Барометр строение. Определение скорости движения воздуха
Анероид- барометр-анероид, прибор для измерения атмосферного давления. Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся стрелке, перемещающейся по шкале. В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки. К шкале анероида прикреплен дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероиды 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. Погрешность измерений анероида составляет 1-2 мбар. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях, а также как высотомеры. В последнем случае шкалу анероид градуируют в м.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРИБОР 4 В ОДНОМ (« VOLTCRAFT »)
Универсальный многофункциональный измерительный прибор 4в1 от Voltcraft (Германия). Измеритель освещенности (люксметр) + измеритель уровня шума (шумомер)+ термометр + гигрометр. Описание мультифункционального прибора 4 в 1 от Voltcraft:
Новый универсальный многофункциональный измерительный прибор 4 в 1 от Voltcraft (Германия) совмещает в одном корпусе 4 прибора: измеритель освещенности (люксметр), измеритель уровня шума (шумомер), термометр и гигрометр. Датчики влажности, температуры и освещенности поставляются на проводе и легко подключаются к прибору. Имеется функция удержания данных и автоматическое запоминание максимальной величины. Большой ЖК индикатор с автоматическим отключением для экономии батареи. Люксметр (измеритель освещенности): от 0,01 до 20000 Люкс, 4 диапазона измерения с разрешением 0,01/0,1/1/10 Люкс. Шумомер (измеритель уровня шума): 35-130 дБ. 2 диапазона с разрешением 0,1 дБ. Частотный диапазон 32 Гц-10 кГц. А/С - характеристики. Термометр: -20°С...+50°С - внутренняя температура / -20°С...+750°С - наружная температура (с датчиком), разрешение 0,1°С/1°С. Гигрометр: 25%-95% с разрешением 0,1%. Комплект поставки: термодатчик, датчик влажности, датчик освещенности, датчик уровня шума (встроенный), батарея 9 Вольт, прочный кейс для переноски. Размер 85х275х30 мм, вес с батареей 250 гр.
Прибор комбинированный тка – пкм Люксметр
Люксметр-яркомер комбинированный ТКА-ПКМ (модель 02) предназначен для измерения следующих параметров окружающей среды внутри помещений:
освещенности (в лк) в видимой области спектра,
яркости (в кд/м 2) накладным методом ТВ-кинескопов, дисплейных экранов и протяженных самосветящихся объектов в видимой области спектра.
Назначение и область применения прибора ТКА-ПКМ-02
Область применения прибора - санитарный и технический надзор в жилых и производственных помещениях, музеях, библиотеках, архивах; аттестация рабочих мест и другие сферы деятельности.
Основные технические характеристики:
Измерение освещенности в видимой части спектра
Диапазон измерения: 10…200 000лк
Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±8,0 %
Измерение яркости
Диапазон измерения: 10…200 000 кд/м 2
Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±10,0 %
Барометр - прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Первоначально выглядел как стеклянная трубка с отметками, внутри её наполняла ртуть. В момент проведения исследования столбик ртути находился на 760 мм, теперь этот показатель принято считать уровнем нормального давления, по которому судят, повышается давление или наоборот понижается. Прибор такого вида благодаря высокой степени точности и сейчас применяются на различных метеостанциях и в научных лабораториях.
Спустя 2 века, проведя огромное количество испытаний и пользуясь наработками выдающегося немецкого ученого Якова Лейбница, инженер-изобретатель из Франции Люсьен Види явил миру свое «детище» - усовершенствованный барометр-анероид (от греческого «анерос» - «без влаги»), который был намного безопаснее в использовании и имел более легкий вес.
На сегодняшний день существуют такие разновидности:
- Жидкостные барометры;
- Ртутные;
- Барометры- анероиды;
- Электронные.
Принцип работы барометра
Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).
Чашечный барометр
Чашечный - стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.
Сифонный барометр
Сифонный - трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный - две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.
Ртутный барометр
Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма - ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения - идет процесс повышения давления, ниже - понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.
Классический барометр-анероид
(1 - корпус; 2 - гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 - стекло; 4 - шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 - спиральная пружина; 7 - нить; 8 - передаточный механизм; 9 - стрелка-указатель )
Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.
Электронный барометр
Электронный (или цифровой) барометр - современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.
На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.
Коптяжевский филиал МБОУ «Кирюшкинская СОШ»
Учитель физики и математики:
Тема урока: "Измерение атмосферного давления. Барометр –анероид"
Цель урока:
Ознакомить с устройством и принципом действия барометра-анероида и научить пользоваться им.
