Barometr

Barometry wodneEdit

Koncepcja, zgodnie z którą malejące ciśnienie atmosferyczne przewiduje burzową pogodę, postulowana przez Luciena Vidiego, stanowi podstawę teoretyczną dla urządzenia do prognozowania pogody zwanego „szybą pogodową” lub „barometrem Goethego” (nazwanym od Johann Wolfgang von Goethe, znany niemiecki pisarz i znawca języka, który opracował prosty, ale skuteczny barometr kulkowy według zasad opracowanych przez Torricellego). Niektórzy anglojęzyczni używają francuskiej nazwy le baromètre Liègeois. Nazwa ta odzwierciedla początki wielu okulary do wczesnej pogody – dmuchawy do szkła z Liège w Belgii.

Barometr kulowy składa się ze szklanego pojemnika z uszczelnionym korpusem, wypełnionego do połowy wodą. wznosi się ponad poziom wody. Wąska wylewka jest otwarta do atmosfery. Kiedy ciśnienie powietrza jest niższe niż było w czasie uszczelnienia korpusu poziom wody w wylewce podniesie się powyżej poziomu wody w korpusie; gdy ciśnienie powietrza jest wyższe, poziom wody w wylewce spadnie poniżej poziomu wody w korpusie. Odmianę tego typu barometru można łatwo wykonać w domu.

Barometry rtęcioweEdit

Barometr rtęciowy ma pionową szklaną rurkę zamkniętą u góry, umieszczoną w otwartej misce wypełnionej rtęcią na dnie. Rtęć w rurze dostosowuje się, dopóki jej ciężar nie zrównoważy siły atmosferycznej wywieranej na zbiornik. Wysokie ciśnienie atmosferyczne wywiera większy wpływ na zbiornik, powodując wzrost poziomu rtęci w kolumnie. Niskie ciśnienie pozwala opuścić rtęć do niższego poziomu w kolumnie poprzez zmniejszenie siły wywieranej na zbiornik. Ponieważ wyższe poziomy temperatury wokół przyrządu zmniejszą gęstość rtęci, skala odczytu wysokości rtęci jest dostosowywana, aby skompensować ten efekt. Rurka musi mieć co najmniej taką długość, jak ilość zanurzana w rtęci + przestrzeń nad głową + maksymalna długość kolumny.

Torricelli udokumentował, że wysokość rtęci w barometrze zmieniała się nieznacznie za każdym razem dnia i doszedł do wniosku, że było to spowodowane zmieniającym się ciśnieniem w atmosferze. Napisał: „Żyjemy zanurzeni na dnie oceanu elementarnego powietrza, o którym w wyniku bezspornych eksperymentów wiadomo, że ma wagę”. Zainspirowany Torricellim, Otto von Guericke 5 grudnia 1660 odkrył, że ciśnienie powietrza jest niezwykle niskie i przewidział burzę, która miała miejsce następnego dnia.

Konstrukcja barometru rtęciowego pozwala na wyrażanie ciśnienia atmosferycznego w calach lub milimetrach słupa rtęci (mmHg). torr był pierwotnie definiowany jako 1 mmHg. Ciśnienie jest podawane jako poziom wysokości rtęci w kolumnie pionowej. Zwykle ciśnienie atmosferyczne jest mierzone między 26,5 cala (670 mm) a 31,5 cala (800 mm) Hg. Jedna atmosfera (1 atm) odpowiada 29,92 cala (760 mm) słupa rtęci.

Zmiany konstrukcyjne mające na celu uczynienie instrumentu bardziej czułym, prostszym do odczytania i łatwiejszym w transporcie spowodowały zmiany, takie jak miska, syfon, koło, spłuczka, Fortin, wielokrotne składane, stereometryczne i równoważące barometry.

5 czerwca 2007 roku uchwalono dyrektywę Unii Europejskiej ograniczającą sprzedaż rtęci, co skutecznie zakończyło produkcję nowych barometrów rtęci lub naprawę istniejących Europa.

Fitzroy barometerEdit

Barometry Fitzroy łączą standardowy barometr rtęci z termometrem, a także przewodnik dotyczący interpretacji zmian ciśnienia.

