Le osservazioni delle variazioni della pressione atmosferica vengono generalmente eseguite utilizzando un barometro a mercurio. Il principio del suo dispositivo può essere brevemente descritto come segue: un tubo di vetro lungo circa 90 cm con un'estremità chiusa e una aperta è completamente riempito di mercurio. L'estremità aperta del tubo viene abbassata in un piccolo recipiente aperto parzialmente riempito di mercurio. Prima dell'immersione nel recipiente, in modo che il mercurio non fuoriesca, l'estremità del tubo viene chiusa almeno con un dito. Quando il dito viene rimosso, il livello di mercurio nel tubo diminuirà leggermente e si stabilizzerà a un'altezza di circa 76 cm.

barometro a mercurio

Si forma un vuoto nel tubo sopra il mercurio e quindi non si sentirà alcuna pressione all'interno del tubo sopra il mercurio. Poiché la pressione atmosferica agisce sulla superficie libera del mercurio nel recipiente, è ovvio che il peso della colonna di mercurio sopra la sua superficie libera nella tazza bilancia il peso della colonna d'aria sopra di essa, cioè deve essere uguale al peso di questa colonna d'aria Pertanto, la lunghezza della colonna di mercurio nel tubo in qualsiasi momento indica la pressione dell'atmosfera. Si misura utilizzando una scala centimetrica posta lungo il tubo di vetro.

Una lettura diretta sul barometro fornisce la lunghezza della colonna di mercurio, il cui peso bilancia il peso della colonna d'aria sopra il barometro. La lunghezza della colonna di mercurio dipende anche dalla temperatura, che in questo momento ha un barometro. Per rendere comparabili tra loro le osservazioni provenienti da diverse stazioni, viene introdotta una correzione nelle letture del barometro per la dilatazione termica del tubo, del mercurio e della scala, e si considera 0°C la temperatura standard.

Il peso di una colonna di mercurio dipende anche dalla forza di gravità in un dato luogo. Pertanto, viene introdotta una seconda correzione nelle letture del barometro. Il valore così corretto corrisponde alla pressione che si osserverebbe alla stazione, con una gravità pari alla gravità normale ad una latitudine di 45° N.

Anche con il massimo attenta lavorazione barometri, piccole imprecisioni non possono essere evitate e le letture del barometro devono quindi essere corrette per errori individuali dello strumento. Quando la lettura del barometro viene corretta per la correzione strumentale, la correzione dell'espansione termica e la gravità locale, otteniamo la vera pressione al livello di una tazza di mercurio.

Inoltre, va tenuto conto del fatto che la pressione atmosferica diminuisce rapidamente con l'altitudine. Pertanto, per confrontare i risultati delle osservazioni di diverse stazioni, è anche necessario introdurre una correzione che riduca la pressione all'altitudine di una data stazione alla pressione al livello del mare. Dopo aver effettuato tutte queste correzioni, il valore di pressione riportato da ciascuna stazione meteorologica corrisponde alla pressione che sarebbe osservata da un accurato barometro posto al livello del mare, a 0°C, e una gravità pari alla gravità normale a 45 latitudine ° N.

I barometri possono essere aneroidi e a mercurio. La parola "aneroide" significa "senza liquidi". Il principio di funzionamento di un tale barometro è abbastanza semplice: i cambiamenti della pressione atmosferica portano a un cambiamento nelle dimensioni geometriche dell'aneroide, di conseguenza, la freccia sulla scala si muove. Tali barometri non contengono elementi pericolosi, quindi sono adatti per l'uso durante un'escursione.

Oltre all'aneroide, esistono anche dispositivi in ​​cui il mercurio viene utilizzato per misurare la pressione atmosferica. Sotto l'azione della pressione atmosferica, l'altezza della colonna di mercurio cambia. Le letture di questi barometri sono più accurate, sono gli strumenti utilizzati nelle stazioni meteorologiche. Il mercurio ei suoi vapori sono pericolosi per l'uomo, quindi tali dispositivi non vengono utilizzati in condizioni ambientali.

In vendita puoi trovare barometri elettronici, di norma fanno parte delle stazioni meteorologiche domestiche. Strumenti così complessi misurano anche una serie di altre grandezze (ad esempio, temperatura e umidità dell'aria) e consentono di prevedere in modo abbastanza accurato il tempo per il prossimo futuro. I dispositivi digitali sono meno sensibili alle vibrazioni, quindi sono ideali per i viaggi in mare.

