Barometer

Waterbarometers Bewerken

Het concept dat afnemende atmosferische druk stormachtig weer voorspelt, gepostuleerd door Lucien Vidi, vormt de theoretische basis voor een weersvoorspellingsapparaat dat een weerglas of een Goethe-barometer wordt genoemd Johann Wolfgang von Goethe, de beroemde Duitse schrijver en polymath die een eenvoudige maar effectieve weerbalbarometer ontwikkelde volgens de principes ontwikkeld door Torricelli.) De Franse naam, le baromètre Liègeois, wordt gebruikt door sommige Engelssprekenden. Deze naam weerspiegelt de oorsprong van velen vroege weerglazen – de glasblazers van Luik, België.

De weerbalbarometer bestaat uit een glazen container met een verzegeld lichaam, half gevuld met water. Een smalle tuit sluit aan op het lichaam onder het waterniveau en stijgt boven het waterniveau. De smalle uitloop is open naar de atmosfeer. Als de luchtdruk lager is dan was het een t de tijd dat het lichaam werd verzegeld, zal het waterniveau in de tuit boven het waterniveau in het lichaam stijgen; wanneer de luchtdruk hoger is, zal het waterniveau in de uitloop dalen tot onder het waterniveau in het lichaam. Een variatie op dit type barometer kan gemakkelijk thuis worden gemaakt.

Kwikbarometers Bewerken

Een kwikbarometer heeft een verticale glazen buis die aan de bovenkant is gesloten in een open met kwik gevuld bassin aan de onderkant. Kwik in de buis past zich aan totdat het gewicht ervan in evenwicht is met de atmosferische kracht die op het reservoir wordt uitgeoefend. Hoge atmosferische druk legt meer kracht op het reservoir, waardoor het kwik hoger in de kolom komt. Door lage druk kan het kwik naar een lager niveau in de kolom dalen door de kracht die op het reservoir wordt uitgeoefend te verlagen. Aangezien hogere temperatuurniveaus rond het instrument de dichtheid van het kwik verminderen, wordt de schaal voor het aflezen van de hoogte van het kwik aangepast om dit effect te compenseren. De buis moet minstens zo lang zijn als de hoeveelheid die in het kwik + kopruimte + de maximale lengte van de kolom dompelt.

Torricelli documenteerde dat de hoogte van het kwik in een barometer elk licht veranderde dag en concludeerde dat dit te wijten was aan de veranderende druk in de atmosfeer. Hij schreef: “We leven ondergedompeld op de bodem van een oceaan van elementaire lucht, waarvan door onbetwistbare experimenten bekend is dat het gewicht heeft”. Geïnspireerd door Torricelli ontdekte Otto von Guericke op 5 december 1660 dat de luchtdruk ongewoon laag was en voorspelde hij een storm die de volgende dag zou plaatsvinden.

Het ontwerp van de kwikbarometer geeft aanleiding tot de uitdrukking van atmosferische druk in inches of millimeters kwik (mmHg). A torr was oorspronkelijk gedefinieerd als 1 mmHg. De druk wordt genoemd als het niveau van de kwikhoogte in de verticale kolom. Typisch wordt de atmosferische druk gemeten tussen 26,5 inch (670 mm) en 31,5 inch (800 mm) Hg. Eén atmosfeer (1 atm) is gelijk aan 29,92 inch (760 mm) kwik.

Ontwerpwijzigingen om het instrument gevoeliger, eenvoudiger te lezen en gemakkelijker te vervoeren te maken, resulteerden in variaties zoals het bassin, sifon, wiel, stortbak, Fortin, meervoudige gevouwen, stereometrische en balansbarometers.

Op 5 juni 2007 werd een richtlijn van de Europese Unie aangenomen om de verkoop van kwik te beperken, waardoor de productie van nieuwe kwikbarometers of de reparatie van bestaande Europa.

Fitzroy-barometerEdit

Fitzroy-barometers combineren de standaard kwikbarometer met een thermometer, evenals een gids voor het interpreteren van drukveranderingen.