Fortin barometerEdit

Barometry Fortin wykorzystują cysterny rtęciowe o zmiennej pojemności, zwykle zbudowane ze śrubą skrzydełkową naciskaną na skórzane dno membrany (V na schemacie). To kompensuje przemieszczenie rtęci w kolumnie przy zmiennym ciśnieniu. Aby użyć barometru Fortin, poziom rtęci ustawia się na zero za pomocą śruby radełkowanej, aby wskaźnik z kości słoniowej (O na schemacie) po prostu dotknął powierzchni rtęci. Ciśnienie jest następnie odczytywane na kolumnie, dostosowując skalę noniusza tak, aby rtęć tylko dotykała wziernika w Z. Niektóre modele wykorzystują również zawór do zamykania zbiornika, umożliwiając wymuszenie kolumny rtęci na szczycie kolumny w celu transportu . Zapobiega to uderzeniom wodnym kolumny podczas transportu.

SympiesometerEdit

Sympiesometer to kompaktowy i lekki barometr, który był szeroko stosowany na statkach na początku XIX wieku. Czułość tego barometru została również wykorzystana do pomiaru wysokości.

Sympiesometry mają dwie części. Jednym z nich jest tradycyjny termometr rtęciowy, który jest potrzebny do obliczenia rozszerzania się lub kurczenia płynu w barometrze. Drugi to barometr, składający się z rurki w kształcie litery J otwartej na dolnym końcu i zamkniętej na górze, z małymi zbiornikami na obu końcach rury.

Wheel BarometersEdit

Barometr koła wykorzystuje rurkę „J” uszczelnioną u góry dłuższej kończyny. Krótsza odnoga jest otwarta na atmosferę, a na szczycie rtęci znajduje się mały szklany pływak. Cienka jedwabna nić jest przymocowana do pływaka, który przechodzi w górę nad kołem, a następnie z powrotem w dół do przeciwwagi (zwykle chronionej w innej rurce). Koło obraca punkt z przodu barometru. Wraz ze wzrostem ciśnienia atmosferycznego rtęć przemieszcza się z kończyny krótkiej do długiej, pływak opada, a wskazówka się porusza. Gdy ciśnienie wzrasta, rtęć cofa się, podnosząc pływak i obracając tarczę w drugą stronę.

Około 1810 roku barometr koła, który można było odczytać z dużej odległości, stał się pierwszym praktycznym i komercyjnym przyrządem preferowanym przez rolników i wykształconych klas w Wielkiej Brytanii. Tarcza barometru była okrągła z prostą tarczą wskazującą na czytelną skalę: „Deszcz – Zmiana – Suche” z napisem „Zmiana” w górnej środkowej części tarczy. Późniejsze modele dodały skalę barometryczną z drobniejszymi podziałkami: „Burza (28 cali słupa rtęci), Duży deszcz (28,5), Deszcz (29), Zmiana (29,5), Przeciętny (30), Dobry (30,5), bardzo suchy (31)) „.

Natalo Aiano jest uznawany za jednego z najlepszych producentów barometrów kołowych, wczesnego pioniera w fali rzemieślniczych włoskich producentów instrumentów i barometrów, których zachęcano do emigracji do Wielkiej Brytanii. Wymienił jako pracujący w Holborn w Londynie ok. 1785-1805. Od 1770 roku wielu Włochów przybyło do Anglii, ponieważ byli znakomitymi dmuchaczami szkła lub wytwórcami instrumentów. Do 1840 roku można było uczciwie powiedzieć, że Włosi zdominowali przemysł w Anglii.

Barometr olejowy do pomp próżniowychEdit

Zastosowanie oleju do pomp próżniowych jako płynu roboczego w barometrze doprowadziło do powstania nowego „Najwyższego barometru świata” w lutym 2013 r. Barometr Uniwersytetu Stanowego w Portland (PSU) wykorzystuje podwójnie destylowany olej do pomp próżniowych i ma nominalną wysokość około 12,4 m dla wysokości słupa oleju; spodziewane odchylenia mieszczą się w zakresie ± 0,4 m w ciągu roku. Olej do pomp próżniowych ma bardzo niską prężność par i jest dostępny w różnych gęstościach; dla barometru zasilacza wybrano olej próżniowy o najniższej gęstości, aby zmaksymalizować wysokość kolumny oleju.

