Atmosferos slėgio pokyčių stebėjimai dažniausiai atliekami naudojant gyvsidabrio barometrą. Jo prietaiso veikimo principą galima trumpai apibūdinti taip: Apie 90 cm ilgio stiklinis vamzdis su vienu uždaru ir vienu atviru galu yra pilnai pripildytas gyvsidabrio. Atviras vamzdžio galas nuleidžiamas į mažą atvirą indą, iš dalies užpildytą gyvsidabriu. Prieš panardinant į indą, kad gyvsidabris neištekėtų, vamzdelio galas uždaromas bent pirštu. Nuėmus pirštą gyvsidabrio lygis vamzdyje šiek tiek sumažės ir nusistovi maždaug 76 cm aukštyje.

gyvsidabrio barometras

Vamzdyje virš gyvsidabrio susidaro tuštuma, todėl vamzdžio viduje virš gyvsidabrio nebus jaučiamas slėgis. Kadangi atmosferos slėgis veikia laisvą gyvsidabrio paviršių inde, akivaizdu, kad gyvsidabrio stulpelio svoris virš jo laisvo paviršiaus puodelyje subalansuoja virš jo esančio oro stulpelio svorį, t.y. turi būti lygus gyvsidabrio stulpelio svoriui. šis oro stulpelis.Todėl gyvsidabrio stulpelio ilgis vamzdyje bet kuriuo metu rodo atmosferos slėgį. Jis matuojamas naudojant centimetro skalę, esančią išilgai stiklo vamzdžio.

Tiesioginis barometro rodmuo rodo gyvsidabrio stulpelio ilgį, kurio svoris subalansuoja oro stulpelio svorį virš barometro. Gyvsidabrio stulpelio ilgis taip pat priklauso nuo temperatūros, kuri in Šis momentas turi barometrą. Kad skirtingų stočių stebėjimus būtų galima palyginti tarpusavyje, į barometro rodmenis įvedama vamzdžio, gyvsidabrio ir skalės šiluminio plėtimosi korekcija, o standartine temperatūra laikoma 0 ° C.

Gyvsidabrio stulpelio svoris priklauso ir nuo gravitacijos jėgos tam tikroje vietoje. Todėl barometro rodmenyse įvedama antra korekcija. Taip pataisyta vertė atitinka slėgį, kuris būtų stebimas stotyje, kai gravitacija lygi normaliajai gravitacijai 45° šiaurės platumos.

Net ir su dauguma rūpestinga gamyba barometrai, negalima išvengti nedidelių netikslumų, todėl barometro rodmenys turi būti pataisyti dėl atskirų prietaiso klaidų. Kai barometro rodmenys koreguojami pagal instrumentinę korekciją, šiluminio plėtimosi korekciją ir vietinę gravitaciją, gauname tikrąjį slėgį gyvsidabrio puodelio lygyje.

Be to, reikia atsižvelgti į tai, kad didėjant aukščiui atmosferos slėgis greitai mažėja. Todėl norint palyginti skirtingų stočių stebėjimų rezultatus, taip pat būtina įvesti pataisą, kuri sumažina slėgį tam tikros stoties aukštyje iki slėgio jūros lygyje. Atlikus visus šiuos pataisymus, kiekvienos meteorologijos stoties praneštas slėgis atitinka slėgį, kuris būtų stebimas tiksliu barometru, esančiu jūros lygyje, esant 0 °C, ir gravitaciją, lygią normaliai gravitacijai esant 45 ° platumos. N.

Barometrai gali būti aneroidiniai ir gyvsidabrio. Žodis „aneroidas“ reiškia „be skysčio“. Tokio barometro veikimo principas yra gana paprastas: dėl atmosferos slėgio pokyčių keičiasi aneroido geometriniai matmenys, todėl skalėje esanti rodyklė juda. Tokiuose barometruose nėra pavojingų elementų, todėl jie tinkami naudoti žygyje pėsčiomis.