Способствовать развитию умения связывать явления природы с физическими законами.
Продолжить формирование представлений об атмосферном давлении и связи атмосферного давления с высотой подъема над уровнем моря.
Продолжить воспитывать внимательное доброжелательное отношение к участникам учебного процесса, личную ответственность за выполнение коллективной работы, приобретение житейских навыков.
Тип урока: изучение нового материала и применение полученных знаний на практике
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация, барометр-анероид, стакан, «груша», вода, лист бумаги, раздаточный материал.
Ход урока
I. Организация на работу
Здравствуйте, ребята. Все готовы к уроку?
Садитесь. Сегодня мы продолжим работу по изучению атмосферного давления.
II. Актуализация знаний
1 Просмотр презентации «Атмосферное давление».
2. Объяснение опытов
Ребята, все мы не раз наблюдали выступления фокусников и восхищались ими.
Многие опыты по физике не менее занимательны, чем фокусы для незнающих людей. Но при их выполнении не нужна ловкость рук, нужно лишь знать и хорошо понимать физические законы. Сейчас я проведу несколько опытов, ваша задача внимательно наблюдать и попробовать объяснить наблюдаемые явления.
Опыт 1: «Стеклянная трубочка». Трубочку опустить в воду, затем пальцем зажать её верхний конец и вынуть из воды. Вода не выльется пока не отпустишь её конец. Почему?
опыт 2: «Груша» . Из груши выжать воздух, затем опустить в стакан с водой и груша вбирает себя воду. Почему?
Какая сила вогнала воду в грушу?
опыт 3: Перевёрнутый стакан . Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?
Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково, значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной
Итак, все увиденное мы можем объяснить наличием атмосферного давления. А везде ли оно одинаково? (Нет, с высотой оно уменьшается)
А как именно оно уменьшается, мы сегодня с вами должны выяснить.
2. Фронтальная беседа по вопросам:
Что мы называем атмосферой? Из чего она состоит? Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты? С помощью какого опыта можно доказать, что воздух обладает массой? Почему атмосферное давление нельзя рассчитывать по формуле гидростатического давления? Расскажите об опыте Торричелли. Что произошло бы с земной атмосферой, если бы сила земного притяжения увеличилась? Предполагают, что Луна когда-то была окружена атмосферой, но постепенно потеряла её. Чем это можно объяснить? Чему равно нормальное атмосферное давление?
3. Найдите закономерность и разделите на группы термины
Посмотрите, что у нас получилось? Все ли термины вам знакомы? Со всеми ли мы знакомились в курсе физики 7 класса? (Появился термин "барометр-анероид")
Да, здесь появился новый термин "барометр-анероид". Как вы думаете, что мы сегодня будем с вами изучать? (Барометр-анероид - прибор для измерения атмосферного давления)
Верно, этот прибор позволяет людям определять давление на различных высотах.
Итак, тема сегодняшнего урока " Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах." Откройте тетради и запишите тему.
Заполните лист самоанализа темы урока (в начале урока).
Поставьте +, если что-то слышали поданной теме и если хотите узнать сегодня.
Поставьте --, если ничего не знаете и не слышали по теме урока.
Давайте, мы вместе поставим задачи на урок, чтобы вы хотели узнать.
1. Познакомится с прибором барометром-анероидом.
2. Устройство прибора.
3. Принцип работы прибора.
4. Уметь снимать показания с прибора.
III. Изучение нового материала
1. Устройство барометра-анероида
В практике для измерения атмосферного давления используется металлический барометр, называемый анероидом (безжидкостный), не содержащий ртути. Но деления шкалы такого барометра нанесены по показаниям ртутного барометра.
2. Принцип устройства и действия модели барометра-анероида.
При увеличении атмосферного давления крышка коробочки прогибается вниз, а при уменьшении давления - поднимается вверх.
Очень важно уметь пользоваться таким барометром. По нему можно предсказать погоду. Этот прибор используется в авиации, при подъемах в горы, в геологических экспедициях, при управлении морским и речным транспортом.
1) Посмотрите внимательно на эту модель и подумайте: куда отклонится стрелка барометра при уменьшении атмосферного давления вправо или влево. Обсудите ответ с товарищем.
А теперь проверим при помощи модели. Итак, верный ответ - влево.
