Определение атмосферного давления

По международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят 1 Паскаль (Па). Однако многие типы приборов для определения атмосферного давления градуированы в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) и миллибарах (мбар). Давление атмосферы, способное уравновесить столб ртути высотой 760 мм при температуре 0°С на уровне моря и широте 45°, принято считать нормальным, равным 101300 Па, или 1013 гПа. В этих условиях атмосфера давит на 1 см² поверхности Земли с силой 1 кг, а точнее 1,013 кг. 1 мбар – давление, которое оказывает тело массой 1 г на 1 см² поверхности и соответствует 0,7501 мм рт. ст., или 1 гПа. Для удобства перевода атмосферного давления из одних единиц (мм рт. ст.) в другие (гПа) служит прил. 2.

Приборы для измерения атмосферного давления. Атмосферное давление измеряют ртутными барометрами, металлическими барометрами-анероидами и барографами. Ртутные барометры бывают сифонные и чашечные.

Ртутный сифонный барометр (рис. 7) – прибор очень точный, но требует осторожного обращения и почти не выдерживает перевозки. Поэтому им пользуются только в лабораторных условиях при проверке барометров-анероидов.

П рибор представляет собой вертикальную трубку из белого стекла, изогнутую внизу на 180° и заполненную ртутью. Длинный конец трубки запаян, а короткий – открыт. Давление атмосферы принимается открытым концом: при повышении его уровень ртути в коротком конце понижается, что соответственно вызывает повышение уровня ртути в запаянном колене.

Рис. 7. Ртутный сифонный барометр

В чашечном барометре имеется широкая чугунная чаша с ртутью, закрытая сверху, но сообщающаяся через отверстие с атмосферным воздухом. Стеклянную трубку барометра длиной около 80 см укрепляют нижним открытым концом в крышке чашки. Трубку наполняют ртутью и погружают нижним концом в чашку с ртутью. Трубка защищена латунной оправой, на верхней части которой нанесена шкала. В верхней части трубки под запаянным концом образуется торичеллиева пустота. Изменение атмосферного давления передается на поверхность ртути в чашке, что, в свою очередь, влияет на уровень ртути в трубке: при повышении атмосферного давления возрастает уровень ртути в трубке, и наоборот.

Барометры-анероиды типа БАММ (рис. 8) служат для определения атмосферного давления в пределах 600 – 790 мм рт. ст., но дают менее точные показания. Эти приборы портативны, и при регулярной проверке по ртутному барометру их широко используют для зоогигиенических исследований.

Важнейшая часть барометра-анероида – полая тонкостенная металлическая коробка с гофрированным дном и крышкой или тонкостенная плоская трубка, согнутая в виде подковы. Коробка или трубка заполнены разреженным воздухом (до 50 – 60 мм рт. ст.). В результате колебаний атмосферного давления сдавливаются или выпячиваются стенки коробки или же разгибаются и сгибаются концы трубки. Эти изменения через систему рычагов передаются стрелке, движущейся по циферблату, разделенному на миллиметровые или полумиллиметровые деления. Перед снятием показаний нужно слегка постучать пальцем по центру стекла прибора для устранения трения в рычажной передаче.

Барометр-анероид хранят в закрытом футляре в горизонтальном положении.

Рис. 8. Барометр-анероид

Рис. 9. Барограф

Б арографы типа М-22А (рис. 9) применяют для длительных наблюдений за изменениями атмосферного давления и их записи. Главнейшая его часть, как и в барометрах-анероидах, – тонкостенная металлическая коробка с разреженным воздухом, воспринимающая изменения давления воздуха. Через систему рычагов изменения объема коробки передаются на стрелку с писчиком. На разграфленной ленте барабана, так же, как и у термографа, вычерчивается кривая колебаний атмосферного давления за сутки или за неделю.

Правила работы с приборами. При определении атмосферного давления сифонным барометром отсчитывают высоту столба ртути в длинном запаянном конце и из полученной величины вычисляют высоту ртутного столба в открытом колене. При наличии у сифонного барометра подвижной шкалы перед отсчетом нулевую точку ее устанавливают на уровне ртути в открытом конце и проводят один отсчет по положению ртути в запаянном конце.

В барометрах, у которых имеется подвижная трубка при неподвижной шкале, перед отсчетом необходимо регулировочным винтом установить нижний уровень ртути (уровень ее в открытом конце) на нулевой точке шкалы и провести один отсчет по уровню ртути в запаянном конце. Отсчет показаний ртутного сифонного барометра, у которого нулевая точка находится посередине длинного колена барометра, делают так: сначала отсчитывают показания по верхней половине ртутного столба в длинном колене от нуля до верхнего мениска, а затем по нижней половине в коротком колене от нуля до уровня ртути, полученные цифры складывают. В показания ртутных барометров вносят поправку на температуру, так как при повышении ее ртуть увеличивается в объеме, давая несколько завышенные показания атмосферного давления. При отсчетах давления при различных температурах показания барометра приводят к нулевой температуре по соответствующей формуле.

Барометры-анероиды и барографы необходимо время от времени проверять по ртутному барометру. Располагать приборы не обязательно в животноводческом помещении, их можно установить, например, в кабинете зооветспециалиста или даже в ветеринарной аптеке.

Установлена связь между изменениями погоды и показаниями барометра (или барографа). Эта зависимость позволяет в известной степени предсказать погоду, что подчас очень важно для зооветспециалиста. Понижение атмосферного давления, как правило, предшествует дождливой пасмурной погоде, а повышение – сухой и ясной (если зимой, то с сильным похолоданием).

Задание 1. Измерить атмосферное давление при помощи барометра-анероида и пересчитать полученные данные в различных единицах измерения (мм.рт.ст., МПа, барах).

Задание 2. Провести непрерывную (по часам и дням) регистрацию изменения атмосферного давления в течение суток при помощи барографа М-22А. Изучить связь между изменениями погоды и показаниями барографа.