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.

Барометрическая формула.

Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести.

Для идеального газа, имеющего постоянную температуру   и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения   одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

где   — давление газа в слое, расположенном на высоте  ,   — давление на нулевом уровне ( ),   — молярная масса газа,   — газовая постоянная,   — абсолютная температура. Из барометрической формулы следует, что концентрация молекул   (или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:

где   — масса молекулы газа,   — постоянная Больцмана.

Барометрическая формула может быть получена из закона распределения молекул идеального газа по скоростям и координатам в потенциальном силовом поле (см. Статистика Максвелла — Больцмана). При этом должны выполняться два условия: постоянство температуры газа и однородность силового поля. Аналогичные условия могут выполняться и для мельчайших твёрдых частичек, взвешенных в жидкости или газе. Основываясь на этом, французский физик Ж. Перрен в 1908 году применил барометрическую формулу к распределению по высоте частичек эмульсии, что позволило ему непосредственно определить значение постоянной Больцмана.

Барометрическая формула показывает, что плотность газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону.

Глосарий

1. Баро́метр (др.-греч. βάρος — «тяжесть» и μετρέω — «измеряю») — прибор для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр был изобретён итальянским учёным Эванджелиста Торричелли в 1644 году.

2. Барометр-анероид - В быту обычно используются механические барометры (Анероид). В анероиде жидкости нет (греч. «анероид» — «безводный»). Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение.

3. Рту́тный баро́метр — жидкостной барометр, в котором атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью.

4. Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести.

Вопросы:

1. Какие два вида барометров вы знаете?

2. Какие два вида барометров вы знаете?

3. Как устроен барометр-анероид?

4. Как устроен ртутный барометр Торричели?

5. Кто первыем изобрёл барометр? Когда?

6. Что означает слово «анероид»?

Список использованной литературы:

1. Барометры // «Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона»: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

2. «Барометры». Ю. В. Мулев

3. С.В. Громов, И.А. Родина, «Физика 7 класс»

4. «Школьная физика» от Шептикина А.С.

5. "Здравствуй физика" Л. Гальперштейн

Содержание:

1. Что такое барометр?

2. Назначения барометра.

3. Типы барометров.

4. Технические характеристики.

5. Барометрическая формула.

6. Список использованных терминов.

7. Список литературы.

8. Содержание.