2). Будет ли действовать барометр-анероид, если в стенке металлической коробочки появится трещина? (нет)
3). По верхней шкале барометра, изображённого на рисунке, давление измеряют в Паскалях (точнее в гПа). По нижней шкале – в миллиметрах ртутного столба. Определите цену деления шкал барометра-анероида и максимальное атмосферное давление, которое можно измерить этим прибором. Запишите ответы в опорный конспект.
Барометр-анероид иногда имеет две стрелки: контрольную и подвижную. При помощи контрольной стрелки можно зафиксировать атмосферное давление, которое было на момент начала наблюдений. Подвижная стрелка указывает давление на данный момент времени. По разности показателей можно судить об изменении атмосферного давления за какой–либо период времени. Запишите в Паскалях, какое давление показывает контрольная стрелка на экране. Проверьте ответ и запишите в опорный конспект. (Ответ проверяется по слайду).
А теперь запишите это же давление в миллиметрах ртутного столба.
Проверим свой ответ: 1 мм рт. ст --,3 Па
Х мм рт. ст -----Па
Х = 99400/133,3 = 745,5 мм рт. ст.
3. Атмосферное давление на различных высотах.
Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.
Давление жидкости зависит от её плотности и глубины слоя (высоты столба). Установлено одинаковое значение плотности жидкости на различных глубинах, из-за малой сжимаемости жидкости. Чего не скажешь о газах. Ранее мы определили, что большая плотность газов, составляющих атмосферу, у поверхности Земли и меньшая плотность атмосферы на больших высотах, а давление зависит от плотности и высоты. Как вы думаете, существует ли какая-либо закономерность изменения давления в атмосфере с высотой?
Работа с учебником.
Да, действительно, такая зависимость существует. Наблюдения показывают, что при небольших подъёмах в среднем на каждые 12 м, давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).
Т. о., атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 градусов Цельсия, называется нормальным атмосферным давлением.
Запишите в тетрадь.
Нормальное атмосферное давление равно Па = 1013 гПа
При подъеме на каждые 12 метров столбик ртути опускается на 1 мм.
Таблица переносимости атмосферного давления человеком.
Высота (км) | Зона и ее характеристики |
Более 8 км (Джомолунгма) | Смертельная зона: человек может находиться на этой высоте без дыхательного аппарата лишь короткое время – 3 мин., на высоте 16 км – 9 сек, после чего наступает смерть |
Критическая зона: серьезные функциональные расстройства жизнедеятельности организма. |
|
4 -5 км (Эльбрус, Ключевская сопка) | Зона неполной компенсации: ухудшение общего самочувствия |
Зона полной компенсации: некоторые нарушения в деятельности сердечно – сосудистой системы, органов чувств и др., которые благодаря мобилизации резервных сил организма быстро исчезают. |
|
|
(Ай – Петри) | Безопасная, или индеферентная зона, в которой не наблюдается каких – либо существенных изменений физиологических сил организма. |
IV. Закрепление
1. Какой прибор для измерения атмосферного давления мы сегодня изучили? Каков принцип его действия?
2. Какое атмосферное давление называют нормальным?
3. Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается с высотой?
4. Задачи:
· У подножья горы барометр показывает 760 мм ртутного столба, а на вершине горы 724 мм ртутного столба. Какова высота горы, если известно, что в среднем на каждые 12 м подъем давления уменьшается на 1 мм рт. столба.
5. « Природный барометр». Пиявка является природным барометром. В хорошую погоду давление высокое, в воде достаточно кислорода и пиявка хорошо себя чувствует в воде, она лежит на дне. При пониженном давлении (перед дождем и снегом) содержание воздуха и кислорода в воде уменьшается и пиявка поднимается к поверхности воды.)
Атмосферное давление равно 750 мл. рт. ст. Чему равна высота столба?
а) 750 мм
б)780 мм
в)540 мм
г) 766 мм Чему равно давление воды на глубине 1 м.?
а)1000 ПА
б) 10000 ПА
в) 100 ПА
г) 0,1 ПА Для атмосферного давления применяют:
а) манометр б) термометр в) барометр г) динамометр Торричелли создал ртутный барометр. Какой высоты был столб ртути в этом барометре?
а) 76 см б) 10 м в) 1 м г) столб ртути мог быть любым При попадании пули в стекло в нем остаётся маленькое отверстие, а при попадании в аквариум с водой – стекло разбивается вдребезги. Почему?
