к Земле. Действуя на тела своим весом, атмосфера создаёт давление, называемое атмосферным давлением. Согласно закону Паскаля оно распространяется в дома, пещеры, шахты и действует на все тела, соприкасающиеся с атмосферным воздухом.
Космические полёты показали, что атмосфера возвышается над поверхностью Земли на несколько сотен километров, становясь всё более разреженной (менее плотной). Постепенно она переходит в безвоздушное пространство – вакуум (лат. «пустота»), в котором отсутствует воздух, а, следовательно, и атмосферное давление.
Существованием атмосферного давления объясняется множество явлений. Рассмотрим одно из них – поднятие жидкости за поршнем, например, водяного насоса. Обратимся к рисунку.
Если резко поднять рукоятку поршня, то между ним и жидкостью образуется безвоздушное пространство, давление в котором практически равно нулю. Поэтому атмосферное давление, воздействуя на поверхность жидкости в сосуде (голубые стрелки), вгонит жидкость вверх по трубке в пространство с меньшим давлением. Но если же поршень поднимать плавно, то внешне всё будет выглядеть так, как будто бы жидкость «сама собой» поднимается за поршнем.
Page 4
До сих пор мы изучали случаи, когда сила, действующая на тело, была приложена к нему в одной точке. Мы так и говорили про неё: «точка приложения силы» . Настало время ситуаций, когда сила приложена к телу во множестве точек, то есть действует на некоторую площадь поверхности. В каждом из таких случаев говорят не только о самой силе, но и о создаваемом ею давлении.
Как приятна зимняя прогулка на лыжах! Однако стоит выйти на снег без них, как ноги будут глубоко проваливаться при каждом шаге, идти будет трудно, и удовольствие будет испорчено.
На этом рисунке вес лыжника примерно равен весу «пешехода». Поэтому силы, с которыми мальчики давят на снег, будем считать равными. Но заметьте: они действуют не на одну точку, а «распределяются» по некоторым поверхностям. У лыжника – по площади касания снега и лыж, а у пешехода – снега и подошв.
Понятно, что Sлыж > Sподошв. Поэтому и результат действия лыжника на снег проявляется в меньшей степени – лыжник проваливается на меньшую глубину.
Распределение силы по площади её приложения характеризуют особой физической величиной – давлением. Отношение силы F к площади поверхности S, при условии, что сила действует перпендикулярно поверхности, называют давлением. Это определение давления, и его можно записать в виде формулы:
| p – давление, Па. F^ – перпендикулярно приложенная сила, Н. S – площадь поверхности, м2 |
Единица давления – 1 паскаль (обозначается: 1 Па). Из формулы-определения видно, что 1 Па = 1 Н/м2
Числовое значение давления показывает силу, приходящуюся на единицу площади её приложения. Например, при давлении 5 паскалей на каждый 1 м2 будет действовать сила 5 ньютонов.
Вернёмся к примеру с мальчиками. На рисунке не указаны числовые значения F и S. Значит, мы не можем количественно сравнить давления, которое оказывают мальчики (с лыжами и без лыж) на снег. Однако мы можем сравнить их качественно, используя слова «больше» и «меньше». Сделаем это.
Сначала запишем исходные данные: силы, с которыми мальчики давят на снег, равны, и площадь лыж больше площади подошв (см. столбик слева):
После знака «Ю», который значит «следовательно», мы составили две дроби. Обратите внимание: знак «больше», присутствовавший в исходных данных, изменился на знак «меньше». Почему? Поскольку знаменатель левой дроби больше знаменателя правой, значит, согласно свойству дроби, сама левая дробь меньше правой. Вспомнив, что каждая дробь в этом неравенстве является давлением, получим: давление лыжника меньше давления пешехода. Этим и объясняется то, что лыжник меньше проваливается в снег, чем пешеход.
Формула-определение давления подсказывает нам, как его можно изменять: чтобы увеличить давление, нужно увеличить силу или уменьшать площадь её приложения. И наоборот: чтобы уменьшить давление, нужно уменьшить силу или увеличить площадь, на которую эта сила действует.
Page 5
Давление может создаваться не только твёрдыми или жидкими телами, но и газами. Например, парусный корабль плывёт по морю именно потому, что на его паруса давит ветер – движущийся газ. Однако покоящиеся газы тоже могут создавать давление. Рассмотрим опыт, подтверждающий это.
