Прибор представлял собой полую стеклянную трубку, закрытую с одного конца и заполненную ртутью, которая была опущена открытым концом в сосуд с ртутью. Давление воздуха на открытую поверхность ртути уравновешивало давление столба ртути в трубке, и уровень ее оказывался на определенной высоте – около 760 мм. ртутного столба. Безусловно, такой прибор был громоздким и хрупким и не мог иметь широкого применения в морской практике.
Дальнейшее усовершенствование барометра шло по пути отказа от ртути и использования герметичных емкостей с вакуумом внутри, и в 1847 году первый барометр анероид был сконструирован другим итальянцем Люсьеном Види. «Анероид» означает без жидкости. Этот тип барометров используется в морском деле по сей день.
Ртутный барометр показывает атмосферное давление как высоту ртутного столба, которую можно измерить по прикрепленной рядом шкале. В простейшем виде (рис. 1) он представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку длиной ок. 80 см, запаянную на одном конце и открытую с другого, погруженную открытым концом в чашку (иногда называемую цистерной) со ртутью. В барометрической трубке нет воздуха, и пространство в ее верхней части называется торричеллиевой пустотой.
Чтобы сделать ртутный барометр, нужно сначала наполнить трубку ртутью. Затем, закрыв открытый конец трубки, погрузить его в ртуть, находящуюся в чашке. Стоит отнять преграду с погруженного конца трубки, как ртуть в трубке опустится настолько, что давление ее столба уравновесится атмосферным давлением, действующим на поверхность ртути в чашке. После этого атмосферное давление можно измерить как высоту h столба ртути, который оно уравновешивает. При изменении атмосферного давления высота столба будет изменяться. Среднее атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. (1 мм рт.ст. = 133,3 Па).
Барометр-анероид
Схема работы барометра-анероида
«Сердцем» инструмента является герметичный гофрированный металлический цилиндр (сильфон), из которого частично откачан воздух. Когда внешнее давление воздуха изменяется, этот цилиндр расширяется или сжимается и это движение передается через систему рычагов и нить на ось вращения стрелки, которая и показывает нам давление на шкале значений. Прибор помещен в корпус со стеклом над шкалой
Другой, полезный в метеорологии прибор называется барограф. Это тот же барометр анероид, который может записывать чернильной линией значения давления за определенный период (обычно неделя) на бумажную ленту, обернутую вокруг барабана с часовым механизмом.
В анероиде жидкости нет (греч. «анероид» – «безводный»). Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении – сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто используется несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная передаточная система, которая поворачивает стрелку, движущуюся по круговой шкале, проградуированной по ртутному барометру. Как и у сифонного ртутного барометра (рис. 1), на шкале анероида могут быть сделаны надписи («дождь», «переменно», «ясно», «очень сухо»), указывающие на погодные условия.
Анероид меньше ртутного барометра, и его показания легче снимать. Им можно пользоваться в экспедиционных условиях, на морских судах, самолетах и пр. Если к его стрелке прикрепить перо, то он будет записывать показания. Такие барографы, т.е. анероиды, регистрирующие барометрическое давление, имеются на всех метеостанциях.
Барограф
Преимуществом этого прибора является то, что по этой линии мы можем напрямую наблюдать так называемую барограмму - изменение давления с течением времени, что на самом деле интересует нас больше всего.
Барограмма – график барической тенденции
Это очень ценная информация для прогноза погоды. Имея на борту корректно работающий барограф (что не так просто для малых яхт), вы будете избавлены от необходимости постоянно записывать показания барометра в журнал, а затем по ним строить кривые барической тенденции.
Продолжая разговор о барометре как приборе, необходимо отметить, что в последнее десятилетие на рынке появились электронные барометры разных размеров и точности. Есть даже барометры и барографы, встроенные в ручные часы. Одни из них работают по принципу обычного анероида, но без механической системы рычагов, а измеряя изменение емкости электрического конденсатора, пластины которого находятся в торцах гофрированного цилиндра. Другие используют иной принцип, измеряя давление воздуха на чувствительный кристалл.
Каким бы лёгким ни казался окружающий нас воздух, он не невесом. При нормальной комнатной температуре один метр кубический окружающей нас смеси газов имеет массу более килограмма. А учитывая высоту земной атмосферы 118 километров (правда, 80% всей её массы сосредоточены в пятнадцатикилометровом нижнем слое), имеем весьма значительное давление у поверхности планеты. Приблизительно на каждый квадратный сантиметр поверхности "давит" около одного килограмма. Не так уж и мало.