Be aneroido, yra ir prietaisų, kuriuose atmosferos slėgiui matuoti naudojamas gyvsidabris. Veikiant atmosferos slėgiui, pasikeičia gyvsidabrio stulpelio aukštis. Šių barometrų rodmenys yra tikslesni, tokie prietaisai naudojami meteorologijos stotyse. Gyvsidabris ir jo garai yra pavojingi žmonėms, todėl tokie prietaisai nenaudojami sąlygomis.

Parduodant galite rasti elektroninių barometrų, kaip taisyklė, jie yra namų oro stočių dalis. Tokie sudėtingi prietaisai taip pat matuoja daugybę kitų dydžių (pavyzdžiui, oro temperatūrą ir drėgmę) ir leidžia gana tiksliai numatyti artimiausios ateities orus. Skaitmeniniai įrenginiai yra mažiau jautrūs drebėjimui, todėl jie tinka kelionėms jūra.

Naudojant barometrą

Aneroidinį barometrą lengva naudoti. Reikia pažiūrėti, į kokią reikšmę rodo įrenginio rodyklė. Barometro skalėje yra zonos, kurios žymimos „sausa“, „giedra“, „kintama“, „lietus“, „audra“, taip pat skyriai, nurodantys absoliučiąsias vertes. Jei slėgis mažės, numatomi krituliai, jei kils – bus giedras. Paprastai barometre yra dvi rodyklės - viena yra judama, ji yra prijungta prie aneroidinės dėžutės, o antroji - pasukama. Jei jis derinamas su rodykle, rodančia atmosferos slėgio reikšmę, po kurio laiko galite stebėti, kuria kryptimi judama rodyklė nukryps.

Normalus atmosferos slėgis yra 760 mm Hg. Art. esant 15°C oro temperatūrai vadinamajame jūros lygyje. Namų barometrai gali išmatuoti jo vertę 700-800 mm Hg diapazone. Art. ne didesniame kaip 300 m virš jūros lygio aukštyje. Slėgio kritimas reiškia, kad pablogėja oro sąlygos, artėja lietus ar sninga. Žemo slėgio zonos vadinamos ciklonais. Anticiklonai yra sritys su aukštas kraujo spaudimas, jų požiūris reiškia prasidėjusį gerą orą. Barometras koreguojamas, jei jo rodmenys skiriasi nuo vietinės meteorologijos stoties rodmenų daugiau nei 8 mm Hg. Art. Šiems tikslams yra numatytas reguliavimo varžtas, esantis korpuso gale. Nustatydami jį turite pasukti ne didesniu kaip 45 laipsnių kampu.

Tikrai beveik kasdien žiūrėdamas ar klausydamasis orų prognozių atkreipiate dėmesį tik į oro temperatūrą ir galimus kritulius. Tačiau sinoptikai mini keletą kitų svarbių parametrų ir atmosferos spaudimas tarp jų. Bendru atveju tai yra atmosferos slėgis žemės paviršiuje ir visų jame esančių objektų slėgis. Slėgis žmogaus organizmui prilygsta 15 tonų krovinio slėgiui. Bet mes to nejaučiame, nes mūsų kūnas taip pat turi oro.

Jums reikės

• gyvsidabrio barometras arba aneroidinis barometras. Ir jei jums reikia nuolat matuoti slėgio rodmenis, turėtumėte naudoti barografą.

Instrukcija

Gyvsidabris, kaip taisyklė, rodo atmosferos slėgį gyvsidabrio milimetrais. Tiesiog pažiūrėkite į skalės lygį kolboje, o dabar į atmosferos slėgį jūsų kambaryje. Paprastai ši vertė yra 760±20 mm Hg. Jei norite sužinoti slėgį, naudokite paprastą vertimo sistemą: 1 mm Hg. = 133,3 Pa. Pavyzdžiui, 760 mm Hg. \u003d 133,3 * 760 Pa \u003d 101308 Pa. Šis slėgis laikomas normaliu jūros lygyje 15°C temperatūroje.

