Co to jest barometr i do czego służy? W jaki sposób urządzenie jest używane przez ludzi?

Nasza planeta jest otoczona gęstą warstwą atmosferyczną, na którą składa się mieszanina różnych substancji gazowych. Grubość takiej warstwy wynosi kilkanaście kilometrów i ma określoną wagę, która, choć w znikomym stopniu, nadal wywiera pewną część nacisku na powierzchnię Ziemi. Mieszkańcy Ziemi - ludzie, zwierzęta, ptaki, ryby itd., Nie odczuwają na sobie ciężaru ciśnienia atmosferycznego, ponieważ organizmy żywych organizmów dostosowują się do tego efektu ewolucyjnie.

Spadki ciśnienia wpływają jednak na warunki pogodowe i aby określić je z maksymalną dokładnością, w XVII wieku wynaleziono urządzenie zwane barometrem.

Co to jest?

Słowo „barometr” z języka greckiego ma następujące tłumaczenie: „baros” - waga, waga i „metr” - mierzyć. Oznacza to, że barometr to nic innego jak miara stopnia nasilenia warstwy atmosferycznej.

Pierwsze urządzenie zostało opracowane w 1643 roku przez uczniów Galileusza - E. Torricellego i V. Vivianiego. Opracowali pomysł swojego nauczyciela, że ​​pogodę można przewidzieć, jeśli stworzysz do tego określone urządzenie pomiarowe. Torricelli i jego asystent postanowili wziąć rurkę i włożyć do niej rtęć, a koniec rury był uszczelniony po jednej stronie. Następnie rurkę zanurzono w pojemniku, do którego nalewano również rtęć. W trakcie eksperymentu, po zanurzeniu, w rurze unosiła się rtęć.

W różnych dniach badań naukowcy zauważyli, że rtęć wzrosła do określonej wysokości, a zmiany te były bezpośrednio związane z warunkami pogodowymi.

Po serii długotrwałych eksperymentów naukowcy doszli do wniosku, że wraz ze wzrostem ciśnienia atmosferycznego rtęć w rurze wzrastała, a wraz ze spadkiem spadała . W ten sposób uczniowie Galileo stworzyli pierwszy barometr rtęciowy. Jednak używanie go w środowisku domowym było niebezpieczne - rtęć mogła wyciec z urządzenia i spowodować poważne zatrucie swoimi oparami. Ale nauka nie stoi w miejscu i już 13 lat później, w 1657 roku, Otto Guericke w Prusach tworzy barometr wodny. Istota jego konstrukcji była następująca: miedziana rurka została umieszczona w pojemniku wypełnionym wodą. Do rurki podłączono szklaną końcówkę z kranikiem z pompy powietrza. Powietrze zostało usunięte, a zawór został zamknięty, tworząc przestrzeń próżniową.

Po serii trzech lat obserwacji zachowania się poziomu wody w rurce Otto Guericke doszedł do wniosku, że warunki pogodowe mają bezpośredni wpływ na ruch poziomu cieczy w barometrze. Pewnego razu, podczas innego badania, naukowcowi udało się przewidzieć rozwój silnej burzy w ciągu 2 godzin. Ale pomimo właściwości roboczych urządzenia, nikt nie był jeszcze w stanie określić dokładnych wskaźników, aż w 1670 roku Anglik Robert Hooke opracował specjalną gradację w postaci skali, która pozwala dokładnie określić odczyty barometru.

Na początku XVII wieku Niemiec Gottfried Leibniz, znany naukowiec w dziedzinie nauk ścisłych, opracował projekt barometru aneroidowego, który mógłby pracować bez użycia rtęci i wody. W 1847 roku Francuz Lucien Vidi zdołał zrealizować pomysł Leibniza. Konstrukcja aneroidowa była zamkniętym metalowym cylindrem, z którego ewakuowano powietrze, tworząc wewnątrz próżnię. Gdy poziom ciśnienia atmosferycznego wzrósł, cylinder został ściśnięty, a gdy ciśnienie spadło, rozszerzył się. Do cylindra przymocowano sprężynę, która wyświetlała odczyty przyrządu w skali.

