что такое барометр в физике
БАРОМЕТР
Полезное
Смотреть что такое «БАРОМЕТР» в других словарях:
барометр — барометр … Орфографический словарь-справочник
барометр — а ж. baromètre m. 1. Прибор для измерения атмосферного давления. БАС 2. Барометр нарицается орудие, егоже помощию может познана быти тяжесть Атмосферы. КАН 109. Барометр скоро к верьху поднялся. Ледян. Дом 32. Понеже Имп. вел. изволил приказать… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
БАРОМЕТР — (от греч. baros тяжесть, и metron мера). Прибор, определяющий меру давления воздуха и могущий потому, до некоторой степени, предсказать погоду. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БАРОМЕТР от греч.… … Словарь иностранных слов русского языка
БАРОМЕТР — БАРОМЕТР, прибор для измерения АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ. Имеется два основных типа барометров: ртутный барометр и анероид; последний менее точен, однако, обычно используется в БАРОГРАФАХ и в домашнем обиходе. Ртутный барометр состоит из стеклянной… … Научно-технический энциклопедический словарь
БАРОМЕТР — (барометр устар.), барометра, муж. (от греч. baros тяжесть и metron мера). Прибор для измерения атмосферного давления. Барометры бывают ртутные и анероиды. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
БАРОМЕТР — (Barometer) прибор для измерения атмосферного давления (давления воздуха). На метеорологических станциях применяют ртутные Б., состоящие из трубки с ртутью, запаянной сверху и погруженной открытым концом в чашку с ртутью. Чем больше давление… … Морской словарь
барометр — Манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы. Примечание Барометр с непрерывной записью показаний называется барографом. [ГОСТ 8.271 77] Тематики средства измерения давления EN barometerpressure indicator DE… … Справочник технического переводчика
Барометр — Барометр предвещает скорые перемены в делах, которые окажутся весьма позитивными. Если барометр сломан, готовьтесь к неприятностям … Большой универсальный сонник
БАРОМЕТР — (от греческого «барос» тяжесть и «метрео» измеряю) прибор для измерения атмосферного давления. Обычно пользуются металлическим барометром анероидом, в котором герметически закрытая металлическая коробка изменяет свою форму под действием внешнего… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства
Барометр — – манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы. Примечание. Барометр с непрерывной записью показаний называется барографом. [ГОСТ 8.271 77] Рубрика термина: Приборы Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Барометр. Что и как измеряет?
Барометр — это прибор для измерения атмосферного давления. Он используется метеорологами для прогнозирования краткосрочных изменений погоды. Например, если атмосферное давление падает, могут ожидаться штормы и дожди. А наличие барометра в квартирах, где проживают пожилые метеочувствительные члены семьи, может предотвратить у них сердечный приступ.
Классификация и виды
Практически используются три типа барометров, принцип действия которых по определению атмосферного давления различен:
Кроме того, существуют и самодельные барометры, которые показывают результат, достаточный для практических наблюдений за погодой.
Как работает барометр?
Ртутный барометр показывает меняющееся положение ртутного столба для данной местности (за 0 берётся барометрическое давление на уровне моря). Во время циклонической природной деятельности давление падает, что вызывает соответствующее уменьшение высоты ртутного столба. Когда циклон уступает место антициклону, низкое атмосферное давление сменяется более высоким, которое повышает уровень ртути в стеклянной трубке.
В анероидном барометре индикатором изменяющегося давления является линейное расширение материала исполнительного элемента. Существует целый класс сплавов, который отличается определёнными значениями коэффициента линейного расширения. Чаще других используются немагнитный коррозионно стойкий сплав 36НХТЮ (ЭИ702) на основе никеля, либо бериллиевая бронза БрБ2.
Те же марки сплавов используются и в регистрирующих датчиках электронных барометров, а результат изменения их размеров отображается на дисплее. В таких приборах также учитывается изменение температуры воздуха. Это, в свою очередь, влияет на электропроводность материала. Изменяющаяся ёмкость влияет на силу электрического тока, протекающего через датчик, который и регистрирует изменения в давлении воздуха.
Таким образом, ртутные, анероидные и цифровые барометры работают по одному и тому же физическому принципу расширения и сжатия в зависимости от температуры окружающей среды, хотя и делают это по-разному.
Как пользоваться барометром?
Точность отсчёта зависит не только от устройства прибора, но и от того, где его расположить и в каких условиях содержать. Устанавливая барометр, важно помнить о следующем:
Некоторые типы бытовых барометров (например, Утёс БТК-СН) отличаются не только хорошей точностью показаний, но и привлекательным внешним видом, поэтому часто используются как декоративный элемент интерьера. В конструкции предусмотрена стрелка, перемещение которой позволяет оценить интенсивность изменения давления.