Paimti slėgio rodmenis iš barografo skalės taip pat labai paprasta. Šis įrenginys yra pagrįstas aneroidinės dėžutės veikimu, kurį reikia pakeisti. Jei slėgis pakyla, šios dėžutės sienelės įlinksta į vidų, jei slėgis mažėja, sienos ištiesina. Visa ši sistema yra prijungta prie rodyklės, ir jums tereikia pamatyti, kokią reikšmę rodyklė rodo įrenginio skalėje. Neišsigąskite, jei skalė yra tokiais vienetais kaip hPa – tai yra hektopaskalis: 1 hPa = 100 Pa. Ir vertimui į labiau pažįstamą mm.rt.st. tiesiog naudokite ankstesnio taško lygtį.

Barometras- Tai matavimo prietaisas, skirtas atmosferos oro slėgiui nustatyti. Be meteorologinių programų, barometras naudojamas aplinkos stebėjimui (pavyzdžiui, darbo vietoms sertifikuoti) arba aviacijoje (skrydžio aukščiui virš jūros lygio nustatyti).

1 pav. Aneroidinis barometras

Pirmą kartą barometrą išrado ir 1644 m. veikale „Opera geometrica“ aprašė mokslininkė iš Florencijos (Italija) Evangelista Torricelli. Tai buvo skysto gyvsidabrio barometras, kurio slėgis buvo matuojamas gyvsidabrio (skysčio) kolonėlės aukščiu viršuje sandariai uždarytame vamzdelyje ir patalpintame į indą su gyvsidabriu (skysčiu) apačioje. Tą dieną, kai Torricelli eksperimentavo su gyvsidabrio barometru, oras buvo ramus ir saulėtas, o gyvsidabrio stulpelis sustojo ties 760 mm. Nuo tada 760 mmHg slėgis buvo normalus. Gyvsidabrio ir skysčių barometrai yra tiksliausi ir vis dar naudojami meteorologijos stotyse. Jų trūkumas yra trapumas, nesaugumas ir didelis dydis.

1844 m. prancūzų inžinierius Lucienas Vidi, naudodamasis XVII amžiaus vokiečių matematiko ir fiziko tyrimais. Gottfriedas Wilhelmas Leibnicas sukūrė iš esmės naują, be skysčių barometrą, kuris buvo vadinamas aneroidiniu barometru (iš graikų „aneros“ – neturintis drėgmės). L. Vidi barometro pagrindu pastatyti barometrai šiuo metu yra labiausiai paplitę.

Apskritai, barometrai, priklausomai nuo veikimo principo gali būti gyvsidabris, skystis, aneroidinis arba elektroninis.

- skysčio barometras- prietaisas, kuriame naudojamas skysčio stulpelio svorio subalansavimo su atmosferos slėgiu principas.

- gyvsidabrio barometras- atmosferos slėgis, kuriame, šalia pritvirtintoje skalėje galite išmatuoti gyvsidabrio stulpelio aukštį.

- prietaisas, kurio principas pagrįstas metalinės dėžės, užpildytos retinto oro, matmenų keitimu, veikiant atmosferos slėgiui. Tokie barometrai yra patikimi ir mažo dydžio.

- Elektroninis barometras – ši rūšis barometras veikia tradicinės aneroidinės slėgio dėžutės linijinių matmenų konvertavimo į elektrinį signalą ir toliau apdoroja šį signalą mikroprocesoriumi principu. Jei vietoj aneroidinės dėžutės naudojamas įtempio matuoklis, išmatuotas slėgis yra suvokiamas šio jautraus elemento, per jo deformaciją paverčiamas įtempio matuoklio keitiklio įtempio matuoklių elektrinės varžos pokyčiu.

Tačiau kadangi šio straipsnio tema yra „Aneroid Barometer“, grįžkime prie tokio tipo slėgio matavimo prietaisų ir apsvarstykime juos išsamiau.