Слева на рисунке – так называемая тарелка воздушного насоса. На ней лежит завязанный воздушный шарик с небольшим количеством воздуха (рис. «а»). Накроем его стеклянным колоколом и откачаем из-под него воздух. Мы увидим, что шарик «раздулся», будто в него накачали дополнительную порцию воздуха (рис. «б»). Однако это не так: воздуха в шарике не прибавилось, ведь он завязан. В чем же разгадка противоречия?
Воздух в шарике постоянно давит на его оболочку изнутри. Но и воздух вокруг шарика давит на его оболочку – снаружи (см. рисунок). Откачивая воздух из-под колокола, мы уменьшаем наружное давление. В результате внутреннее давление начинает превосходить наружное и тем самым раздувает оболочку сильнее.
Рассмотренный опыт с тарелкой и колоколом воздушного насоса продемонстрировал нам, что покоящиеся газы постоянно оказывают давление на окружающие их тела. В зависимости от внешних условий это давление может проявляться или же быть незаметным.
Накачивая или откачивая газ в каком-либо сосуде (например, баллоне), мы увеличиваем или, наоборот, уменьшаем массу газа. Из-за этого изменяется плотность газа – увеличивается или уменьшается. Одновременно изменяется и давление газа – говорят, что оно «повышается» или «понижается» (иногда говорят, что давление «растёт» или «падает»).
Однако давление газа можно изменить не только изменением его плотности, но и другим путём – изменяя температуру газа. При нагревании газа его давление будет возрастать, а при охлаждении – уменьшаться. Рассмотрим пример.
На рисунке изображён котёл для воды с прочным корпусом и плотно прилегающей крышкой. На котле имеется манометр – прибор, отмечающий повышение или понижение давления пара. При нагревании котла давление пара возрастает, так как мы видим изменившееся положение стрелки манометра и многочисленные струи пара, вырывающиеся из щелей между корпусом и крышкой.
Опыты показывают, что не только водяной пар, но и вообще все газы при нагревании увеличивают свое давление на окружающие тела, а при охлаждении – уменьшают.
Паровая турбина. Она применяется на тепловых электростанциях. Сгорающий природный газ или мазут нагревают воду, которая превращается в пар. Его подвергают дальнейшему сильному нагреванию. В результате давление пара значительно возрастает, и его направляют на лопасти ротора турбины (см. фото).
Чем выше давление пара, тем с большей скоростью будет вращаться ротор, тем больше электроэнергии может быть выработано. В современных турбинах давление пара составляет более 10 000 кПа при температуре 300–500 °С.
Page 6
Вокруг нас много жидкостей. Одни из них движутся, например, вода в реках или нефть в трубах, другие – покоятся. При этом все жидкости имеют вес и поэтому давят на дно и стенки сосуда, в котором находятся. Подсчёт давления движущейся жидкости – непростая задача, поэтому изучим лишь как рассчитывать давление, создаваемое покоящейся жидкостью, называемое гидростатическим давлением (греч. «статос» – неподвижный). Оно вычисляется по следующей формуле.
| p – давление слоя жидкости, Па. r – плотность жидкости, кг/м3. g – коэффициент силы тяжести, Н/кг. h – высота слоя жидкости, м. |
Рассмотрим, как выведена (то есть получена) эта формула.
Сила F, с которой жидкость давит на дно сосуда, является весом жидкости. Его мы можем подсчитать по формуле W = Fтяж = mg, так как жидкость и её опора (дно сосуда) покоятся. Вспомним также простую формулу m = rV для выражения массы тела через плотность его вещества и формулу V = Sh для подсчёта объёма тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда. В результате имеем равенство:
Это равенство иллюстрирует не только способ вывода формулы для вычисления гидростатического давления. Оно также показывает, что формула p = rgh является частным случаем формулы p = F/S. Поэтому здесь уместны те же замечания, что и при изучении нами силы Архимеда (см. § 3-е «под чертой»).