г) за счёт резкого торможения пули в воде
Взаимопроверка
V. Домашнее задание.
п., упр. 21 (1; 3)
VI. Итог урока
Сегодня мы с вами повторили всё об атмосферном давлении.
Что такое атмосферное давление? Какими приборами его измеряют? Из чего состоит барометр?
Давайте, ребята возьмёмся за руки, улыбнёмся и скажем друг другу: “Большое спасибо за урок”
Заполните лист самоанализа после изучения темы.
VII. Рефлексия
Перед вами геометрические фигуры:
Треугольник, оценка «3»
Четырехугольник, оценка «4»
Пятиугольник, оценка «5»
Оцениваете свою работу на уроке при помощи данной фигуры.
(Приложение)
Найдите закономерности и разделите на три группы термины.
1Атмосферное давление равно 750 мл. рт. ст. Чему равна высота столба?
а) 750 мм
б)780 мм
в)540 мм
г) 766 мм
2Чему равно давление воды на глубине 1 м.?
а)1000 ПА
б) 10000 ПА
в) 100 ПА
г) 0,1 ПА
3Для атмосферного давления применяют:
а) манометр б) термометр в) барометр г) динамометр
4Торричелли создал ртутный барометр. Какой высоты был столб ртути в этом барометре?
а) 76 см б) 10 м в) 1 м г) столб ртути мог быть любым
5При попадании пули в стекло в нем остаётся маленькое отверстие, а при попадании в аквариум с водой – стекло разбивается вдребезги. Почему?
а) в воде скорость пули уменьшается
б) увеличение давления воды разрывает стекло во всех местах
в) пуля изменяет траекторию давления в воде
г) за счёт резкого торможения пули в воде
На метеорологических станциях для измерения давления барометры - анероиды не используются, однако их применяют, например, в экспедициях, на постах и т.д.
Принцип действия барометра-анероида (рис. 36) основан на деформации металлических анероидных коробок (внутри которых воздух разряжен) под действием давления.
Анероидная коробка состоит из двух гофрированных спаянных по периметру круглых металлических мембран, имеющих жесткие центры с крепежными ножками. Внутри коробки создается вакуум. Из отдельных коробок, скрепленных между собой, могут собираться блоки.
Линейные изменения толщины коробок преобразуются передаточным рычажным механизмом в угловые перемещения стрелки барометра-анероида относительно шкалы. Передаточное отношение может достигать 1:1000, т.е. небольшие деформации коробки увеличиваются в 1000 раз.
Шкала градуирована в паскалях. Цена одного деления 100Па или 1гПа. Для измерения температуры прибора в прорези шкалы прикреплен дугообразный ртутный термометр. Цена деления его шкалы 1 о С.
Рабочее положение барометра-анероида – горизонтальное. Футляр, в котором находится анероид, предохраняет его от резких колебаний температуры и открывается только на время измерений.
В показания анероида вводят три поправки: шкаловую, температурную и добавочную, которые даются в поверочном свидетельстве к каждому прибору.
Шкаловая поправка учитывает инструментальную неточность работы самого прибора, поэтому на различных участках шкалы она может быть разной. В поверочном свидетельстве шкаловые поправки приводятся через каждые 1000Па. Для промежуточных показаний поправку определяют путем интерполяции двух соседних поправок.
Температурная поправка учитывает влияние температуры. При одинаковом давлении, но разной температуре прибора, показания анероида могут быть разными, так как с изменением температуры упругость анероидных коробок не остается постоянной. Чтобы исключить влияние температуры, показания анероида приводятся к 0 о С.
Для этой цели дается температурный коэффициент k на 1 о С. Для получения температурной поправки его надо умножить на температуру прибора: D t = kt.
Добавочная поправка учитывает остаточную деформацию (гистерезис) коробок. Эта поправка меняется во времени.
Барометр-анероид поверяется не реже одного раза в 6 месяцев в поверительных лабораториях Госстандарта.
ПРАВИЛА ИЗМЕРЕНИЯ И ВЫЧИСЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО БАРОМЕТРУ-АНЕРОИДУ :
2. Слегка постучать по стеклу анероида для преодоления трения в передаточном рычажном механизме.
4. Найти по поверочному свидетельству шкаловую, температурную и добавочные поправки с соответствующим знаком «+» или «-» .
5. Поправки суммировать алгебраически, ввести в результат отсчета и записать исправленные показания в Па и гПа.