Taigi, tai prietaisas, skirtas mechaniškai matuoti atmosferos slėgį. Struktūriškai aneroidas susideda iš apvalios metalinės (nikelio-sidabro arba grūdinto plieno) dėžutės su gofruotomis (ruožuotomis) bazėmis, kuriose sukuriamas stiprus vakuumas išpumpuojant orą, grįžtamoji spyruoklė, perdavimo mechanizmas ir rodyklės rodyklė. Veikiant atmosferos slėgiui: jo padidėjimui arba sumažėjimui, dėžė atitinkamai susitraukia arba išsilenkia. Tuo pačiu metu, kai dumplių dėžė suspaudžiama, viršutinis nukreipiamasis paviršius pradeda traukti prie jo pritvirtintą spyruoklę žemyn, o kai atmosferos slėgis mažėja, viršutinė dalis, priešingai, lenkia ir stumia spyruoklę aukštyn. Prie grįžtamosios spyruoklės perdavimo mechanizmu pritvirtinama rodyklė, kuri juda pagal gyvsidabrio barometro rodmenis kalibruotą skalę (2 pav.). Atkreiptinas dėmesys, kad dažniausiai praktikoje naudojamos kelios (iki 10 vnt.) nuosekliai sujungtos plonasienės gofruotos dėžutės su vakuumu, o tai padidina adatos judėjimo išilgai skalės amplitudę.

2 pav. Aneroido barometro konstrukcija.

Aneroidiniai barometrai dėl mažo dydžio ir dėl to, kad konstrukcijoje nėra skysčio, yra patogiausi ir nešiojami; jie plačiai naudojami praktikoje.

Deja, barometrus veikia temperatūra. aplinką ir spyruoklių elastingumo pokyčius laikui bėgant. Todėl šiuolaikiniuose aneroidiniuose barometruose yra įrengtas lanko formos termometras arba vadinamasis kompensatorius, skirtas prietaiso rodmenims koreguoti pagal temperatūrą.

Apskritai, norint gauti tikrąją atmosferos slėgio vertę, aneroidinio barometro rodmenis reikia koreguoti įvairiais būdais, lyginant juos su gyvsidabrio barometru. Yra trys aneroidų pataisymai:

Skalės korekcija – ši korekcija priklauso nuo to, kaip netolygiai aneroidinis barometras reaguoja į slėgio pokyčius skirtingų sričių svarstyklės,

Temperatūros korekcija - nustatoma pagal santykį tarp aneroidinės gofruotos dėžutės ir spyruoklės temperatūros ir elastingumo,

Papildoma korekcija – nustatoma laikui bėgant pasikeitus aneroidinės gofruotosios dėžutės ir spyruoklės elastingumui.

Aneroidinio barometro korpusas dažniausiai pagamintas iš vertingų veislių mediena, tokia kaip riešutmedis, ąžuolas, bukas, vyšnia ar raudonmedis. Tokie barometrai jau ne tik atmosferos slėgio matavimo prietaisai, bet ir interjero daiktai. Tačiau norint sumažinti visos konstrukcijos kainą ir padaryti ją praktiškesnę, aneroidinis korpusas gali būti pagamintas iš plastiko arba metalo.

Aneroidiniai barometrai atstovauja modeliai:

- BAMM-1 yra barometras, skirtas matuoti atmosferos slėgį žemėje ir patalpose. Jis įtrauktas į Rusijos Federacijos valstybinį matavimo priemonių registrą, todėl gali būti naudojamas darbo vietų atestavimui.

- M-67 yra tiksliausias ir nepretenzingas barometras. Dėl savo konstrukcinių savybių jis gali veikti nuo -10 iki +50 ° C temperatūroje (3 pav.).

- M-110 - barometras pramoninis pritaikymas, įrašytas į Valstybinį matavimo priemonių registrą.

- BB-0.5M - buitinis barometras sienų išdėstymas. Idealiai tinka apytiksliems matavimams Atmosferos slėgis.

- BR-52 - mokyklinis aneroidinis barometras, naudojamas kaip studijų vadovas ir eksperimentams.

3 pav. M67 modelio barometras.