Заметим, что при выводе формулы совершенно необязательно предполагать, что слой высотой h и плотностью r образован именно жидкостью. В наших рассуждениях ничего не изменится, если вместо давления жидкости мы рассмотрим давление твёрдого тела прямоугольной формы или даже газа, заключённого в соответствующий сосуд. Создаваемое ими весовое давление будет именно таким, как предсказывает формула p = rgh
Формула p = rgh показывает, что давление, создаваемое слоем жидкости, не зависит от её массы, а зависит от плотности жидкости, высоты её слоя и места наблюдения. При увеличении толщины слоя жидкости или её плотности гидростатическое давление будет возрастать.
Полученный нами вывод можно проверить опытами. Проделаем их. Справа изображена стеклянная трубка, дно которой затянуто резиновой плёнкой. Увеличивая высоту слоя налитой жидкости, мы будем наблюдать увеличение растяжения плёнки. Этот опыт подтверждает, что при увеличении высоты слоя жидкости создаваемое ею давление увеличивается.
На следующем рисунке изображены трубки с водой и «крепким» раствором соли. Видно, что уровни жидкостей находятся на одной и той же высоте, но давление на плёнку в правой трубке больше. Это объясняется тем, что плотность раствора соли больше, чем плотность обычной воды.
Иногда вместо слов давление слоя жидкости употребляют выражение давление столба жидкости. Это выражения-синонимы.
Page 7
Познакомимся с необычным законом: он справедлив лишь для покоящихся жидкостей и газов. Для этого проведём опыт – нальём в пакет воды и завяжем. Если на него надавить рукой, то он прорвётся, и вода вытечет. Однако заметим: пакет рвётся не обязательно в том месте, где на него давят. Следовательно, давление, оказываемое нами на одну часть пакета, распространяется в другие его части.
Этим простым опытом мы проиллюстрировали закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения во все части жидкости или газа.
Согласно этому закону, давление внутри жидкостей и газов распространяется по всевозможным направлениям. Следовательно, жидкости и газы оказывают давление во всех направлениях: влево, вправо и даже вверх! Это подтверждается опытами. Рассмотрим некоторые из них.
Возьмём стеклянную трубку и лёгкий диск на нити (рис. «а»). Натянув нить, мы получим сосуд с отпадающим дном (рис. «б»). Погрузим этот сосуд в широкий стакан с водой. Удивительно, но теперь дно (то есть диск) не отпадет, даже если нить не натягивать (рис. «в»).
Так происходит потому, что верхние слои воды в стакане создают давление на нижележащие слои, в том числе и на слой воды под диском. Согласно закону Паскаля это давление передаётся через слой воды под диском и действует на диск снизу вверх. Сила этого давления и поддерживает диск, прижимает его к краям стеклянной трубки.
Продолжим опыт. Нальём в трубку столько подкрашенной воды, чтобы её уровень оказался ниже, чем у воды в стакане (рис. «г»). Мы увидим, что диск не отпадает. Так происходит потому, что давление на диск снизу по-прежнему больше, чем сверху. Теперь увеличим высоту слоя подкрашенной воды. Диск отпадёт (рис. «д»). Значит, давление на диск сверху, созданное подкрашенной водой, превысило давление снизу, созданное водой в стакане при «помощи» закона Паскаля.
Примечание. При описании опыта мы пренебрегаем весом диска.
Согласно закону Паскаля вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково. Докажем это утверждение. Пусть рассматриваемым «сосудом» будет морская бухта с подводной пещерой. Взгляните на рисунок справа. Казалось бы, что давление воды в пещере меньше, чем давление в открытом море.
Однако, если бы это было так, то под действием большего из давлений вода из моря устремилась бы в пещеру, и уровень воды в море стал бы понижаться. Невероятно, да? Итак, поскольку вода у входа в пещеру (и в море тоже) остаётся в покое, значит давление воды в пещере равно давлению воды в море.
questions-physics.ru
Барометр-анероид
На фото представлен обычный бытовой барометр. Такие барометры называют анероидами, что в переводе с греческого означает «безводный». Барометр-анероид — один из основных приборов, используемый метерологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления. Устройство анероида довольно простое: закрепленная приемная часть, которая посредством пружин и системы рячагов соединена со стрелкой и шкала.
Приёмной частью анероида служит круглая металлическая гофрированная (гофрированная означает ребристая) коробка, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления верхнее основание коробки поднимается и пружина разгибается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по шкале.