Usando il barometro

Un barometro aneroide è facile da usare. Devi guardare a quale valore punta la freccia del dispositivo. Ci sono zone sulla scala barometrica, che sono designate come "secco", "chiaro", "variabile", "pioggia", "tempesta", nonché divisioni che indicano valori assoluti. Se la pressione diminuisce sono previste precipitazioni, se aumenta sarà sereno. Di norma, il barometro ha due frecce: una è mobile, è collegata alla scatola aneroide e la seconda può essere ruotata. Se è abbinato ad una freccia che mostra il valore della pressione atmosferica, dopo un po' si può osservare in quale direzione devierà la freccia mobile.

La pressione atmosferica normale è di 760 mm Hg. Arte. ad una temperatura dell'aria di 15°C al cosiddetto livello del mare. I barometri domestici possono misurare il suo valore nell'intervallo di 700-800 mm Hg. Arte. ad un'altitudine non superiore a 300 m sul livello del mare. Un calo di pressione significa peggioramento delle condizioni meteorologiche, approssimazione di piogge o nevicate. Le aree di bassa pressione sono chiamate cicloni. Gli anticicloni sono aree con alta pressione sanguigna, il loro approccio significa l'inizio del bel tempo. Il barometro viene regolato se le sue letture differiscono dalle letture della stazione meteorologica locale di oltre 8 mm Hg. Arte. A tal fine è prevista una vite di regolazione, situata nella parte posteriore della custodia. Durante l'installazione, è necessario ruotarlo con un angolo non superiore a 45 gradi.

Sicuramente, quasi tutti i giorni, quando guardi o ascolti le previsioni del tempo, presti attenzione solo alla temperatura dell'aria e alle possibili precipitazioni. Ma i meteorologi citano molti altri parametri importanti e atmosferici pressione tra loro. Nel caso generale, questa è la pressione dell'atmosfera sulla superficie terrestre e tutti gli oggetti su di essa. La pressione sul corpo umano è equivalente alla pressione di un carico di 15 tonnellate. Ma non lo sentiamo, perché anche il nostro corpo ha aria.

Avrai bisogno

• barometro a mercurio o un barometro aneroide. E se hai bisogno di misurare continuamente la pressione, allora dovresti usare un barografo.

Istruzione

Mercurio, di regola, mostra la pressione atmosferica in millimetri di mercurio. Basta guardare il livello nel pallone sulla bilancia - e ora la pressione atmosferica nella tua stanza. Di norma, questo valore è 760±20 mm Hg. Se vuoi conoscere la pressione, usa un semplice sistema di traslazione: 1 mm Hg. = 133,3 Pa. Ad esempio, 760 mm Hg. \u003d 133,3 * 760 Pa \u003d 101308 Pa. Questa pressione è considerata normale al livello del mare a 15°C.

Anche prendere le letture della pressione dalla scala barografica è molto semplice. Questo dispositivo si basa sull'azione di una scatola aneroide, che è quella di cambiare. Se la pressione aumenta, le pareti di questa scatola si piegano verso l'interno; se la pressione diminuisce, le pareti si raddrizzano. L'intero sistema è collegato alla freccia e devi solo vedere quale valore mostra la freccia sulla scala del dispositivo. Non allarmarti se la bilancia è in unità come hPa: questo è un ettopascal: 1 hPa = 100 Pa. E per la traduzione in mm.rt.st. basta usare l'equazione del paragrafo precedente.

Barometro- Questo è un dispositivo di misurazione progettato per determinare la pressione dell'aria atmosferica. Oltre alle applicazioni meteorologiche, il barometro viene utilizzato per il monitoraggio ambientale (ad esempio per certificare i luoghi di lavoro) o in aviazione (per determinare l'altitudine di volo sul livello del mare).

Figura 1. Barometro aneroide

Per la prima volta il barometro fu inventato e descritto nell'opera "Opera geometrica" ​​nel 1644 da uno scienziato fiorentino Evangelista Torricelli. Era un barometro a mercurio liquido, la cui pressione era misurata dall'altezza della colonna di mercurio (liquido) in un tubo sigillato nella parte superiore e collocato in un recipiente con mercurio (liquido) all'estremità inferiore. Il giorno in cui Torricelli stava sperimentando il suo barometro a mercurio, il tempo era calmo e soleggiato e la colonna di mercurio si fermava a 760 mm. Da allora, una pressione di 760 mmHg è stata normale. I barometri a mercurio e liquidi sono i più accurati e sono ancora utilizzati nelle stazioni meteorologiche. Il loro svantaggio è la fragilità, l'insicurezza e le grandi dimensioni.