Tikslesniems ar ilgesniems matavimams, taip pat susijusių prietaisų patikrinimui meteorologijos stotyse, meteorologijos postuose ir laboratorijose naudojami kiti prietaisai. Jie gali būti skaitmeniniai arba mechaniniai. Pavyzdžiui, BOP-1M barometras, kaip pavyzdinis nešiojamasis barometras, kaip etaloninė matavimo priemonė, yra skirtas barometrų tikrinimui. įvairaus dizaino ir bendros pramonės paskirties prietaisai, matuojantys atmosferos slėgį.

BRS-1M yra veikiantis tinklo barometras, skirtas tiksliai nustatyti absoliutų oro slėgį, turi skaitmeninę RS232 sąsają, skirtą prisijungti prie kompiuterio.

Meteorologinis barografas M-22A yra prietaisas, skirtas tam tikrą laiką nustatyti ir grafiškai fiksuoti atmosferos slėgio reikšmes tiek patalpose, tiek už jos ribų (4 pav.).

4 pav. M-22A barografas

Automatinis skaitmeninis barometras MD-13 naudojamas meteorologijos stotyse ilgalaikiam (iki 1 mėnesio) atmosferos slėgio matavimui su galimybe perkelti matavimo rezultatus į kompiuterį.

Kad ir koks lengvas atrodytų mus supantis oras, jis nėra nesvarus. Esant normaliai kambario temperatūra vieno kubinio metro mus supančio dujų mišinio masė yra didesnė nei kilogramas. O atsižvelgiant į 118 kilometrų žemės atmosferos aukštį (nors 80 % visos jos masės sutelkta penkiolikos kilometrų žemesniame sluoksnyje), planetos paviršiuje turime labai didelį slėgį. Kiekvieną kvadratinį paviršiaus centimetrą „spaudžia“ maždaug vienas kilogramas. Ne taip ir mažai.

Kas yra spaudimas

Žemės atmosfera yra labai nestatiška. srautai šiltas oras, kylant aukštyn, išspausti atvėsusias, tankesnes, dujų ir vandens garų mases arčiau paviršiaus. Kadangi skirtingų Žemės dalių įkaitimas nėra vienodas, vienų oro masių kilimas į stratosferą sukelia kitų antplūdį jų vietoje, iš žemesnių sluoksnių. Taigi, per konkretų tašką žemės paviršiaus oro masės visada yra tam tikru metu skirtingos temperatūros, drėgmė ir sudėtis, dėl kurios natūraliai nuolat keičiasi atmosferos slėgis.

Taigi, ką matuoja aneroidinis barometras ir koks yra slėgio pobūdis? Reikalas tas, kad dujų molekulės yra labai judrios dalelės. Jie yra nuolatiniame chaotiškame judėjime (įprasta vadinti „Brownian“ pagal šio reiškinio atradėjo vardą).

Paveikslėlyje parodyta tam tikra ribota erdvė, kurios viduje yra dujų molekulės. Jie nėra ramybės būsenoje. Judėdami, atšokdami vienas nuo kito, jie bombarduoja cilindro sieneles ir dugną, stūmoklį. Jei padidinsite temperatūrą baliono viduje, dujų dalelės įsibėgės, jų smūgiai sustiprės – padidės slėgis. Suspausti dujas galite paspaudę stūmoklį – atstumas tarp molekulių sumažės, jų susidūrimai tiek tarpusavyje, tiek į cilindro sieneles dažniau – vėl padidės slėgis.

Kuo matuojamas slėgis

Tarptautinėje vienetų sistemoje slėgis dažniausiai matuojamas paskaliais. Vienas paskalis yra slėgis, kuriam esant kvadratinis metras paviršių veikia vieno niutono jėga.

Vienas paskalis yra gana mažas slėgis, daug mažesnis nei žmogaus kraujospūdis arba, tarkime, automobilio padangų slėgis. Todėl, fizinis kiekis dažniau vartojamas su priešdėliu „mega“ (dauginama iš milijono). Taigi, pavyzdžiui, normalus atmosferos slėgis Žemės paviršiuje yra 0,1 MPa arba 100 000 Pa.