К сожалению, на барометры оказывает сильное влияние температура окружающией среды и с течением времени изменение упругости пружин. Из-за этого на современных барометрах-анероидах можно встретить дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три:
- на шкалу — зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы
- на температуру — обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры
- добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем.
Градуируют анероиды по жидкостным барометрам (ртутным), которые более точны, но менее компактны и менее безопасны. Первый ртутный барометр был описан Эванжелисто Торричелли из Флоренции в 1644 году в сочинении «Opera geometrica».
Нормальным считается давление в 760 мм. рт. ст. (миллиметров ртутного столба) или 101 325 Па (1013 гПа) — давление на уровне моря при нормальных условиях. Так как атмосферное давление создается вышележащими слоями воздуха, то с подъемом в горы давление падает. Зависимость давления воздуха от высоты описывается так называемой барометрической формулой.
Благодаря барометрической формуле мы можем определить высоту, на которой находится барометр. Метода определения разности высот между двумя точками по измеряемому в этих точках давлению называется барометрическим нивелированием. По такому приницпу работают альтиметры и определение высоты точки наблюдений в GPS-навигаторах.
В общем случае при помощи барометра-анероида можно измерять высоту местности, если дополнительно проградуировать шкалу прибора в метрах. Для любознательных приведу таблицу показаний барометра при понижении температуры на 0,5 °С на каждые 100 метров высоты.
| Высота, м | Давление, мм. рт. ст. |
| 0 | 762 |
| 1000 | 671 |
| 2000 | 590 |
| 3000 | 517 |
| 4000 | 453 |
| 5000 | 395 |
| 6000 | 344 |
| 7000 | 288 |
| 8000 | 258 |
Если измерения будут проводиться с достаточно коротким временным промежутком (чтобы свести влияние погоды на барометр к минимуму) и в не сильно большом диапазоне высот, то барометрическую формулу можно записать как и использовать ее для расчета высоты точки наблюдения по барометру.
Взять PDF-версию этой статьиastro.altspu.ru
Барометр-анероид — урок. Физика, 7 класс.
До середины \(XIX\) в. для измерения атмосферного давления применяли лишь жидкостные барометры, изобретённые Э. Торричелли.
В \(1844\) г. Л. Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получившийназвание барометр-анероид (от греческого слова «анерос» — безжидкостный).
Его основной частью является круглая металлическая коробка \(1\) с волнистыми (гофрированными) основаниями.
Внутри этой коробки воздух откачан и создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается, и её верхняя поверхность начинает тянуть прикреплённую к ней пружину \(2\). При уменьшении давления пружина распрямляется, и верхнее основание коробки приподнимается.
К пружине с помощью передаточного механизма \(3\) прикреплена стрелка-указатель \(4\). Эта стрелка перемещается по шкале. Градуировку шкалы анероида осуществляют и выверяют по показаниям ртутного барометра.
Чувствительность анероидов настолько высока, что даже при поднятии барометра на \(2-3\) м стрелка-указатель прибора заметно перемещается. Это позволяет обнаружить постепенное изменение атмосферного давления.
Барометры-анероиды менее надежны, чем ртутные, так как содержащиеся в них пружины и мембраны со временем изменяют свою упругость, но они более удобны в обращении и потому широко используются на практике.
Поскольку каждому значению атмосферного давления соответствует своя высота над уровнем моря, то шкалу этих приборов можно сразу проградуировать в метрах (или километрах). Барометрические высотомеры, например, используемые в авиации, и называют альтиметрами. С их помощью лётчики определяют высоту полёта самолётов.
Источники:
Пёрышкин А.В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений, — 13-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2009. — 192 с.: ил.
Громов С.В. Физика: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ Громов С. В., Родина Н. А. — 4-е изд. — М.: Просвещение, 2002. — 158 с.: ил.
Page 2
Page 3
Page 4
www.yaklass.ru
Барометр. Виды и уабота. Применение и настройка. Особенности
Барометр – это устройство для измерения атмосферного давления. С его помощью можно предсказать погоду. Прибор может снимать данные атмосферного давления находясь в помещении или на открытой местности. Также подобные устройства используются в авиации для определения высоты полета над уровнем моря. Нормой считается атмосферное давление на уровне 760 мм ртутного столба при температуре +15 градусов.