Барометр БАММ-1 более прост по дизайну, предназначается для использования на метеорологических станциях. Он не имеет пружин, а потому менее требователен к условиям эксплуатации. Точность – на уровне электронных барометров.
Контрольный барометр М-67 оснащён дисплеем, отличается высокой точностью считываемой информации, но его компоновка предполагает только горизонтальное рабочее положение, что не всегда удобно.
Барометр своими руками
Понадобятся новый воздушный шарик и банка ёмкостью 2 л. Создание барометра анероидного типа ведётся в такой последовательности:
Поскольку высота над уровнем моря не изменяется, то относительные показания вашего «барометра» в бытовых целях будут достаточно точными. Там же можно записывать и числовые показатели давления. Для этого используют данные метеосайтов, работающих по вашему региону.
О барометрах-анеройдах подробно
Чувствительная часть барометра-анероида — это сильфон с тонкостенной гофрированной мембраной из спецсплавов, реагирующий на изменения атмосферного давления сжиманием/разжиманием, таким способом двигая прикрепленную к нему стрелку по шкале. Прибор полностью механический, в отличие от других типов барографов не содержит ртути, жидкости, датчиков, элементов питания, электросхем. Указанные особенности никак не влияют на эффективность, и даже наоборот, делают изделие самым надежным, стойким, долговечным из подобных измерителей. Рассмотрим, чем отличается анероид, его преимущества и недостатки, элементы, принцип, как настроить. Опишем также основы, как читать и понимать показатели.
Понятие барометров анероидов, чем отличаются от иных типов
Барометры — базовые приборы для измерения атмосферного давления, изменения которого определяются наступлением климатических явлений, осадков, солнечной или пасмурной погоды.
С самого начала атм. давл. измерялось первыми изобретенными барометрами — ртутными, затем появились жидкостные, где столбик вещества при его понижении опускается, при увеличении — поднимается внутри колбы около градуированной шкалы.
Процесс основывается на законе физики, на способности материалов сжиматься/расширяться при разных величинах давления (принцип Торричелли).
Все барографы основываются на описанном выше физическом законе, отличается лишь чувствительная часть и, соответственно, конструктивное исполнение, обеспечивающее вывод показателей на шкалу, табло.
Анероидный барометр изобретен позже, в 1847 г. Люсьеном Види. Прибор основывается на мембране с тонкими стенками (гофра, гармошкой) из специальных, чувствительных к атм. давл. сплавов, которая связанная со стрелкой на градуированной шкале. Кроме указанных видов, существуют также электронные устройства, у которых сенситивная часть — это датчики (термокомпенсированные, тензометрические), микросхема исчисляет показатели, переводит их в электросигнал, выводит на ЖК-табло цифрами.
Анероиды показывают результаты измерений стрелкой на шкале, жидкостные погодомеры — столбцом чувствительного вещества в колбе, электронные — числовыми значениями на дисплее (могут также иметь стрелку).
Принцип механического барографа:
Если рассматривать, для чего еще предназначен анерограф, то по нему можно вычислить высоту. Давление растет на каждые 100 м на 10 мм рт. ст.
Конструкция, механизм работы
Барометр (барограф) анероид — это измерительный прибор для атм. давл., с полностью механическим принципом работы.
Строение барографа анероидного (механического) типа:
Для полного представления, что такое анероид, опишем принцип работы:
В анероидах используют несколько, как правило, максимум 10 шт., а в специальных моделях больше, последовательно зафиксированных гофрированных капсул для расширения диапазона измерений (амплитуды стрелки на шкале).
Внутри анероидного барографа:
Достоинства и недостатки анерографов анероидов
Преимущества анероидного погодника:
Несколько характерных схем внутреннего устройства механических погодников:
Принцип действия анероидов имеет такие недостатки:
Степень точности анероидного барографа
Самым точным барометром традиционно считается ртутный (используемый как эталон) — его рабочее вещество стойкое к влияниям температур (не замерзает, не испаряется), к влаге. В некоторых источниках первенство отдают электронным приборам, и для этого есть основания, так как микросхема сама автоматически делает поправки, исчисления, а цифровое табло покажет до 0.2 мВ/кПа и лучше, что на обычной шкале трудно отследить.
По жидкостным барографам все зависит от используемого вещества в роли сенситивного элемента (масло, химические смеси, дистиллированная H₂O). В некоторых источниках такие устройства позиционируются лучше, чем анероидные. Это не совсем так, например, аппарат с водой измеряет с самыми значительными расхождениями, так как вещество больше подвержено влиянию температуры, испарению. Это спорный вопрос, но по точности мы бы поставили анероиды как минимум в один ряд с жидкостными, и уж конечно, по удобству, надежности конструкции они на первом месте среди всех барографов.