Nel 1844, l'ingegnere francese Lucien Vidi, si avvale delle ricerche di un matematico e fisico tedesco del XVII secolo. Gottfried Wilhelm Leibniz, progettò un barometro fondamentalmente nuovo, privo di liquidi, chiamato barometro aneroide (dal greco "aneros" - non contenente umidità). I barometri costruiti sulla base del barometro L. Vidi, al momento, sono i più diffusi.

In genere, barometri, a seconda del principio di funzionamento può essere a mercurio, liquido, aneroide o elettronico.

- barometro liquido- un dispositivo che sfrutta il principio del bilanciamento del peso di una colonna di liquido con la pressione atmosferica.

- barometro a mercurio- pressione atmosferica, in cui è possibile misurare l'altezza della colonna di mercurio sulla scala a fianco ad essa.

- un dispositivo, il cui principio si basa sulla modifica delle dimensioni di una scatola di metallo riempita di aria rarefatta, sotto l'azione della pressione atmosferica. Tali barometri sono affidabili e di piccole dimensioni.

- Barometro elettronico – questa specie il barometro funziona secondo il principio di convertire le dimensioni lineari di una tradizionale scatola a pressione aneroide in un segnale elettrico e di elaborare ulteriormente questo segnale da un microprocessore. Se, invece di una scatola aneroide, viene utilizzato un estensimetro, la pressione misurata viene percepita da questo elemento sensibile e viene convertita attraverso la sua deformazione in una variazione della resistenza elettrica degli estensimetri del trasduttore estensimetrico.

Tuttavia, poiché l'argomento di questo articolo è "Barometro aneroide", torniamo a questo tipo di strumenti di misura della pressione e consideriamoli più in dettaglio.

Quindi, questo è un dispositivo progettato per misurare meccanicamente la pressione atmosferica. Strutturalmente, l'aneroide è costituito da una scatola rotonda di metallo (nichel-argento o acciaio temprato) con basi ondulate (nervate), in cui, pompando aria, si crea un forte vuoto, una molla di richiamo, un meccanismo di trasmissione e un puntatore a freccia . Sotto l'influenza della pressione atmosferica: il suo aumento o diminuzione, la scatola, rispettivamente, si restringe o si distende. Allo stesso tempo, quando la scatola del soffietto viene compressa, la superficie di deflessione superiore inizia a tirare verso il basso la molla ad essa collegata e quando la pressione atmosferica diminuisce, parte in alto, al contrario, piega e spinge la molla verso l'alto. Alla molla di richiamo, tramite un meccanismo di trasmissione, è fissato un puntatore a freccia, che si muove lungo una scala tarata secondo le indicazioni di un barometro a mercurio (Figura 2). Va notato che di solito, in pratica, vengono utilizzate più scatole di cartone ondulato a pareti sottili (fino a 10 pezzi) collegate in serie con un vuoto, il che aumenta l'ampiezza del movimento dell'ago lungo la scala.

Figura 2. Progettazione del barometro aneroide.

I barometri aneroidi, per le loro ridotte dimensioni e per l'assenza di liquido nel design, sono i più comodi e portatili; sono ampiamente utilizzati nella pratica.

Sfortunatamente, i barometri sono influenzati dalla temperatura. ambiente e cambiare l'elasticità delle molle nel tempo. Pertanto, i moderni barometri aneroidi sono dotati di un termometro a forma di arco, o il cosiddetto compensatore, che ha lo scopo di correggere le letture dello strumento per la temperatura.

In generale, per ottenere il valore reale della pressione atmosferica, le letture di un barometro aneroide necessitano di varie correzioni, determinate per confronto con un barometro a mercurio. Ci sono tre correzioni agli aneroidi:

Correzione della scala: questa correzione dipende da come il barometro aneroide reagisce in modo non uniforme alle variazioni di pressione diverse aree bilancia,

Correzione della temperatura - è determinata dalla relazione tra temperatura ed elasticità della scatola ondulata aneroide e della molla,

Correzione aggiuntiva - è determinata dal cambiamento, nel tempo, dell'elasticità della scatola ondulata aneroide e della molla.