Разновидности барометров
Существует несколько разновидностей барометров:- Ртутные.
- Жидкостные.
- Механические.
- Электронные.
Ртутные
Ртутный барометр был изобретен самым первым. Его создателем является итальянский физик Эванджелисто Торричелли, который в 1844 году разместил в тарелке со ртутью вертикально установленную пробирку заливной горловиной вниз. Им было замечено, что уровень ртути в колбе менялся в зависимости от погодных условий. Ученый сопоставил данные и пришел к выводу, что на этот показатель влияет давление воздуха. Применяемая им конструкция являлась весьма точной, но была неудобной. Кроме этого, ртуть вредна для здоровья, поэтому ее применение в столь большом количестве, для заполнения тарелки, и нахождение на открытом воздухе является небезопасным. Ртутные барометры отличаются повышенной точностью, поэтому их более совершенные модификации встречаются до сих пор. Их применяют на метеорологических станциях для проведения контроля за погодой.
Жидкостные
Жидкостные барометры на данный момент практически не встречаются. Они отличаются большой погрешностью, поэтому судить о погоде основываясь на их данных довольно сложно. В подобных приборах измерение проводится за счет уравнивания столба жидкости. Проблема таких приборов в том, что заправляемые вещества ведут себя по-разному при изменении температуры, что сопровождается высокими погрешностями. Одним из самых известных модификаций жидкостных барометров являются глицериновые модели. В них применяется окрашенный глицерин, что дает привлекательный декоративный эффект.
Механические
Механические барометры самые популярные. Они гораздо компактнее, чем первые две категории. Кроме этого, механические приборы отличаются вполне достаточной точностью. Подобные устройства сложные в изготовлении и в отличие от ртутных, являются полностью безопасными. Внешний корпус такого оборудования напоминает классические круглые часы, но бывают и прямоугольные настольные модели. Внутри корпуса находится пустотелая емкость, сделанная из двух жестяных мембран. В емкости создан вакуум, а ее стенки надежно запаяны. Благодаря отсутствию воздуха, мембраны остро реагируют на изменение уровня атмосферного давления. При его увеличении они сжимаются, а при уменьшении наоборот раздуваются.
К емкости подсоединяется чувствительный механизм, который состоит из нескольких плеч. Его устройство позволяет снимать миниатюрные изменения объема коробки с вакуумом и создавать колебания стрелки со шкалой, на которую нанесены показатели давления. Чувствительный механизм остро реагирует на любые изменения объема емкости. Максимальные отклонения объема коробки в сжатом и раздутом состоянии редко превышает одного миллиметра. При этом устройство, которое передает эти движения на стрелку, увеличивает изменения в 90 раз, что обеспечивает высокую точность показания. Механические устройства бывают как компактными, которые можно носить в кармане, так и настольными.
Электронные
Электронные барометры – это высокоточные и компактные приборы. В их основе также используется вакуумная коробка, но снятие показаний обеспечивается благодаря чувствительным датчикам. Также в этой конструкции предусматривается микропроцессорный блок. Показания выводятся на жидкокристаллический дисплей. Одна из особенностей таких приборов заключается в том, что часто они комбинируют в себе несколько устройств одновременно. Они могут работать не только как барометр, но и как термометр, компас и часы. Зачастую электронные устройства делают во влагозащищенном корпусе, поэтому их покупают рыбаки и туристы. Как известно, клев рыбы во многом зависит от атмосферного давления. Они чувствительны к его резким перепадам. Благодаря барометру можно определить будет ли клев или рыбалку лучше перенести. Если давление резко падает, то рыба неохотно берет наживку.
Зачем нужен барометр
Барометр применяется для проведения точного измерения атмосферного давления. Оно выражается в физической единице – миллиметрах ртутного столба. На основе этих показаний можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов. Дело в том, что показатель атмосферного давления напрямую влияет на погодные условия.
Если уровень в определенной местности снижается, то воздушные потоки прибывают с другой территории. Именно так создается ветер, который попутно приносит тяжелые дождевые тучи. Как следствие, благодаря применению барометра несложно предсказать осадки. В том случае, если давление начинает расти, то это говорит о том, что имеющиеся на данной местности воздушные потоки переместятся на другую территорию, где давление снижено. При этом они уберут тучи, поэтому будет наблюдаться солнечная погода. Таким образом, чем выше давление, тем более сухая погода ожидается.