Что такое давление
Земная атмосфера чрезвычайно нестатична. Потоки тёплого воздуха, поднимаясь вверх, выдавливают ближе к поверхности остывшие, более плотные, массы газов и водяного пара. Так как нагрев различных участков Земли не одинаков, поднятие в стратосферу одних воздушных масс вызывает приток на их место других, из нижних слоёв. Таким образом, над конкретной точкой земной поверхности в данный момент времени всегда находятся воздушные массы разной температуры, влажности и состава, что вызывает, естественно, и постоянное изменение атмосферного давления.
Так что же измеряет барометр-анероид и какова природа давления? Всё дело в том, что молекулы газа - весьма подвижные частицы. Они находятся в постоянном хаотическом движении (его принято называть "броуновским" по фамилии открывателя данного явления).
На рисунке показано некое ограниченное пространство, внутри которого присутствуют молекулы газа. Они не находятся в состоянии покоя. Двигаясь, отскакивая друг от друга они бомбардируют стенки и дно цилиндра, поршень. Если повысить температуру внутри цилиндра, частички газа ускорятся, их удары станут сильнее - давление возрастёт. Можно сжать газ, приложив усилие к поршню, - расстояние между молекулами станет меньше, их столкновения как друг с другом, так и о стенки цилиндра чаще - снова рост давления.
В чём измеряют давление
В международной системе единиц давление принято измерять в паскалях. Один паскаль - это такое давление, при котором на один квадратный метр поверхности воздействует сила, равная одному ньютону.
Один паскаль - достаточно маленькое давление, гораздо меньше кровяного давления человека или, скажем, давления в шинах автомобилей. Поэтому указанная физическая величина чаще используется с приставкой «мега» (умножить на миллион). Так, к примеру, нормальное давление атмосферы у поверхности Земли равно 0,1 МПа или 100 000 Па.
В технике чаще используют другую величину для обозначения давления, более понятную, а именно - килограммы силы на сантиметр квадратный. В названии этой величины вполне читается и заключённый в ней смысл - сколько килограммов давит на один квадратный сантиметр поверхности.
Самыми первыми устройствами для измерения давления (до того как был изобретён барометр-анероид), были приборы, использующие вес ртути. Поэтому ещё одной единицей измерения, с успехом применяющейся до сих пор, являются миллиметры ртутного столба.
Устройства для измерения давления
Давление бывает истинным и относительным (избыточным). Для измерения истинного давления служит барометр-анероид. Избыточное давление (именно оно интересует автолюбителей, измеряющих давление в шинах) показывает, насколько давление в сосуде превышает давление окружающего воздуха, и измеряется относительно несложно. Механическое устройство сравнивает давление внутри и снаружи. Истинное же давление измерить сложнее, так как сравнивать можно только с глубоким вакуумом. Первыми устройствами такого рода были ртутные барометры. Стеклянная трубка примерно метровой длины наполнялась ртутью, переворачивалась в сосуд, содержащий так же ртуть.
Жидкий металл под собственным весом двигался вниз, над ним образовывался вакуум, давление измерялось разницей уровней ртути в сосуде и в стеклянной трубке. Нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба.
Очевидно, что использование такого прибора не всегда удобно из-за его громоздкости, а также из-за ядовитости паров ртути. Прекрасным изобретением стал барометр-анероид метеорологический, в котором специальный механизм «сравнивает» атмосферное давление с нулевым (глубокий вакуум), которое создаётся в специальном герметичном металлическом сосуде.
БАММ
Барометр-анероид мембранный метеорологический - именно так расшифровывается название наиболее распространённого в мире прибора для измерения давления. Прибор состоит из нескольких мембранных камер, собранных в пакет. Из них откачан воздух.
Так как давление внутри камер нулевое, атмосферное давление, изменяясь, сжимает их или же наоборот - позволяет расшириться за счёт упругости металла. Самые незначительные измерения толщины мембран улавливаются чувствительной стрелкой. Барометр-анероид БАММ, в отличие от древнего ртутного собрата, совершенно безопасен и гораздо удобнее в использовании.
