Ilmanpaine

VesibarometritMuokkaa

Käsite, jonka mukaan ilmanpaineen aleneminen ennustaa myrskyisen sään, on Lucien Vidin esittämä, antaa teoreettisen perustan sääennusteelle, jota kutsutaan ”säälasiksi” tai ”Goethe-barometriksi” (nimetty Johann Wolfgang von Goethe, tunnettu saksalainen kirjailija ja polymaatti, joka on kehittänyt yksinkertaisen mutta tehokkaan sääpallometrin käyttäen Torricellin kehittämiä periaatteita. varhaisen sään lasit – lasipuhaltimet Liègessä, Belgiassa.

Sääpallobarometri koostuu lasiastiasta, jossa on suljettu runko, puoliksi täytetty vedellä. Kapea nokka liittyy kehoon vedenpinnan alapuolella kapea nokka on avoin ilmakehälle. Kun ilmanpaine on matalampi kuin se oli, a t kun ruumis suljettiin, nokan vesitaso nousee kehon vesitason yläpuolelle; kun ilmanpaine on korkeampi, nokan vesitaso putoaa kehon vesitason alapuolelle. Tämän tyyppisen barometrin muunnelma voidaan tehdä helposti kotona.

Elohopean barometritMuokkaa

Elohopeaparometrissä on pystysuora lasiputki, joka on suljettu ylhäältä istuen avoimessa elohopeaa sisältävässä altaassa. pohjalla. Elohopea putkessa sopeutuu, kunnes sen paino tasapainottaa säiliöön kohdistuvaa ilmavoimaa. Korkea ilmanpaine asettaa enemmän voimaa säiliöön pakottaen elohopean korkeammalle pylvääseen. Matalan paineen ansiosta elohopea putoaa alemmalle tasolle pylväässä laskemalla säiliöön kohdistettua voimaa. Koska korkeammat lämpötilat laitteen ympärillä vähentävät elohopean tiheyttä, elohopean korkeuden lukemisen asteikko säädetään kompensoimaan tämä vaikutus. Putken on oltava vähintään yhtä pitkä kuin elohopeaan kastuva määrä + pään tila + pylvään enimmäispituus.

Torricelli dokumentoi, että elohopean korkeus barometrissa muuttui hieman kussakin päivänä ja päätyi siihen, että tämä johtui ilmakehän muuttuvasta paineesta. Hän kirjoitti: ”Elämme upotettuna alkuilman valtameren pohjaan, jonka kiistattomilla kokeilla tiedetään olevan painoa”. Torricellin innoittamana Otto von Guericke totesi 5. joulukuuta 1660, että ilmanpaine oli epätavallisen matala ja ennusti myrskyn, joka tapahtui seuraavana päivänä.

Elohopean barometrin rakenne antaa ilmakehän paineen ilmaista tuumaa tai millimetriä elohopeaa (mmHg). torr määriteltiin alun perin arvoksi 1 mmHg. Paine ilmoitetaan elohopean korkeuden tasona pystysuorassa pylväässä. Tyypillisesti ilmakehän paine mitataan välillä 670 mm – 31,5 tuumaa (Hg). Yksi ilmakehä (1 atm) vastaa 29,92 tuumaa (760 mm) elohopeaa.

Suunnittelumuutokset, jotka tekevät laitteesta herkempiä, helpommin luettavia ja helpompia kuljettaa, johtivat vaihteluihin, kuten altaan, sifonin, pyörän, säiliön, Fortinin, moninkertaiset taitetut, stereometriset ja tasapainotetut barometrit.

5. kesäkuuta 2007 annettiin Euroopan unionin direktiivi elohopean myynnin rajoittamiseksi, mikä lopetti tehokkaasti uusien elohopeaparometrien tuotannon tai olemassa olevien korjaamisen. Eurooppa.

Fitzroy-barometriMuokkaa

Fitzroy-barometrit yhdistävät vakiomaisen elohopeaparometrin lämpömittariin sekä oppaan paineenmuutosten tulkinnasta.