Весьма распространенными являются приборы со специальной разметкой на шкале, указывающей на погодные условия, которые нужно ожидать при направлении стрелки на определенный показатель. При самом низком давлении может быть написано «шторм», или нарисована соответствующая картинка. Для самого высокого давления применяется термин «суш» или рисуется палящее солнце. При этом нужно учитывать, что показатели могут меняться в зависимости от температурных условиях. По этой причине такое обозначение является неточным, но дает приблизительное понимание, что ожидать от погоды.
Как пользоваться
Следует понимать, что барометр не является устройством, которое позволяет точно предсказать погодные условия и определить ожидаемую температуру или уровень осадков. Основываясь только на данных полученных из этого прибора нельзя определить, какие воздушные потоки прибудут из соседних территорий. Для предсказания погоды метеорологии применяют помимо данных из барометров множество другой информации, что и позволяет делать прогноз более точным.
Использование барометра дает возможность лишь предсказать направление, в котором будет меняться погода. Будет ли она идти на улучшение или ухудшение. Люди, чувствительные к изменению атмосферного давления, используют барометр, чтобы определить изменение своего самочувствия.
Если в зимнее время давление повышается, то нужно ожидать заморозка, а если снижается, то будет потепление и скорое выпадение осадков. Летом повышение давления говорит об ожидаемой жаре и засухе. Снижение сигнализирует о прохладе и скором дожде. Также по интенсивности изменения показаний атмосферного давления можно приблизительно судить о возможных изменениях погоды. Так, если давление снижается постепенно, то в течение дня подойдет циклон с ненастной погодой. Скорее всего, будут осадки и сильный ветер. При очень резком падении давления прибудет холодный фронт, который будет сопровождаться штормом и грозами. При этом время до его начала обычно составляет не более 2 часов. Если давление стабилизировалось и поддерживается на одном уровне, то можно ожидать снижение интенсивности ветра и остановку осадков.
Для того чтобы предсказывать изменение погоды необходимо периодически следить за уровнем давления, которое показывает барометр. Делать это нужно минимум дважды в день. Если погода меняется резко, то интенсивность измерения проводится с периодичностью раз в 2-4 часа.
Проведение настройки
С приходом электронных барометров надобность в поведении настройки отпала, но на рынке предлагается еще масса механических моделей, которые нужно периодически подстраивать. Пользователи по-прежнему предпочитают покупать механические барометры в связи с их более презентабельным видом и отсутствием необходимости в установке батареек. Коллекционеры, которые собирают барометры, также предпочитают именно механические модели. Для того чтобы прибор показывал точные данные его нужно подстроить, на что требуется всего несколько минут.
Для начала нужно узнать о точном давлении, которое наблюдается на данной местности в момент проведения настройки. Это можно сделать, посетив сайт ближайшей метеостанции или просмотрев сводки, которые периодически озвучивают в телевизионном и радиоэфире. Имея реальные показатели об имеющемся атмосферном давлении, которое снято на высокоточном ртутном барометре, можно сравнить данные с теми, что получены на собственном механическом устройстве.
Если данные отличаются, следует перевернуть прибор, и найти на задней стенке регулировочный винт. С помощью отвертки нужно провести его вкручивание или выкручивание до тех пор, пока стрелка не займет тот показатель, который озвучила метеослужба. Если винта нет, то производитель предусматривает другую возможность настройки. Достаточно просто немного провернуть шкалу, подставив нужный показатель под стрелку.
Похожие темы:tehpribory.ru
Что такое барометр, как им пользоваться и кто его изобрел?
Барометр – специальный прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр изобрел известный математик и физик Эванджелиста Торричелли. Это событие произошло в 1644 году. Изначально устройство представляло собой тарелку, в которую была налита ртуть, и пробирку в виде колбы. Несмотря на простую конструкцию, при повышении атмосферного давления ртуть перемещалась вверх и наоборот. Впоследствии барометр был усовершенствован и появился анероид (устройство отличается отсутствием жидкости и наличием чувствительной внутренней коробочки с разреженным воздухом).