Итак, ртутные изделия — это эталон по точности для всех типов барометров, применение их в этой роли традиционное, это их достоинство. Данное обстоятельство подтверждает тот факт, что классической главной единицей измерений является мм (дюйм) рт. ст.
Плюс цифровых моделей в множестве отображаемых измерений на малом дисплее (влага, высота, температура, часы, может быть GPS и пр.), а также в том, что все поправки аппарат вычисляет и исправляет сам автоматически, а в анероиде это надо делать вручную. Но цифровые аппараты менее стойкие к нагрузкам, для них требуются источники питания.
Точность современных анероидов весьма высокая: даже поднимаясь в лифте с измерителем можно заметить движение его стрелки. Особо точны модели, работающие с 10–12 ступенями гофрированной анероидной колбы — они способны показать точность до 0.05 %.
Важно ли следить за точностью именно по цифровым отметкам шкалы
Атм. давл. имеет стабильную закономерность — оно меняется в разных периодах суток, во время суточного хода:
Особенно ярко выражено описанное явление в тропиках. При возрастании широты (направление на север), диапазон колебаний понижается и на широте 60° амплитуда уже приблизительно в диапазоне 0.3 мбар.
Вопрос о точности касательно идеального совпадения стрелки с делениями шкалы малозначим для не только бытовых, но и большинства любых других потребностей, кроме специальных научных, лабораторных, статистических исследований, на метеостанциях. Там используют метеорологический специальный анерограф с увеличенным количеством ступеней анероидной капсулы, показания корректируют спецприборами для замеров влажности, ветра и прочего.
Первоочередное значение имеет скорость движения указателя, столбца жидкости на шкале и общее положение (глубоко или незначительно вниз/вверх), то есть какие-то доли градуировки, даже целые ее деления не особо важные. Поэтому часто барометр механический, анероид имеет участки шкалы, выделенные разными цветами для ясной погоды, дождя, грозы, шторма на определенных сегментах с делениями, по ним удобно отслеживать явления.
Итак, важно не положение стрелки на конкретных отметках, и даже не текущий показатель, а динамика изменений. Чем резче амплитуда, тем быстрее погода изменится, а прямой ровный график свидетельствует о том, что она на ближайшие несколько часов будет стабильной, на одном уровне.
Пример: на улице солнечно, но стрелка барографа показывает резкое падение, это явно и уверенно свидетельствует о наступлении дождя, как минимум — густой облачности. Если же пасмурно, дождливо, то резкое повышение указателя — признак скорого наступления солнечности.
Поправки для анероидов, нужно ли их делать
Для особо точных измерений барометр (погодник) анероид нуждается в таких поправках:
Поправки надо учитывать, только если требуются особо точные замеры. Впрочем, исчисления можно делать всегда, так как они не особо сложные.
Подготовка для поправок, снятие давления, температуры
Процедура поправок, калибровка анероидных барометров
Как делать поправки к анероиду, описано в аттестате (паспорте, свидетельстве), которым снабжается каждый барометр, так как изделия являются измерительными, проходят поверку перед допуском к продаже.
Поправка добавочная — это таковая присущая анероиду при поверке, всегда прописана в паспорте. Величина сравнительно быстро меняется со временем. Данный изъян — самый существенный недостаток механических барометров.
Для калибровки необходимо сравнивать показатели изделия с ртутным барометром (этот тип устройств во всех случаях служит ориентиром по точности) или эталонным показателем. Сама процедура, осуществляется простым подкручиванием болтика, ослабляющего/усиливающего пружину на сильфоне. Для сравнения не обязательно иметь под рукой указанный барометр-эталон, можно узнать информацию на сайтах метеорологических служб.
Отклонение по шкале имеет инструментальную природу, появляется при изготовлении из-за неравномерности на доли миллиметров делений градуировки. То есть при ней указатель показывает не совсем ту величину, которая отображена шкалой. Данное отклонение чрезвычайно незначительное, даже ничтожное, не меняется со временем.
Пример значений поправок по итогам поверки:
Факты на пользу выбора барометров анероидного типа
Преимущества параметров анероидов:
Как читать и интерпретировать показания барометров анероидов
Опишем правила, как правильно прогнозировать погоду с помощью анероида.
Показания барографа механического типа — это высота рт. ст. на ртутном анерографе в мм. Нормы прочтения одинаковые для всех типов барографов. Рассмотрим их вкратце, но исчерпывающе.
Единицы измерений
Градуировка шкал барометров делается в таких значениях (в физической величине):
Обычно есть двойная шкала (градуировка). На отечественных изделиях популярно указывать мм рт. ст. и соответствие в гПа, Па.