Fortin-barometerEdit

Fortin-barometers gebruiken een kwikreservoir met variabele verplaatsing, meestal geconstrueerd met een duimschroef op een lederen middenrifbodem (V in het diagram). Dit compenseert de verplaatsing van kwik in de kolom met wisselende druk. Om een Fortin-barometer te gebruiken, wordt het kwikniveau op nul gezet door met de duimschroef een ivoren wijzer (O in het diagram) gewoon het oppervlak van het kwik te laten raken. De druk wordt vervolgens op de kolom afgelezen door de noniusschaal zo aan te passen dat het kwik net de zichtlijn bij Z raakt.Sommige modellen gebruiken ook een klep om de stortbak te sluiten, waardoor de kwikkolom voor transport naar de bovenkant van de kolom kan worden gedwongen . Dit voorkomt waterslagschade aan de kolom tijdens het transport.

SympiesometerEdit

Een Sympiesometer is een compacte en lichtgewicht barometer die in het begin van de 19e eeuw veel werd gebruikt op schepen. De gevoeligheid van deze barometer werd ook gebruikt om hoogte te meten.

Sympiesometers bestaan uit twee delen. Een daarvan is een traditionele kwikthermometer die nodig is om de uitzetting of samentrekking van de vloeistof in de barometer te berekenen. De andere is de barometer, bestaande uit een J-vormige buis open aan de onderkant en gesloten aan de bovenkant, met kleine reservoirs aan beide uiteinden van de buis.

Wielbarometers Bewerken

Een wielbarometer gebruikt een “J” -buis die is afgedicht aan de bovenkant van het langere been. Het kortere lidmaat staat open voor de atmosfeer en drijvend bovenop het kwik is er een kleine glazen vlotter. Een fijne zijden draad is bevestigd aan de vlotter die omhoog gaat over een wiel en dan weer omlaag naar een contragewicht (meestal beschermd in een andere buis). Het wiel draait de punt aan de voorkant van de barometer. Naarmate de atmosferische druk toeneemt, beweegt het kwik van het korte naar het lange been, de vlotter valt en de wijzer beweegt. Wanneer de druk toeneemt, beweegt het kwik terug, tilt de vlotter op en draait de knop de andere kant op.

Rond 1810 werd de wielbarometer, die van grote afstand af te lezen was, het eerste praktische en commerciële instrument dat de voorkeur kreeg van boeren en de geschoolde klassen in het VK. De voorkant van de barometer was rond met een eenvoudige draaiknop die naar een gemakkelijk leesbare schaal wees: “Rain – Change – Dry” met de “Change” bovenaan in het midden van de wijzerplaat. Latere modellen voegden een barometrische schaal toe met fijnere schaalverdelingen “Stormachtig (28 inch kwik), veel regen (28,5), regen (29), verandering (29,5), redelijk (30), redelijk ingesteld (30,5), zeer droog (31) “.

Natalo Aiano wordt erkend als een van de beste makers van wielbarometers, een vroege pionier in een golf van ambachtelijke Italiaanse instrumenten- en barometermakers die werden aangemoedigd om naar het VK te emigreren. Hij vermeldde als werkzaam in Holborn, Londen c.1785-1805. Vanaf 1770 kwamen een groot aantal Italianen naar Engeland omdat ze ervaren glasblazers of instrumentenmakers waren. Tegen 1840 was het eerlijk om te zeggen dat de Italianen de industrie in Engeland domineerden.

Vacuümpompoliebarometer Bewerken

Het gebruik van vacuümpompolie als werkvloeistof in een barometer heeft geleid tot de creatie van de nieuwe “s werelds hoogste barometer” in februari 2013. De barometer van de Portland State University (PSU) maakt gebruik van dubbel gedestilleerde vacuümpompolie en heeft een nominale hoogte van ongeveer 12,4 m voor de hoogte van de oliekolom; verwachte uitschieters liggen binnen het bereik van ± 0,4 m in de loop van een jaar. Vacuümpompolie heeft een zeer lage dampspanning en is verkrijgbaar in verschillende dichtheden; de vacuümolie met de laagste dichtheid is gekozen voor de PSU-barometer om de oliekolomhoogte te maximaliseren.