Fortin barometerEdit

Fortin-barometrit käyttävät muuttuvan siirtymän elohopeasäiliötä, joka on yleensä rakennettu peukaloruuvilla painamalla nahkainen kalvopohja (V kaaviossa). Tämä kompensoi elohopean siirtymisen pylvääseen vaihtelevalla paineella. Fortin-barometrin käyttämiseksi elohopean taso asetetaan nollaan sormiruuvilla, jotta norsunluuosoitin (O kaaviossa) koskettaa vain elohopean pintaa. Sitten paine luetaan pylväästä säätämällä vernier-asteikkoa niin, että elohopea koskettaa vain näkölinjaa Z: ssä. Joissakin malleissa käytetään myös venttiiliä säiliön sulkemiseen, jolloin elohopeapylväs pakotetaan kolonnin yläosaan kuljetusta varten . Tämä estää vesipisaran vaurioitumisen kolonnissa kuljetuksen aikana.

SympiesometerEdit

Sympiesometer on kompakti ja kevyt ilmapuntari, jota käytettiin laivoilla laajalti 1800-luvun alussa. Tämän barometrin herkkyyttä käytettiin myös korkeuden mittaamiseen.

Sympiesometreillä on kaksi osaa. Yksi on perinteinen elohopealämpömittari, jota tarvitaan laskemaan barometrin nesteen laajeneminen tai supistuminen. Toinen on barometri, joka koostuu alaosassa avoimesta ja ylhäältä suljetusta J-muotoisesta putkesta, jossa on pienet säiliöt putken molemmissa päissä.

Pyörän barometritEdit

Pyörän barometrissä käytetään ”J” -putkea, joka on suljettu pidemmän raajan yläosaan. Lyhyempi raaja on avoin ilmakehälle ja kelluvan elohopean päällä on pieni lasinen uimuri. Uimuriin on kiinnitetty hieno silkkilanka, joka kulkee pyörän yli ja sitten takaisin alas vastapainoon (yleensä suojattu toisessa putkessa). Pyörä kääntää barometrin etupuolella olevan pisteen. Kun ilmakehän paine kasvaa, elohopea siirtyy lyhyestä pitkään raajaan, uimuri putoaa ja osoitin liikkuu. Kun paine kasvaa, elohopea liikkuu taaksepäin, nostaen uimuria ja kääntämällä valitsinta toiseen suuntaan.

Noin vuonna 1810 pyörän ilmanpainemittarista, jota voitiin lukea suurelta etäisyydeltä, tuli ensimmäinen käytännön ja kaupallinen laite, jota maanviljelijöille ja Yhdistyneen kuningaskunnan koulutetuille luokille. Barometrin kasvot olivat pyöreät, ja yksinkertainen soittaa osoitti helposti luettavaan asteikkoon: ”Sade – Vaihto – Kuiva” ja ”Muuta” valitsimen yläosassa. Myöhemmät mallit lisäsivät barometrisen asteikon, jossa hienompi asteikko: ”Myrskyinen (28 tuumaa elohopeaa), paljon sadea (28,5), sade (29), muutos (29,5), kohtuullinen (30), vakaa (30,5), erittäin kuiva (31) ”.

Natalo Aiano on tunnustettu yhdeksi hienoimmista pyörän barometrien valmistajista, varhainen edelläkävijä käsityöläisten italialaisten instrumentti- ja barometrivalmistajien aallossa, joita kannustettiin muuttamaan Yhdistyneeseen kuningaskuntaan. Hän ilmoitti työskentelevänsä Holbornissa Lontoossa noin 1785-1805. Vuodesta 1770 lähtien suuri joukko italialaisia tuli Englantiin, koska he olivat taitavia lasinpuhaltimia tai instrumenttien valmistajia. Vuoteen 1840 mennessä oli oikeudenmukaista sanoa, että italialaiset hallitsivat teollisuutta Englannissa.

TyhjiöpumppuöljybarometriMuokkaa

Tyhjiöpumppuöljyn käyttö barometrin työaineena on johtanut uuden ”maailman” korkeimman barometrin ”helmikuussa 2013. Portland State Universityn (PSU) barometri käyttää kaksinkertaisesti tislattua tyhjiöpumppuöljyä ja sen nimelliskorkeus on noin 12,4 m öljypylvään korkeudelle; odotetut retket ovat alueella ± 0,4 m vuoden aikana. Tyhjiöpumppuöljyllä on erittäin matala höyrynpaine ja sitä on saatavana useilla tiheysalueilla; PSU-barometrille valittiin pienimmän tiheyden alipaineöljy öljypylvään korkeuden maksimoimiseksi.