Сам себе метеоролог
Люди, страдающие высоким или низким артериальным давлением, гипертоники, другие метеозависимые граждане, а также любители рыбной ловли чаще всего интересуются атмосферным давлением. Информация, поступающая из СМИ, имеет общий характер, поэтому куда лучше иметь собственный барометр-анероид, цена которого 5-7 тысяч рублей. Такой барометр, как правило, размещают в квартире на видном месте. Он классно смотрится на стене в кабинете охотника или рыбака между трофеями.
Кроме системы «анероид» в настоящее время широко используются электронные варианты, использующие пьезо-эффект. Цена на такой прибор на порядок ниже (может стоить меньше тысячи рублей). Его удобнее носить в рюкзаке, рыболовном ящике -это настоящая метеостанция в кармане.
Elena 2338
Барометр - прибор для измерения атмосферного давления. Это устройство бывает нескольких типов: ртутный, барометр-анероид и электронный. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Если вы решили приобрести устройство для измерения давления, наша статья поможет вам определиться с выбором качественного прибора.
Ртутный барометр
В ртутном барометре основным веществом для определения давления является ртуть, находящаяся в специальной колбе. На эту колбу нанесены деления в миллиметрах ртутного столба. Снимать показания барометра нужно таким образом, чтобы устройство находилось на уровне глаз. Принцип работы у него такой же, как у термометра.
Преимущества:
Долговечность - устройство не нуждается в калибровке;
Надёжность показаний;
Распространённость - его можно купить в любом магазине хозтоваров или аптеке;
Высокая точность полученных данных.
Недостатки:
Показания прибора искажаются в зависимости от микроклимата окружающей среды, например, значения атмосферного давления в помещении будут отличаться от природных;
хрупкость прибора;
При нарушении герметичности колбы барометра, в которой находится ртуть, возникнет угроза для жизни и здоровья человека.
 |
|||
 |
|||
 |
|||
 |
|||
 |
|||
| Еще предложения | |||
Барометр-анероид
Барометр-анероид представляет собой коробочку, которую можно поставить на стол или повесить на стене. Устройство оснащено циферблатом со стрелкой, на котором обозначены параметры атмосферного давления с дополнительно нанесёнными показателями погоды типа «Ясно», «Сухо», «Переменно», «Дождь», «Шторм».
Некоторые модели оснащены дополнительной стрелкой, которую можно поворачивать по принципу механического будильника, что позволяет отслеживать изменения в погоде. Благодаря наглядной подаче информации и простоте использования устройство является довольно популярным среди людей пожилого возраста.
Преимущества:
Простота использования;
Наглядность информации;
Возможность отслеживать изменения атмосферного давления;
Высокая чувствительность прибора к атмосферным колебаниям;
Недостатки:
Время от времени прибор нуждается в калибровке;
Высокая зависимость от внешних факторов, из-за чего точность полученных данных может значительно снизиться.
Электронный барометр
Электронный барометр имеет более расширенную функциональность, чем аналоговые приборы. Например, кроме отслеживания показаний атмосферного давления, он позволяет определить температуру окружающей среды, влажность, силу и скорость ветра. Некоторые модели можно размещать снаружи дома: это значительно повышает точность их показаний. Интерфейс электронного барометра, как правило, представлен иконками, благодаря чему обеспечивается простота и наглядность информации.
Достоинства:
Простота использования;
Многофункциональность;
Наглядность информации;
Расширенные возможности прогнозирования погоды;
Точность полученных данных;
Возможность отслеживания изменений атмосферного давления;
Надёжность и достоверность полученных данных;
Устройство со временем не нуждается в дополнительной калибровке.
Недостатки:
Энергозависимость;
Меньший срок службы относительно ртутного барометра и барометра-анероида.
Правила ухода за барометром
Как аналоговые, так и электронные барометры нуждаются в тщательном уходе, иначе получаемые устройствами данные могут быть существенно искажены. Для этого необходимо:
Установить прибор в таком помещении, в котором условия будут максимально близкими к природным;
Надёжно закрепить устройство, дабы избежать падений и механических повреждений;
Регулярно протирать барометр мягкой салфеткой, смоченной любым неабразивным средством, во избежание загрязнений.
Какое устройство следует выбрать?
У каждого человека могут быть свои предпочтения, например, одни выбирают многофункциональность электронных устройств, а другие - простоту и надёжность аналоговых. Кроме того, при покупке стоит учесть, в каком месте будет функционировать устройство. Взвесив все за и против, можно выбрать именно тот прибор, который по всем характеристикам придётся по душе покупателю.
Рассказать друзьям