Aneroïde barometers Bewerken

Een aneroïde barometer is een instrument dat wordt gebruikt voor het meten van luchtdruk als een methode waarbij geen vloeistof betrokken is. In 1844 uitgevonden door de Franse wetenschapper Lucien Vidi, gebruikt de aneroïde barometer een kleine, flexibele metalen doos, een aneroïde cel (capsule) genaamd, die is gemaakt van een legering van beryllium en koper. De geëvacueerde capsule (of meestal meerdere capsules, gestapeld om hun bewegingen bij elkaar op te tellen) wordt tegen instorten door een sterke veer verhinderd. Kleine veranderingen in de externe luchtdruk zorgen ervoor dat de cel uitzet of samentrekt. Deze uitzetting en samentrekking drijft mechanische hendels aan, zodat de kleine bewegingen van de capsule worden versterkt en weergegeven op het oppervlak van de aneroïde barometer. Veel modellen hebben een handmatig ingestelde naald die wordt gebruikt om de huidige meting te markeren, zodat een verandering zichtbaar is. Dit type barometer komt veel voor in woningen en op plezierboten. Het wordt ook gebruikt in de meteorologie, meestal in barografen en als drukinstrument in radiosondes.

BarographsEdit

Een barograaf is een aneroïde barometer waar de veranderingen in atmosferische druk worden geregistreerd op een papieren kaart.

Het principe van de barograaf is hetzelfde als dat van de aneroïde barometer. Terwijl de barometer de druk op een wijzerplaat weergeeft, gebruikt de barograaf de kleine bewegingen van de doos om door middel van een systeem van hendels over te brengen op een opname-arm die aan het uiteinde een schrijver of een pen heeft. Een schrijver schrijft op gerookt folie, terwijl een pen op papier schrijft met inkt, vastgehouden in een penpunt. Het opnamemateriaal is gemonteerd op een cilindrische trommel die langzaam wordt rondgedraaid door een klok. Gewoonlijk maakt de trommel één omwenteling per dag, per week of per maand en de rotatiesnelheid kan vaak door de gebruiker worden geselecteerd.

MEMS-barometers Bewerken

Micro-elektromechanische systemen (of MEMS) barometers zijn extreem kleine apparaten tussen 1 en 100 micrometer groot (0,001 tot 0,1 mm). Ze worden gemaakt via fotolithografie of fotochemische bewerking. Typische toepassingen zijn onder meer geminiaturiseerde weerstations, elektronische barometers en hoogtemeters.

Een barometer is ook te vinden in smartphones zoals de Samsung Galaxy Nexus, Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 en nieuwere iPhones, en Timex Expedition WS4 smartwatch, gebaseerd op MEMS en piëzoresistieve drukdetectietechnologieën. Het opnemen van barometers op smartphones was oorspronkelijk bedoeld om een snellere gps-vergrendeling te bieden. Externe onderzoekers waren echter niet in staat om aanvullende GPS-nauwkeurigheid of vergrendelingssnelheid te bevestigen vanwege barometrische metingen. De onderzoekers suggereren dat het opnemen van barometers in smartphones een oplossing kan bieden voor het bepalen van de hoogte van een gebruiker, maar suggereren ook dat eerst een aantal valkuilen moet worden overwonnen.

Meer ongebruikelijke barometersEdit

Daar zijn nog veel meer ongebruikelijke soorten barometers, van variaties op de stormbarometer, zoals de Collins Patent Table Barometer, tot meer traditioneel ogende ontwerpen zoals Hookes Otheometer en de Ross Sympiesometer. Sommige, zoals de Shark Oil-barometer, werken alleen in een bepaald temperatuurbereik, bereikt in warmere klimaten.