Barometry aneroidowe miały błędy, ale były bezpieczne do użytku domowego. Na początku XVIII wieku marynarze zaczęli aktywnie korzystać z tych urządzeń, z góry określając początek burzy. Moda na barometry zaczęła nabierać rozpędu, aw salonach zamożnych ludzi barometry stały się znanym detalem zdobiącym wnętrze.

Wraz z wynalezieniem modeli aneroidów, barometry rtęciowe i wodne były produkowane niezwykle rzadko, a popyt na nie był już wtedy niski.

Do czego to jest potrzebne?

Od czasów Galileusza człowiek tak zaznajomił się z barometrem, że dziś trudno wyobrazić sobie współczesne życie bez tego urządzenia. Znajduje zastosowanie w różnych obszarach naszej działalności i spełnia następujące funkcje.

  • Aby określić pogodę. Jednym z ważnych zadań, do których zaprojektowano barometry, jest określenie pogody. Wartość wskaźników instrumentu polega właśnie na tym, że można przewidywać z wyprzedzeniem. Jeśli pogoda jest słoneczna i ciepła, odczyty barometru będą wysokie, a jeśli będzie padać, będzie niskie. Spadek reżimu temperaturowego można również zauważyć, obniżając poziom ciśnienia atmosferycznego. Aby określić pogodę, barometr nie musi być trzymany na zewnątrz, w domu równie dobrze określi poziom ciśnienia. Jeśli jednak mieszkasz w wieżowcu, ciśnienie na twoim urządzeniu będzie niskie nawet w pogodny i pogodny dzień.
  • Aby określić wysokość. Wynika to z faktu, że podczas przemieszczania się w górę od ziemi ciśnienie atmosfery spada. Urządzenie, które określa wskaźnik wysokości nad powierzchnią ziemi, nazywa się wysokościomierzem. Jest niezbędny w lotnictwie do określania wysokości osiągniętej przez statek powietrzny podczas lotu. Pierwsze takie urządzenia dawały błędy w przypadku deszczu i niepogody, ale ich współczesne odpowiedniki działają na innej zasadzie, a piloci nie muszą już korygować wskazań.

Rodzaj barometru to urządzenie do pomiaru ciśnienia cieczy i gazów, zwane manometrem.

Czasami w badaniach naukowych wymagane jest znalezienie bezwzględnego wskaźnika ciśnienia - w tym przypadku dodaje się wskaźnik manometru i barometr atmosferyczny.

Współczesny człowiek potrzebuje odczytów barometru, aby kontrolować swoje samopoczucie. Nie jest tajemnicą, że wiele osób jest zależnych od pogody od zmian ciśnienia atmosferycznego. Aby zapobiec pogorszeniu samopoczucia, obserwując wzrost odczytów barometru, można zażyć lek na czas i zapobiec np. Skokowi ciśnienia krwi. W niektórych przypadkach taka świadomość mogłaby uratować życie człowieka, co po raz kolejny podkreśla fakt, że wskaźniki poziomu ciśnienia atmosferycznego mają niezaprzeczalną wartość.

Przegląd typów

Dwa wieki po wynalezieniu pierwszego barometru jego wygląd przeszedł znaczące zmiany. Dzisiejszy barometr to nie kruchy szklany zbiornik wypełniony rtęcią, ale półprzewodnikowe urządzenie, którego człowiek używa nie tylko w życiu codziennym, ale także do rozwiązywania różnorodnych zadań w różnych warunkach życia.