Примечание:
1.) 1Па = 1Н/м 2 = 0,01гПа
2.) Соотношение между гПа, мб, и мм следующее:
1гПа = 1мб = 0,75мм рт. ст.;
1мм рт. ст. = 1,33мб = 1,33гПа.
6 .Результаты наблюдений по анероиду записать в таблицу.
БАРОГРАФ .
Барограф метеорологический М-22 предназначен для непрерывной регистрации атмосферного давления (рис. 37).
Пределы измерения от 780 гПа до 1060 гПа, погрешность измерения ±1-2гПа. Рабочий диапазон при температуре воздуха от – 10 до + 45 С. Механизм барографа помещен в пластмассовый корпус с откидной крышкой. В помещении метеостанции барограф устанавливается на полочке, укрепленной на стене, на высоте 110 – 130 см от пола.
Чувствительным элементом в нем служит блок мембранных анероидных коробок 2, смещение оси, которых, вследствие колебания давления передается системой рычагов 4 на перо 5. Нижнее основание блока укреплено на биметаллической пластинке температурного компенсатора, смонтированного на нижней стороне платы. Термокомпенсатор представляет собой биметаллическую пластинку и служит для исключения влияния температуры на показания прибора. Центр верхней коробки через передаточную систему связан со стрелкой, на конце которой находится перо.
Регистрирующая часть барографа представляет собой барабан с часовым механизмом внутри. На барабан надевается бумажная лента, на которой нанесены горизонтальные и дугообразные деления сверху вниз. Горизонтальные линии соответствуют атмосферному давлению в мм. рт. ст. или мб через 2 единицы давления, дугообразные – интервалам времени.
На недельном самописце один оборот барабана совершается за 176 часов и дугообразные деления на ленте проведены через 2 часа. На суточном барографе деления на регистрирующей ленте проводятся через 15 минут.
Перо на конце стрелки при подготовке самописца к работе наполняется специальными чернилами. При вращении барабана перо, касаясь ленты, оставляет на ней запись соответственно колебаниям атмосферного давления. Установка пера на требуемое деление диаграммной ленты (перевод пера вверх или вниз) осуществляется вращением установочного винта. Отметка времени производится нажатием кнопки.
В сроки наблюдений по записи барографа определяют барическую тенденцию, т.е. величину, знак и характер изменения атмосферного давления за последние три часа.
Прибор является относительным, поэтому для обработки барограмм, как у термографа и гигрографа, необходимо параллельное измерение давления абсолютным прибором (барометром).
В основном на станциях по виду записи барографа определяется характеристика барометрической тенденции, т. е. абсолютной величины разности: ΔР=Р i -P i-1 и вид этого участка барограммы (рис. 38).
Рис. 38. Барограмма.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
Современный человек с самого детства получает доступ к сложным и функциональным электронным приборам. Такая доступность техники привела к тому, что классические устройства почти не вызывают интереса и пылятся на полках в полном забытьи. Все эти компасы, термометры и барометры, с помощью которых наши деды и даже еще родители ориентировались в мире и оценивали состояние окружающей среды, кажутся устаревшими и скучными игрушками. И напрасно. Вот именно о барометре и хотелось бы поговорить подробнее. Потому что, даже несмотря на очевидный и стремительный технический прогресс, этот прибор остается незаменимым помощником для определения атмосферного давления. А оно одинаково влияло и влияет что на нас, что на наших предков. И даже сегодня, когда у каждого в кармане может оказаться портативная метеостанция, в основе ее работы все равно лежит принцип того самого барометра.
Разумеется, сейчас барометры отличаются от своих древнейших прототипов – и внешне, и конструктивно, и функционально. Но суть их действия осталась прежней, и она незаменима для каждого человека, живущего не в условиях полной изоляции от мира вокруг и дышащего воздухом. Атмосферное давление влияет на всех и вся. И, если замечаем мы обычно погоду и ее явления, такие как солнце, дождь, ветер, то стоит задуматься о том, что все эти проявления можно предсказать заранее, измерив барометром атмосферное давление. Такие замеры помогают заранее подготовиться к предстоящим перепадам метеозависимым людям и тем, кто просто отправляется в дальнюю поездку и хочет знать, какая погода будет сопровождать его в пути. Для этого можно просто посмотреть прогноз по телевизору или в интернете, но гораздо надежнее самому контролировать происходящее. А для этого не помешает научиться пользоваться барометром.