Особенности шкалы механического барографа
Стандартно шкала барометра начинается с 710 мм рт. ст., может быть и меньше. За точку отсчета берут усредненное значение нормального атм. давл. для ясной погоды для конкретной местности — среднестатистически 760 мм рт. ст. (1013 мбар или 1013 гПа). От данной черточки отсчитывают и интерпретируют направление движения стрелки — вверх или вниз, падает или поднимается.
Отметка может быть другой для определенных местностей, например, в горах она будет отличаться. Значение для конкретной географической точки устанавливают соответствующие метеорологические службы.
Итак, нормальным атм. давл. на уровне моря принимают 760 мм рт. ст., но возможны расхождения и иногда они весьма значительные. Так, самое низкое зафиксированное значение — 641 мм рт. ст., самое высокое — 816 мм рт. ст.
Недостатки прогнозирования всех барометров
Минусы всех барометров по прогнозированию:
Правила чтения, интерпретации показаний барометра-анероида
Чем быстрее движение стрелки, чем большая амплитуда, тем значительнее точность прогноза, тем глубже степень климатических явлений (от пасмурной погоды до шторма), а также короче временной отрезок их наступления.
Выше указано общее правило, но также при считывании показателей барометров применяют дополнительные правила, которые в значительной мере меняют поверхностное понимание движения указателя:
Желательно знать характеристики глобальных, основополагающих климатических явлений атмосферы. Циклоны — это низкое давление. При их возникновении появляется теплая часть с малой облачностью, как правило, это верхние области. Наблюдается перистость облаков, перисто-слоистость, осадков нет. При продвижении теплого фронта таковые могут возникать, но слабые. Холодная область грядет следом, дожди усиливаются, ветер становится интенсивным. Давление повышается, послефронтовые осадки могут затянуться надолго, до дней без паузы. Далее, циклон закончился, зафиксировалось высокое атм. давл. — антициклон. При таком явлении возникает пасмурность, холод с осадками, но только по началу, это шлейф от прошедшего циклона, он исчезает через 1–2 дня. Облачность начинает исчезать, соответственно, район этого явления становится прогретым, возникает солнечность в теплой части антициклона. Давление постепенно уменьшается, поэтому после него всегда надо ждать циклона. Таким образом, есть постоянная цикличность с описанными витками.
Еще несколько правил, как пользоваться барометром:
Правила для рыбалки
Для рыбаков барограф всегда нужен, незаменим — рыба меняет свое поведение, клев усиливается/пропадает при разных значениях атм. давл. Тут анероид весьма уместный, так как компактный, устроен полностью механически, с надежной конструкцией, нет особо чувствительных к нагрузкам деталей, прибор можно положить в рюкзак, при падениях, ударах есть больше шансов, что он останется работоспособным.
Есть удобные модели анероидов наподобие карманных часов.
Каждая рыба реагирует по-своему на изменение давления при тех же значениях. Но в общем, если наблюдается рост, — это к отличному клеву. Хотя, если величина держится высоко или чрезмерно интенсивно растет, рыбалка может не дать хороших результатов. При низкой величине (осадки, пасмурно) активируются хищные виды, при высокой — мирные рыбы подплывают к берегу для активного питания.
Самодельные барометры анероиды
По самодельным барометрам есть отдельные статьи, поэтому опишем лишь вкратце, как соорудить такой кустарный прибор.
Берем дешевый манометр или сфигмоманометр (для артериального давления), только механическую модель с цилиндром-сильфоном снизу. Надо нагреть паяльником штуцер, запаять его с полной герметичностью. Далее — подождать охлаждения к комнатной температуре, мембрана сожмется, давление станет равным атмосферному. В дальнейшем при понижении такового анероидная капсула будет сжиматься, при росте – расширяться. Остается лишь переписать шкалу или распечатать картинку с ней из интернета, наклеить на старую градуировку.
Для самоделки можно использовать любые приборы с чувствительными сильфонами, например, таковые из бериллиевой бронзы от высоковакуумных затворов
Примеры моделей
Рассмотрим вкратце популярные типоразмеры и модели. Барометр (анерограф, барограф) анероид мини формата, в форме ручных или карманных часов мы указали выше.
Есть более габаритные устройства, служащие также украшением интерьера. Желательно выбирать модели с термометром, измерителем влажности и прочими дополнительными опциями.
Перечислим популярные отечественные изделия.
БАММ-1 для наземных условий, для помещений. M-110, промышленный. Модели вписаны в Госреестр Средств Измерений РФ, можно применять для аттестаций рабочих мест, для официальных измерений на производстве.
М-67. Точный, неприхотливый. Работает при t° от −10 до +50 °C.
ББ-0.5М. Бытовой, настенный, дешевый часто в корпусе из пластика. БР-52 — для школ, часто там используется как учебное пособие, для опытов.