Di solito è fatto il corpo di un barometro aneroide razze pregiate legno come noce, rovere, faggio, ciliegio o mogano. Tali barometri non sono più solo strumenti per misurare la pressione atmosferica, ma oggetti interni. Tuttavia, per ridurre il costo dell'intera struttura, e renderla più pratica, il corpo aneroide può essere realizzato in plastica o metallo.

Barometri aneroidi rappresentato da modelli:

- BAMM-1 è un barometro progettato per misurare la pressione atmosferica al suolo e all'interno. È incluso nel registro statale degli strumenti di misura della Federazione Russa, quindi può essere utilizzato per l'attestazione dei luoghi di lavoro.

- L'M-67 è il barometro più preciso e senza pretese. Per le sue caratteristiche costruttive, è in grado di operare a temperature da -10 a +50°C (Figura 3).

- M-110 - barometro applicazioni industriali, iscritta all'Albo degli strumenti di misura di Stato.

- BB-0.5M - barometro domestico posizionamento a parete. Ideale per misurazioni approssimative pressione atmosferica.

- BR-52 - barometro aneroide scolastico usato come Guida allo studio e per esperimenti.

Figura 3. Barometro modello M67.

Per misurazioni più accurate o più lunghe, nonché per la verifica dei relativi strumenti presso stazioni meteorologiche, postazioni meteorologiche e laboratori, vengono utilizzati altri strumenti. Possono essere digitali o meccanici. Ad esempio, il barometro BOP-1M, essendo un barometro portatile esemplare, come strumento di misura di riferimento, è destinato alla verifica dei barometri vari disegni e strumenti per uso industriale generale che misurano la pressione atmosferica.

BRS-1M è un barometro di rete funzionante, progettato per determinare con precisione la pressione dell'aria assoluta, ha un'interfaccia digitale RS232 per il collegamento a un computer.

Il barografo meteorologico M-22A è un dispositivo progettato per determinare e registrare graficamente i valori della pressione atmosferica sia all'interno che all'esterno dei locali, per un certo periodo di tempo (Figura 4.).

Figura 4. Barografo M-22A

Il barometro digitale automatizzato MD-13 viene utilizzato nelle stazioni meteorologiche per la misurazione a lungo termine (fino a 1 mese) della pressione atmosferica con la capacità di trasferire i risultati della misurazione a un computer.

Non importa quanto leggera possa sembrare l'aria intorno a noi, non è priva di peso. In condizioni normali temperatura ambiente un metro cubo della miscela di gas che ci circonda ha una massa superiore a un chilogrammo. E data l'altezza dell'atmosfera terrestre di 118 chilometri (sebbene l'80% della sua intera massa sia concentrato nello strato inferiore di quindici chilometri), abbiamo una pressione molto significativa sulla superficie del pianeta. Circa un chilogrammo "preme" su ogni centimetro quadrato di superficie. Non così poco.

Cos'è la pressione

L'atmosfera terrestre è estremamente non statica. flussi aria calda, salendo verso l'alto, spremere masse di gas e vapore acqueo raffreddate, più dense, più vicine alla superficie. Poiché il riscaldamento di diverse parti della Terra non è lo stesso, l'innalzamento di alcune masse d'aria nella stratosfera provoca l'afflusso di altre al loro posto, dagli strati inferiori. Quindi, su un punto specifico superficie terrestre le masse d'aria sono sempre presenti in un dato momento diverse temperature, umidità e composizione, che naturalmente provoca un cambiamento costante della pressione atmosferica.

Quindi cosa misura un barometro aneroide e qual è la natura della pressione? Il fatto è che le molecole di gas sono particelle molto mobili. Sono in costante movimento caotico (è consuetudine chiamarlo "Brownian" dal nome dello scopritore di questo fenomeno).

La figura mostra un certo spazio limitato, all'interno del quale sono presenti molecole di gas. Non sono a riposo. Muovendosi, rimbalzando l'uno sull'altro, bombardano le pareti e il fondo del cilindro, il pistone. Se aumenti la temperatura all'interno del cilindro, le particelle di gas accelereranno, i loro impatti diventeranno più forti e la pressione aumenterà. Puoi comprimere il gas applicando forza al pistone - la distanza tra le molecole si ridurrà, le loro collisioni tra loro e contro le pareti del cilindro più spesso - ancora una volta un aumento della pressione.