Строение и функции барометра
Барометр – это прибор, который измеряет давление атмосферы и показывает результаты этих замеров в понятных человеку величинах. Но он не обладает искусственным интеллектом и не имеет прямой связи с космическими спутниками. Так как же он это делает? Да очень просто. В основу действия простейшего барометра была положена способность жидкости двигаться под давлением воздуха. Той первой использованной с этой целью жидкостью оказалась ртуть, заключенная в тонкую вертикально ориентированную стеклянную трубку. Автор этой конструкции, Евангелиста Торричелли, еще в 1643 году додумался опустить запаянную с верхнего конца полую трубку в сосуд с ртутью и наблюдать, как под давлением «ртутный столб» поднимается или опускается.
Поговаривают, что на то гениальное по тем временам изобретение его вдохновил сам Галилей. Но, как бы там ни было, ртутный барометр был достаточно опасным прибором, а потому практически с момента его создания начались поиски других вариантов, не предполагающих использования токсических жидкостей. Найти удовлетворительный способ удалось лишь к середине XIX века, когда соотечественник Торричелли Люсьен Види явил миру изобретенный им безртутный и вообще безжидкостный барометр, который закономерно окрестили анероидом (на латыни – «без жидкости»). Барометр-анероид сразу пришелся по душе морякам, потому что выдерживал корабельную качку и тряску, и они пользуются похожими устройствами по сей день. По сути, в них тоже нет ничего сложного: просто металлическая коробка с тонкими стенками, внутри которой находится вакуум или очень разреженный воздух. Давление воздуха прогибает металл, а он, в свою очередь, тянет присоединенную пружину. К пружине прикреплена стрелка, указывающая на деления шкалы.
Основное достоинство этой конструкции – безопасность и доступность. Основной недостаток – небольшая, по сравнению с ртутным столбиком, точность. Поэтому, как ни забавно, но показания анероидов иногда перепроверяют с помощью жидкостных барометров. Для путешественников и поклонников яхтенного спорта точность показаний очень важна. Как ни странно, многие из них до сих пор пользуются классическими анероидами – то ли в этом есть определенный шарм, то ли сказывается консервативность. Хотя на сегодняшний день проблема погрешности измерений практически исчезла, и традиционные модели барометров играют роль скорее статусных сувениров и стильного декора, чем измерительных приборов.
При необходимости узнать атмосферное давление гораздо проще воспользоваться компактным электронным барометром. В нем металлические пластины успешно заменены микроскопическими конденсаторами и схемами, иногда - кристаллами. Такое цифровое устройство запросто встраивается в наручные часы и/или радиоприемник, не занимает много место и не подводит в предоставляемых данных. Более того, в последнее время появились даже барометры, встроенные в мобильные телефоны, и специальные приложения для смартфонов, не только измеряющие давление, но и связанные с GPS-навигаторами. Другими словами, нет ничего проще, чем узнать текущее и грядущее состояние атмосферы, погоду на завтра в разных точках земного шара. Но, если бы не первые барометры, изобретенные почти полтысячелетия назад, об этом новомодном комфорте можно было бы только мечтать.
Правила использования барометра
Итак, существует несколько типов приборов для измерения атмосферного давления, каждый из которых является, по сути, барометром, и имеет при этом свои особенности, достоинства и недостатки. Но, если вы все же решили не ограничиваться суперсовременными девайсами и освоить применение классического барометра, значит, на то есть весомые причины. В ряде случаев это может быть желание понимать устройство традиционной техники, стремление к классическому стилю в интерьере и быту, или просто любопытство. Бывает, что настольный барометр дарят в качестве дорогого сувенира, и жаль не использовать новую красивую вещь. В любом случае, вам пригодятся следующие подсказки по использованию барометра в домашних условиях:
- Ртутный барометр
покажет атмосферное давление в миллиметрах на ртутном столбе. Ртуть (возможно, другая, более безопасная, окрашенная жидкость) находится внутри колбы, на которую нанесены деления. Величина каждого деления зависит от размеров каждого конкретного барометра, уточните ее во избежание ошибки. Затем просто посмотрите, как высоко поднялся столбик внутри колбы и на какую цифру он указывает. Обратите внимание, что барометр при этом должен находиться строго на уровне ваших глаз, иначе показания получатся искаженными. Старайтесь не сдвигать прибор и вообще не трогать его руками, потому что его чувствительность очень высока, и данные могут сбиться.