AneroidibarometritMuokkaa

Aneroidibarometri on laite, jota käytetään ilmanpaineen mittaamiseen menetelmänä, johon ei liity nestettä. Ranskalaisen tiedemies Lucien Vidin keksimä vuonna 1844 aneroidibarometri käyttää pieni, taipuisa metallikotelo, jota kutsutaan aneroidikennoksi (kapseli) ja joka on valmistettu berylliumin ja kuparin seoksesta. Tyhjennetyn kapselin (tai yleensä useita kapseleita, pinottuina niiden liikkeiden lisäämiseksi) estää vahva jousi. Pienet ulkoisen ilmanpaineen muutokset johtavat kennon laajenemiseen tai supistumiseen. Tämä laajeneminen ja supistuminen ohjaa mekaanisia vipuja siten, että kapselin pienet liikkeet vahvistuvat ja näkyvät aneroidibarometrin pinnalla. Monissa malleissa on käsin asetettu neula, jota käytetään nykyisen mittauksen merkitsemiseen, jotta muutos voidaan nähdä. Tämän tyyppinen barometri on yleinen kodeissa ja huviveneissä. Sitä käytetään myös meteorologiassa, enimmäkseen barografeissa ja painelaitteena radiosondeissa.

BarographsEdit

Barografi on aneroidi. barometri, jossa ilmanpaineen muutokset kirjataan paperikaavioon.

Barografin periaate on sama kuin aneroidibarometrillä. Kun barometri näyttää painikkeen valitsimessa, barografi käyttää laatikon pieniä liikkeitä siirtääkseen vipujärjestelmällä äänitysvarrelle, jonka äärimmäisessä päässä on joko kirjoitus tai kynä. Kirjanpitäjä tallentaa savustetusta kalvosta, kun taas kynä tallentaa paperille mustetta pitämällä kärjestä. Tallennusmateriaali on asennettu sylinterimäiseen rumpuun, jota kello pyörittää hitaasti. Tavallisesti rumpu tekee yhden kierroksen päivässä, viikossa tai kuukaudessa, ja käyttäjä voi usein valita pyörimisnopeuden.

MEMS-barometritMuokkaa

Mikroelektromekaaniset järjestelmät (tai MEMS) -barometrit ovat erittäin pieniä laitteita, joiden koko on 1-100 mikrometriä (0,001 – 0,1 mm). Ne luodaan fotolitografian tai fotokemiallisen työstön avulla. Tyypillisiä sovelluksia ovat pienennetyt sääasemat, elektroniset barometrit ja korkeusmittarit.

Ilmanpainemittari löytyy myös älypuhelimista, kuten Samsung Galaxy Nexus, Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 ja uudemmat iPhone, ja Timex Expedition WS4 -älykello, joka perustuu MEMS- ja pietsoresistiivisiin painetunnistustekniikoihin. Barometrien sisällyttäminen älypuhelimiin oli alun perin tarkoitus tarjota nopeampi GPS-lukitus. Kolmannet osapuolet eivät kuitenkaan voineet vahvistaa GPS-tarkkuutta tai lukitusnopeutta barometristen lukemien vuoksi. Tutkijat ehdottavat, että barometrien sisällyttäminen älypuhelimiin voi tarjota ratkaisun käyttäjän korkeuden määrittämiseen, mutta ehdottaa myös, että ensin on voitettava useita karhuja.

Epätavallisemmat barometritEdit

Siellä ovat monia muita epätavallisempia barometrityyppejä. Myrskybarometrin muunnelmista, kuten Collinsin patenttipöydän barometri, perinteisemmälle näyttäviin malleihin, kuten Hooken Otheometer ja Ross Sympiesometer. Jotkut, kuten Shark Oil -barometri, toimivat vain tietyllä lämpötila-alueella, joka saavutetaan lämpimämmässä ilmastossa.