Фотография барометра
Исследования для изобретения барометра
Итальянский ученый в 17-ом веке проводил исследования для создания барометра. К настоящему времени прибор модернизировали и продолжают активно использовать для составления прогноза погоды на ближайшие дни. Измерение атмосферного давления воздуха позволяет прогнозировать погодные изменения.
Известный итальянский ученый Торричелли изобрел ртутный барометр благодаря проведенному опыту. Основная задача опыта заключалась в определении влияния атмосферного давления на планету Земля и особенности погодных условий.
Для проведения опыта использовалась полая стеклянная трубка
На ней размещалось одно отверстие. Трубка была наполнена ртутью. Затем конец был закрыт. После этого колбу перевернули и поместили в чашку с той же жидкостью с дальнейшим освобождением отверстия. Наполнитель вылился только частично. Оставшееся количество наполнителя остановилось на показателе 760 мм. В трубке над оставшейся жидкостью был создан вакуум. Это исследование помогло создать первую разновидность барометра. В дальнейшем ученые начали изобретать другие модели, отличающиеся усовершенствованным исполнением.
Барометр работает, так как атмосферное давление влияет на поверхность жидкости в колбе, и ртуть может повышаться или понижаться.
Старинный чертеж барометра
Типы барометров
Все барометры разделены на 2 большие группы: механические и электронные. Зная, кто придумал барометр самого простого типа, важно учитывать отличия между доступными разновидностями. К тому же в 21-ом веке производители продолжают придумывать усовершенствованные модели, отличающиеся высоким уровнем функциональности.
Механический барометр
Такие устройства являются ртутными. Использование механических барометров в быту считается опасным: ртуть является токсичным веществом. В бытовых условиях используют только безжидкостные механические барометры (анероиды), но они отличаются меньшей точностью.
На задней стенке любого механического барометра установлен регулировочный винт. Рекомендуется регулярно настраивать устройство, чтобы оно было более точным.
Спереди находится еще одна стрелка, но она не связана с механизмом. Ее возможно поворачивать только вручную.
Передняя стрелка позволяет следить за колебаниями атмосферного давления в течение нескольких дней
Для фиксирования текущих показаний следует выставлять стрелку на отметку с учетом актуальных данных (их определяет задняя стрелка). Регулярный контроль положения двух стрелок позволяет определять погодные изменения.
Механические барометры бывают настольными и настенными. Обычно их используют в учебных заведениях, офисах.
Настольный механический барометр
Электронный барометр
Современные устройства являются электронными. Они также работают на основе датчика-анероида, сигнал которого преобразуется в электрический потенциал. Затем сигнал обрабатывает микропроцессор.
На дисплее отображаются удобные для восприятия данные: вы вправе сами настраивать необходимую информацию
Современные электронные барометры предлагаются с дополнительными полезными функциями:
- актуальный прогноз погоды на ближайшее время;
- история изменения атмосферного давления и воздуха за последний день;
- термометр;
- дата и текущее время;
- подсветка, которая облегчает использование прибора в темное время суток;
- защита от механических факторов и попадания влаги.
Некоторые модели электронных барометров отличаются легким весом и компактными размерами, поэтому они становятся портативной метеостанцией. Такие устройства полезны для рыбаков и охотников.
Электронный барометр
Электронные барометры отображают атмосферное давление в миллибарах (оптимальное значение – 1013) или гектопаскалях (1013 гПа). В СНГ стандартом являются миллиметры ртутного столба со стандартным значением в 760 мм рт.ст.
Советы по настройке барометра
Барометр обязательно настраивают. Вот наши советы:
- Рекомендуется узнать точный показатель атмосферного давления.
- Затем используют регулировочный винт, расположенный сзади прибора.
- Отверткой устанавливают основную стрелку на величину атмосферного давления. Иногда регулировочный винт не позволяет отрегулировать стрелку. В этом случае осторожно двигают шкалу.
- В показания барометра вносят поправки при необходимости. Для этого ориентируются на инструкцию к прибору.
Такая настройка обязательна перед началом использования устройства. Затем показания снимают дважды в день в одинаковое время. Если отмечаются нестабильные погодные условия, показатели снимают чаще (примерно раз в 2 часа). Перед тем как узнать показания, желательно постучать пальцем по стеклу и снизить трение в системе привода стрелки для правильной фиксации.