Ртутный барометр – это простейший прибор, и он показывает только состояние атмосферы непосредственно вокруг себя, в помещении, где он размещен. Поэтому оценить с его помощью давление за окном или даже в соседней комнате может быть проблематично. Для того придется перенести барометр на новое место и подождать, пока он адаптируется к новым условиям. Тем не менее, именно такой барометр долгое время был самым распространенным устройством для измерения давления, и освоить его не труднее, чем научиться пользоваться бытовым термометром. Сегодня в большинстве жилых домов и офисов используются более современные и функциональные барометры, но ртутную модель при необходимости по-прежнему можно найти и купить в аптеке или магазине хозяйственных товаров.
- Анероидная коробка.
Она может располагаться на столе, быть подвешенной к стене в спальне (это до сих пор можно встретить в домах пожилых людей, самочувствие которых зависит от атмосферных перепадов) или крепиться к оконному стеклу. Размер этого прибора может быть разным, от совсем миниатюрного кругляша до впечатляющей по диаметру «шайбы». Но внешне он всегда представляет собой циферблат с подвижной стрелкой над ним. На циферблате, помимо числовых обозначений, могут быть написаны слова, такие как: «Ясно», «Сухо», «Переменно», «Дождь», «Шторм» и т.п. Как не трудно догадаться, эти подсказки служат для еще более простого использования барометра.
По большому счету, вам нужно всего лишь посмотреть, на какое слово указывает стрелка барометра в данный момент. Все технические тонкости останутся за пределами вашего внимания и не должны вас волновать, потому что необходимая информация в простой и понятной форме уже перед вашими глазами. Со своей стороны вы можете поучаствовать в составлении краткосрочного прогноза и наблюдениях за изменениями в атмосфере, если конструкция вашего барометра предполагает наличие не одной, а двух стрелок. Дополнительную стрелку вы можете поворачивать по тому же принципу, по которому устанавливаете механический будильник. Если сопоставите ее со второй стрелкой, то через время сможете заметить, произошли ли изменения относительно этого положения – то есть, изменилось ли давление, и, если да, то в какую сторону.
- Электронный барометр
еще более прост в использовании, чем классический анероид. Чаще всего его называют метеостанцией за возможность совмещения сразу нескольких функций и достаточно подробного слежения за погодными изменениями и прогнозами. Единственная сложность, которая может возникнуть у вас при считывании показаний, это путаница среди множества цифр и значков, выводимых на дисплей цифрового барометра. Действительно, в погоне за внешней эффектностью и дизайнерскими изысками многие производители электроники забывают о том, что любое устройство должно быть в первую очередь удобным на практике. В этом и заключается главная задача эргономики корпуса и экрана барометра, а вовсе не в его футуристичном и поражающем воображение дизайне.
Электронный барометр обычно имеет корпус и гибкий датчик, предназначенный для размещения за окном. Чувствительно окончание датчика фиксирует любые изменения влажности, давления, силы и направления ветра на улице, а экран на корпусе тут же (или с минимальной временной задержкой) демонстрирует вам информацию об этом. Даже в самых простых цифровых моделях барометров можно увидеть текущее время, температуру воздуха (на улице и/или в помещении), влажность воздуха и, конечно, атмосферное давление. Последнее традиционно передано в условных «миллиметрах ртутного столба». И хотя никакого ртутного столба внутри барометра нет, но эти единицы измерения считаются общепринятыми, когда речь идет об измерении давления. Скорее всего, ваш электронный барометр не ограничивается цифровыми показателями и заодно разнообразит данные картинками-иконками, изображающими солнышко, тучки или дождик.
И напоследок осталось решить, какой же тип барометра выбрать для личного использования. Никаких жестких рекомендаций здесь быть не может, а вы вольны ориентироваться на собственный вкус, модные тенденции, стиль интерьера или просто сложившиеся обстоятельства. Главное, чтобы вам было удобно пользоваться им, а информация об атмосферном давлении и других погодных параметрах была наглядной, понятной и удобной для восприятия. Ведь первоочередная функция барометра заключается именно в этом: своевременно и максимально точно оповещать вас о состоянии окружающей среды. Ориентируясь на нее, вы сможете спланировать свой день наперед, что особенно важно для представителей подвижных профессий, увлеченных охотников, рыболовов и туристов. Для них барометр просто незаменим, а потому станет отличным подарком на любой праздник или просто без повода, как знак уважения к их деятельности.