Что такое ртутный барометр

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления

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:

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.

Читать еще: Как стать гипнотизером

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.

БАРОМЕТР

БАРОМЕТР, прибор для измерения давления атмосферного воздуха. Давление есть сила, действующая на единицу площади поверхности. Земная атмосфера, простирающаяся на сотни километров вверх, оказывает давление на поверхность Земли; барометр и служит для измерения этого давления. Атмосферное, или барометрическое, давление измеряется в миллиметрах ртутного столба и в паскалях (см. ниже).

Изменения атмосферного давления, как правило, бывают связаны с изменениями погодных условий. Давление обычно падает перед ненастьем, а его повышение предвещает хорошую погоду. Отмечая на карте изменения давления, можно определять направление ветров и перемещение циклонов. Линии равного давления называются изобарами от греч. isos (равный) и baros (тяжесть). Барометры были приспособлены для измерения высоты, так как давление атмосферного воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Такими приборами (альтиметрами) оборудуются самолеты, их берут с собой альпинисты.

Существуют два основных типа барометров – ртутный и анероид. Ртутный барометр более точен и надежен, чем анероид. Анероид же более компактен и удобен, его можно сделать карманным.

Ртутный барометр.

Ртутный барометр показывает атмосферное давление как высоту ртутного столба, которую можно измерить по прикрепленной рядом шкале. В простейшем виде (рис. 1) он представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку длиной ок. 80 см, запаянную на одном конце и открытую с другого, погруженную открытым концом в чашку (иногда называемую цистерной) со ртутью. В барометрической трубке нет воздуха, и пространство в ее верхней части называется торричеллиевой пустотой.

Чтобы сделать ртутный барометр, нужно сначала наполнить трубку ртутью. Затем, закрыв открытый конец трубки, погрузить его в ртуть, находящуюся в чашке. Стоит отнять преграду с погруженного конца трубки, как ртуть в трубке опустится настолько, что давление ее столба уравновесится атмосферным давлением, действующим на поверхность ртути в чашке. После этого атмосферное давление можно измерить как высоту h столба ртути, который оно уравновешивает. При изменении атмосферного давления высота столба будет изменяться. Среднее атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. (1 мм рт.ст. = 133,3 Па).

Читать еще: Протеин это химия

Анероид.

В анероиде (рис. 2) 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.

Кедроливанский В.Н., Стернзат М.С. Метеорологические приборы. Л., 1953
Гаевский Н.А. Техника измерений давления. М., 1970
Осадчий Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин. М., 1979
Федяков Е.М. и др. Измерения переменных давлений. М., 1982

Ртутные барометры: устройство и принцип работы

Барометр – это специальный прибор для того, чтобы измерять атмосферное давление. Эти устройства могут быть жидкостными, механическими и электронными. К механическим относится барометр-анероид, слово «анероид» с греческого языка можно перевести как «без воды». Ртутным барометром принято называть прибор с жидкостью, в котором давление атмосферы определяется высотой столбика ртути в трубке, которая запаяна сверху, а ее открытый конец погружен в емкость со ртутью.

Кто изобрел?

Принято считать, что ртутный барометр сконструировал в 1644 г. молодой итальянский физик и по совместительству математик – Эванджелиста Торричелли. Он являлся учеником великого ученого Галилео Галилея и внес большой вклад в такие науки, как математика, механика, гидравлика, оптика. Но в историю физики он вошел как человек, который впервые доказал наличие давления атмосферы, а также собрал первый в мире барометр.

До середины 17 века было принято считать верным утверждение древнегреческого философа и ученого Аристотеля, что жидкость, присутствующая в насосе, движется за поршнем, потому что «природа не терпит пустоты». Но при возведении фонтанов в городе Флоренция оказалось, что вода в насосах не может подняться выше 33–34 футов. Архитекторы попросили помощи у старика Галилея, а он поручил разобраться с этим ученикам Вивиани, Торричелли, которые поняли, что высота поднятия жидкого вещества за цилиндрической деталью будет тем меньше, чем больше его плотность.

В 1643 г. Эванджелиста Торричелли, делая опыты, сделал вывод, что пространство надо ртутью в трубке пусто, а жидкая ртуть не выливается назад в сосуд, так как воздух атмосферы производит давление на ее поверхность, следовательно, он имеет вес.

Читать еще: Кто такие глобалисты

Изобретенный ученым Италии ртутный барометр (вместе с другими его открытиями) был описан в работе Opera geometrica.

Устройство

Простой ртутный барометр представляет собой трубку из стекла длиной около 80 см и диаметром 3 мм, запаянную с одного конца и открытую с другого. Внутри нее находится ртуть. Открытый конец вертикально расположенной трубки погружается в чашу со ртутью, поэтому прибор часто называют чашечным барометром. В такой стеклянной емкости отсутствует воздух, а пространство в ее верхней части, насыщенное ртутными парами, именуется торричеллиевой пустотой (естественно, от фамилии изобретателя). К трубке из стекла прикреплена шкала с делениями для того, чтобы вести отсчет высоты столбика ртути.

Принцип работы

Высота ртутного столбика в трубке из стекла показывает атмосферное давление. Когда оно изменяется, ртуть в стеклянной емкости под давлением воздуха поднимается или опускается, небольших размеров поплавок указывает движение массы ртути. Он замирает на отметке, которая указывает уровень жидкости в миллиметрах. Нормой принято считать давление 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.).

Если показания выше этой цифры, то, значит, происходит повышение давления атмосферы, а результат меньше нормы означает его понижение.

Как используют?

Существует следующий порядок, как измерить давление атмосферы барометром с ртутью:

перед тем как приступить к отсчету, рекомендуется постучать пальцем по стеклянной трубке прибора так, чтобы слева и справа от мениска (искривленной поверхности жидкости) появились треугольные просветы;
вращая ручку настройки, надо подвести вспомогательную шкалу сверху до касания ее срезов вершины поверхности ртути в трубке;
произвести измерение давления атмосферы с точностью до 0,1 деления шкалы.

Снижение показателей атмосферного давления указывает на ухудшение погоды, повышение – на улучшение. Если давление внезапно падает, это предвещает грозу или шторм. Стабильные показатели указывают на прекращение осадков, ослабление ветров и улучшение погоды. В зимний период высокое атмосферное давление предсказывает заморозки, низкое – потепление и дождь; летом высокие показатели предвещают жару, а низкие – прохладу и ненастье.

Ртутные чашечные барометры крайне редко используются в быту, так как ртуть – это опасный яд для организма человека, а конструкция прибора слишком громоздка. Такой вид барометра применяется, как правило, в лабораториях, на научных метеорологических станциях, в промышленности в связи с тем, что он точнее любых других типов барометров.

Принцип работы ртутного барометра смотрите далее.