Определить атмосферное давление
Особенности трактовки данных
Барометр определяет показатель атмосферного давления. Снижение показателей предвещает ухудшение погоды, повышение – улучшение. Также учитывают динамику изменений:
- Атмосферное давление может постепенно снижаться. В этом случае через 6-12 часов погода будет ненастной и ветряной.
- Давление может упасть резко. В этом случае через пару часов начнется гроза, шторм.
- Стабилизация атмосферного давления предвещает прекращение дождей, ослабление ветров и улучшение погодных условий.
Зимой высокое атмосферное давление свидетельствует о заморозках, низкое – о потеплении и дожде. Летом повышение свидетельствует о предстоящей жаре, понижение – о прохладной и ненастной погоде. При устойчивой погоде в 10 и 22 часа дня будет максимум, в 4 и 16 часов – минимум.
Использование барометров по-прежнему важно для людей. Современные барометры помогают быстро и легко определить погодные условия.
sunmag.me
Барометр-анероид: бытовой прибор для измерения атмосферного давления
Что такое барометр? Этим техническим термином принято называть прибор для измерения атмосферного давления. Наибольшее распространение получили барометры двух типов. Ртутный барометр используется для измерения атмосферного давления преимущественно на метеорологических станциях. Он более громоздок, но дает и большую точность измерения, поэтому ученые и отдают предпочтение именно ему. Барометр этого типа был изобретен и построен итальянским ученым Эванджелиста Торричелли в 1644 году. Принцип его действия – уравновешивание столбика ртути со столбом атмосферного воздуха. Из-за большой плотности ртути высота столба очень невелика (когда говорят, что атмосферное давлении – 760 миллиметров ртутного столба, это значит, что с такой же силой давит атмосферный воздух в точке измерения).
Барометр-анероид – устройство более сложное. Хотя идея прибора была высказана почти одновременно с изобретением ртутного барометра (это сделал в том же семнадцатом веке немецкий ученый Готфрид Лейбниц), но практическое воплощение задумка великого немца получила лишь спустя двести лет. В 1847 году талантливый французский инженер Люсьен Види создал первый в мире барометр-анероид. Каков же принцип его действия?
Барометр получил наименование «анероид», то есть безводный. Этим термином создатель хотел подчеркнуть, что в приборе не используется никакая жидкость, в отличие от ртутного барометра, где чувствительным элементом является жидкий металл. В анероиде чувствительным элементом является герметичная коробочка из гофрированного материала, которого при повышении или понижении атмосферного давления немного сжимается или расширяется. Система рычагов приводит в движение стрелку, которая на специально градуированной шкале указывает атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба.
Казалось бы, ничего сложного, и барометр-анероид мог быть создан при уровне развития техники как времен Торричелли, так и до него. Почему же этого не произошло? Скорее всего, здесь сыграла роль совокупность нескольких факторов. Первый и главный – это отсутствие необходимости в таком приборе в то время. В самом деле, метеорология как наука только зарождалась, и зависимость небольших колебаний атмосферного давления и погоды только осознавалась учеными того времени. Кроме того, возможно, свою роль сыграло отсутствие подходящего материала для гофрированной коробочки (он должен иметь приемлемую упругость и не растягиваться в процессе длительной эксплуатации). По мере развития науки и первое, и второе обстоятельства перестали препятствовать созданию анероида.
После изобретения Люьена Види барометр-анероид начал быстро распространяться по частным домам и квартирам. Возникла даже своеобразная мода: наличие этого прибора в доме подчеркивало социальный и интеллектуальный статус хозяина. Такой человек, говоря современным языком, считался «продвинутым».
По мере принятия международной метрической системы (СИ) большинством стран градуировка шкалы анероида стала дополняться шкалой, где давление указывалось не только в миллиметрах ртутного столба (это не системная единица), но и в паскалях. Существует и градуировка шкалы анероида в барах. Бар – тоже несистемная единица, примерно равная одной атмосфере. Иногда измерять давление в барах удобней, чем в миллиметрах ртутного столба или в системных единицах.
Однако привычка измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба оказалась очень сильной. Даже сейчас в прогнозах погоды атмосферное давление указывается в этих несистемных единицах.
fb.ru