Barometry aneroidoweEdit

Barometr aneroidowy to instrument używany do pomiaru ciśnienia powietrza jako metoda, która nie wymaga użycia cieczy. Wynaleziony w 1844 roku przez francuskiego naukowca Luciena Vidi, barometr aneroidowy wykorzystuje małe, elastyczne metalowe pudełko zwane komórką aneroidową (kapsułą), które jest wykonane ze stopu berylu i miedzi. Opróżniona kapsułka (lub zwykle kilka kapsuł ułożonych w stos w celu zsumowania ich ruchów) jest zabezpieczona przed zapadnięciem się przez silną sprężynę. Małe zmiany zewnętrznego ciśnienia powietrza powodują rozszerzanie się lub kurczenie komórki. To rozszerzanie się i kurczenie napędza mechaniczne dźwignie tak, że drobne ruchy kapsułki są wzmacniane i wyświetlane na powierzchni barometru aneroidowego. Wiele modeli zawiera ręcznie ustawioną igłę, która służy do zaznaczania bieżącego pomiaru, aby można było zobaczyć zmianę. Ten typ barometru jest powszechny w domach i na łodziach rekreacyjnych. Jest również używany w meteorologii, głównie w barografach i jako przyrząd ciśnieniowy w radiosondach.

BarographsEdit

Barograf to aneroid rejestrujący barometr, w którym zmiany ciśnienia atmosferycznego są zapisywane na papierowej mapie.

Zasada działania barografu jest taka sama jak w przypadku barometru aneroidowego. Podczas gdy barometr wyświetla ciśnienie na tarczy, barograf wykorzystuje niewielkie ruchy pudełka do przekazywania za pomocą systemu dźwigni do ramienia rejestrującego, które na skrajnym końcu ma pisak lub pióro. Skryba zapisuje na przydymionej folii, podczas gdy długopis zapisuje na papierze atramentem trzymanym w stalówce. Materiał do nagrywania jest osadzony na cylindrycznym bębnie, który jest powoli obracany przez zegar. Zwykle bęben wykonuje jeden obrót dziennie, tygodniowo lub miesięcznie, a częstotliwość obrotów często może być wybrana przez użytkownika.

Barometry MEMSEdit

Barometry systemów mikroelektromechanicznych (lub MEMS) to niezwykle małe urządzenia o wielkości od 1 do 100 mikrometrów (0,001 do 0,1 mm). Powstają za pomocą fotolitografii lub obróbki fotochemicznej. Typowe zastosowania obejmują zminiaturyzowane stacje pogodowe, elektroniczne barometry i wysokościomierze.

Barometr można również znaleźć w smartfonach, takich jak Samsung Galaxy Nexus, Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 i nowsze iPhoney, oraz smartwatch Timex Expedition WS4, oparty na MEMS i piezorezystancyjnych technologiach wykrywania nacisku. Umieszczenie barometrów w smartfonach miało pierwotnie zapewnić szybszą blokadę GPS. Jednak badacze zewnętrzni nie byli w stanie potwierdzić dodatkowej dokładności GPS lub prędkości blokady z powodu odczytów barometrycznych. Naukowcy sugerują, że włączenie barometrów do smartfonów może stanowić rozwiązanie do określania wysokości użytkownika, ale sugerują również, że należy najpierw pokonać kilka pułapek.

Barometry bardziej niezwykłeEdit

Tam Istnieje wiele innych, bardziej niezwykłych typów barometrów, od odmian barometru burzowego, takiego jak barometr stołowy Collinsa, po bardziej tradycyjnie wyglądające konstrukcje, takie jak Otheometer Hookea i Sympiesometer Rossa. Niektóre, takie jak barometr Shark Oil, działają tylko w określonym zakresie temperatur, osiągniętym w cieplejszym klimacie.