In che cosa si misura la pressione

Nel sistema internazionale di unità, la pressione viene solitamente misurata in pascal. Un pascal è la pressione a cui uno metro quadro superficie è soggetta ad una forza di un newton.

Un pascal è una pressione abbastanza piccola, molto inferiore alla pressione sanguigna di una persona o, diciamo, alla pressione degli pneumatici delle auto. Pertanto, il specificato quantità fisica più comunemente usato con il prefisso "mega" (moltiplicare per un milione). Quindi, ad esempio, la pressione normale dell'atmosfera sulla superficie della Terra è 0,1 MPa o 100.000 Pa.

Nella tecnologia, un altro valore viene spesso utilizzato per denotare la pressione, che è più comprensibile, ovvero chilogrammi di forza per centimetro quadrato. In nome di questo valore, anche il significato in esso contenuto è abbastanza leggibile: quanti chilogrammi premono su un centimetro quadrato di superficie.

I primi dispositivi per misurare la pressione (prima dell'invenzione del barometro aneroide) erano strumenti che utilizzavano il peso del mercurio. Pertanto, un'altra unità di misura che è stata utilizzata con successo finora sono i millimetri di mercurio.

Dispositivi di misurazione della pressione

La pressione è vera e relativa (eccessiva). Un barometro aneroide viene utilizzato per misurare la pressione reale. Sovrapressione(questo è ciò che interessa agli automobilisti che misurano la pressione dei pneumatici) mostra quanto la pressione nella nave supera la pressione dell'aria circostante ed è relativamente facile da misurare. dispositivo meccanico confronta la pressione interna ed esterna. La vera pressione è più difficile da misurare, poiché può essere confrontata solo con il vuoto profondo. I primi dispositivi di questo tipo furono i barometri a mercurio. Un tubo di vetro lungo circa un metro fu riempito di mercurio, capovolto in un recipiente contenente lo stesso mercurio.

Il metallo liquido si è spostato verso il basso sotto il proprio peso, sopra di esso si è formato un vuoto, la pressione è stata misurata dalla differenza dei livelli di mercurio nel recipiente e nel tubo di vetro. La pressione normale è di 760 mm Hg.

Ovviamente, l'uso di un tale dispositivo non è sempre conveniente a causa del suo ingombro, ed anche per la tossicità dei vapori di mercurio. Un'eccellente invenzione fu il barometro aneroide meteorologico, in cui meccanismo speciale"confronta" la pressione atmosferica con lo zero (vuoto profondo), che viene creato in uno speciale recipiente metallico sigillato.

BAMM

Barometro meteorologico a membrana aneroide: ecco come viene decifrato il nome del dispositivo più comune per misurare la pressione nel mondo. Il dispositivo è costituito da diverse camere a membrana assemblate in un pacchetto. L'aria è stata pompata fuori da loro.

Poiché la pressione all'interno delle camere è zero, la pressione atmosferica, cambiando, le comprime o viceversa, consente loro di espandersi a causa dell'elasticità del metallo. Le misurazioni più piccole dello spessore delle membrane sono catturate da una freccia sensibile. Il barometro aneroide BAMM, a differenza dell'antica controparte a mercurio, è completamente sicuro e molto più comodo da usare.

Egli stesso un meteorologo

Persone che soffrono di alto o basso pressione sanguigna, pazienti ipertesi, altri cittadini meteorologicamente dipendenti, nonché dilettanti pesca più spesso interessato alla pressione atmosferica. Le informazioni provenienti dai media lo sono carattere generale, quindi è molto meglio avere il tuo barometro aneroide, il cui prezzo è di 5-7 mila rubli. Un tale barometro, di regola, si trova in un luogo ben visibile nell'appartamento. Sta benissimo sulla parete dell'ufficio del cacciatore o del pescatore tra i trofei.

Oltre al sistema "aneroide", attualmente ampiamente utilizzato opzioni elettroniche usando l'effetto piezo. Il prezzo di un tale dispositivo è inferiore di un ordine di grandezza (può costare meno di mille rubli). È più comodo da trasportare in uno zaino, la scatola da pesca è una vera stazione meteorologica in tasca.