Technologijoje slėgiui žymėti dažnai naudojama kita reikšmė, kuri yra labiau suprantama, ty jėgos kilogramai kvadratiniam centimetrui. Šios reikšmės pavadinime gana įskaitoma ir joje esanti reikšmė – kiek kilogramų spaudžia vieną kvadratinį centimetrą paviršiaus.

Ankstyviausi slėgio matavimo prietaisai (iki aneroidinio barometro išradimo) buvo prietaisai, naudojantys gyvsidabrio svorį. Todėl dar vienas iki šiol sėkmingai naudojamas matavimo vienetas – gyvsidabrio milimetrai.

Slėgio matavimo prietaisai

Spaudimas yra tikras ir santykinis (per didelis). Tikram slėgiui matuoti naudojamas aneroidinis barometras. Perteklinis slėgis(tuo domisi padangų slėgį matuojantys vairuotojai) parodo kiek slėgis inde viršija aplinkinio oro slėgį, o išmatuoti yra gana paprasta. mechaninis įrenginys lygina slėgį viduje ir išorėje. Tikrąjį slėgį išmatuoti sunkiau, nes jį galima palyginti tik su giliu vakuumu. Pirmieji tokio tipo prietaisai buvo gyvsidabrio barometrai. Maždaug metro ilgio stiklinis vamzdis buvo pripildytas gyvsidabrio, paverstas į indą, kuriame buvo tas pats gyvsidabris.

Skystas metalas pagal savo svorį judėjo žemyn, virš jo susidarė vakuumas, slėgis matuojamas gyvsidabrio lygių skirtumu inde ir stikliniame vamzdyje. Normalus slėgis yra 760 mm Hg.

Akivaizdu, kad naudoti tokį prietaisą ne visada patogu dėl jo stambumo, taip pat dėl ​​gyvsidabrio garų toksiškumo. Puikus išradimas buvo meteorologinis aneroidinis barometras, kuriame specialus mechanizmas„lygina“ atmosferos slėgį su nuliu (gilus vakuumas), kuris sukuriamas specialiame sandariame metaliniame inde.

BAMM

Aneroidinės membranos meteorologinis barometras – taip iššifruojamas pasaulyje labiausiai paplitusio slėgio matavimo prietaiso pavadinimas. Prietaisas susideda iš kelių membraninių kamerų, sumontuotų pakuotėje. Iš jų buvo išpumpuotas oras.

Kadangi slėgis kamerų viduje lygus nuliui, atmosferos slėgis, besikeičiantis, jas suspaudžia, arba atvirkščiai – leidžia plėstis dėl metalo elastingumo. Mažiausi membranų storio matavimai užfiksuoti jautria rodykle. Aneroidinis barometras BAMM, skirtingai nei senovinis gyvsidabrio atitikmuo, yra visiškai saugus ir daug patogesnis naudoti.

Pats meteorologas

Žmonės, kenčiantys nuo aukšto ar žemo kraujo spaudimas, hipertenzija sergantys pacientai, kiti nuo oro priklausomi piliečiai, taip pat mėgėjai žvejyba dažniausiai domisi atmosferos slėgiu. Informacija iš žiniasklaidos yra bendras charakteris, todėl daug geriau turėti savo aneroidinį barometrą, kurio kaina 5-7 tūkst. Toks barometras, kaip taisyklė, yra gerai matomoje buto vietoje. Puikiai atrodo ant sienos medžiotojo ar žvejo kabinete tarp trofėjų.

Be „aneroidinės“ sistemos, šiuo metu plačiai naudojamos elektroninės galimybės naudojant pjezo efektą. Tokio prietaiso kaina yra daug mažesnė (gali kainuoti mažiau nei tūkstantį rublių). Patogiau nešiotis kuprinėje, žvejybos dėžė – tikra orų stotis kišenėje.