Elektroniczny

Nowoczesny barometr najczęściej można znaleźć w projektowaniu cyfrowym, nazywany jest również elektronicznym. Urządzenie polega na tym, że dane z barometru aneroidowego przetwarzane są na sygnał cyfrowy, który jest wyświetlany przez mikroprocesor. Elektroniczny barometr można wbudować w telefon, zegarek lub po prostu mieć kompaktowy rozmiar i służyć jako samodzielne urządzenie, niezbędne podczas wędrówek, wędkowania czy na wsi. Elektroniczny barometr nie wymaga okresowej regulacji, ale będzie wymagał regularnej wymiany baterii, a jeśli przegapisz moment ich wymiany, korzystanie z urządzenia będzie niemożliwe.

Mechaniczny

Ten typ barometru jest najpopularniejszy ze względu na dużą dokładność. Jego mechanizm jest dość skomplikowany i na zewnątrz urządzenie przypomina kieszonkowy okrągły zegarek, ale są też wersje stacjonarne, które mają kształt z kątami prostymi . W szczelnej obudowie znajduje się para membran próżniowych. Membrany są wykonane z cienkiej blachy i są wrażliwe na ściskanie ciała. Wraz ze wzrostem ciśnienia atmosferycznego na ścianach zewnętrznych urządzenia kurczą się one przenosząc impuls na membrany wewnętrzne.

Jeśli ciśnienie spadnie, ściany urządzenia rozszerzają się. Do urządzenia podłączony jest mechanizm o dużej wrażliwości na fale wibracyjne, na co wskazuje strzałka i podziałka z podziałkami.

Barometr o konstrukcji mechanicznej wymaga okresowej regulacji za pomocą śruby regulacyjnej, ale ze względu na swój atrakcyjny wygląd nadal cieszy się dużym zainteresowaniem i nie wymaga regularnej wymiany.

Rtęć

Zasada działania barometru rtęciowego polega na podnoszeniu i obniżaniu poziomu rtęci w stosunku do skali podziałów. Takie urządzenia są nadal tak dokładne, jak to tylko możliwe, dlatego każda stacja meteorologiczna wyposażona jest w barometry rtęciowe, a ciśnienie tradycyjnie mierzone jest w milimetrach słupa rtęci - średni poziom ciśnienia atmosferycznego to 760 mm Hg. Sztuka. Rtęć może być również używana w domowych barometrach, ale to urządzenie stanowi zagrożenie dla zdrowia, jeśli jest obsługiwane nieostrożnie, więc niewiele osób z nich korzysta.

Ciekły

Urządzenia, których działanie opiera się na wykorzystaniu płynu, są dziś trudne do znalezienia. Zapotrzebowanie na nie jest niezwykle małe ze względu na to, że określają poziom ciśnienia atmosferycznego z dużymi błędami. Istota ich pracy polega na wyrównywaniu poziomu cieczy względem skali pomiarowej. Problem z takimi urządzeniami i ich niedokładnym działaniem polega na tym, że napełnione nimi płyny mogą parować lub mieć różną gęstość. Najczęściej używany barometr cieczowy wykorzystuje wodę lub glicerynę. Płyny można barwić specjalnymi barwnikami, ale nie dodaje im to dokładności, a raczej jest postrzegane jako efekt dekoracyjny.

Kupując barometr trzeba mieć świadomość, że nie jest to stacja pogodowa, która potrafi przewidzieć dokładne parametry pogodowe. Na podstawie danych o poziomie ciśnienia atmosferycznego nie będzie możliwe określenie temperatury tła powietrza, kierunku ruchu frontów powietrza czy intensywności opadów. Aby określić takie dane na stacjach meteorologicznych, istnieje szereg specjalnych przyrządów. Zastosowanie barometru pomoże nam tylko stwierdzić, czy warunki pogodowe się poprawią, czy pogorszą, pomoże rybakowi zorientować się, czy będzie branie, podróżnik - prawdopodobieństwo deszczu, pilot - poziom uzyskanej wysokości.

Poniżej możesz dowiedzieć się, jak zrobić barometr własnymi rękami.