Барометр анероид принцип действия. Барометр - полезный и красивый подарок

На фото представлен обычный бытовой барометр. Такие барометры называют анероидами, что в переводе с греческого означает «безводный». Барометр-анероид - один из основных приборов, используемый метерологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления. Устройство анероида довольно простое: закрепленная приемная часть, которая посредством пружин и системы рячагов соединена со стрелкой и шкала.

Приёмной частью анероида служит круглая металлическая гофрированная (гофрированная означает ребристая ) коробка, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления верхнее основание коробки поднимается и пружина разгибается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по шкале.

К сожалению, на барометры оказывает сильное влияние температура окружающией среды и с течением времени изменение упругости пружин. Из-за этого на современных барометрах-анероидах можно встретить дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три:

• на шкалу - зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы
• на температуру - обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры
• добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем.

Градуируют анероиды по жидкостным барометрам (ртутным), которые более точны, но менее компактны и менее безопасны. Первый ртутный барометр был описан Эванжелисто Торричелли из Флоренции в 1644 году в сочинении «Opera geometrica ».

Нормальным считается давление в 760 мм. рт. ст. (миллиметров ртутного столба) или 101 325 Па (1013 гПа) — давление на уровне моря при нормальных условиях. Так как атмосферное давление создается вышележащими слоями воздуха, то с подъемом в горы давление падает. Зависимость давления воздуха от высоты описывается так называемой барометрической формулой .

Благодаря барометрической формуле мы можем определить высоту, на которой находится барометр. Метода определения разности высот между двумя точками по измеряемому в этих точках давлению называется барометрическим нивелированием . По такому приницпу работают альтиметры и определение высоты точки наблюдений в GPS -навигаторах.

В общем случае при помощи , если дополнительно проградуировать шкалу прибора в метрах. Для любознательных приведу таблицу показаний барометра при понижении температуры на 0,5 °С на каждые 100 метров высоты.

Высота, м	Давление, мм. рт. ст.
0	762
1000	671
2000	590
3000	517
4000	453
5000	395
6000	344
7000	288
8000	258

Если измерения будут проводиться с достаточно коротким временным промежутком (чтобы свести влияние погоды на барометр к минимуму) и в не сильно большом диапазоне высот, то барометрическую формулу можно записать как

и использовать ее для расчета высоты точки наблюдения по барометру.

Каким бы лёгким ни казался окружающий нас воздух, он не невесом. При нормальной комнатной температуре один метр кубический окружающей нас смеси газов имеет массу более килограмма. А учитывая высоту земной атмосферы 118 километров (правда, 80% всей её массы сосредоточены в пятнадцатикилометровом нижнем слое), имеем весьма значительное давление у поверхности планеты. Приблизительно на каждый квадратный сантиметр поверхности "давит" около одного килограмма. Не так уж и мало.

Что такое давление

Земная атмосфера чрезвычайно нестатична. Потоки тёплого воздуха, поднимаясь вверх, выдавливают ближе к поверхности остывшие, более плотные, массы газов и водяного пара. Так как нагрев различных участков Земли не одинаков, поднятие в стратосферу одних воздушных масс вызывает приток на их место других, из нижних слоёв. Таким образом, над конкретной точкой земной поверхности в данный момент времени всегда находятся воздушные массы разной температуры, влажности и состава, что вызывает, естественно, и постоянное изменение атмосферного давления.

Так что же измеряет барометр-анероид и какова природа давления? Всё дело в том, что молекулы газа - весьма подвижные частицы. Они находятся в постоянном хаотическом движении (его принято называть "броуновским" по фамилии открывателя данного явления).

На рисунке показано некое ограниченное пространство, внутри которого присутствуют молекулы газа. Они не находятся в состоянии покоя. Двигаясь, отскакивая друг от друга они бомбардируют стенки и дно цилиндра, поршень. Если повысить температуру внутри цилиндра, частички газа ускорятся, их удары станут сильнее - давление возрастёт. Можно сжать газ, приложив усилие к поршню, - расстояние между молекулами станет меньше, их столкновения как друг с другом, так и о стенки цилиндра чаще - снова рост давления.

В чём измеряют давление

В международной системе единиц давление принято измерять в паскалях. Один паскаль - это такое давление, при котором на один квадратный метр поверхности воздействует сила, равная одному ньютону.

Один паскаль - достаточно маленькое давление, гораздо меньше кровяного давления человека или, скажем, давления в шинах автомобилей. Поэтому указанная физическая величина чаще используется с приставкой «мега» (умножить на миллион). Так, к примеру, нормальное давление атмосферы у поверхности Земли равно 0,1 МПа или 100 000 Па.

В технике чаще используют другую величину для обозначения давления, более понятную, а именно - килограммы силы на сантиметр квадратный. В названии этой величины вполне читается и заключённый в ней смысл - сколько килограммов давит на один квадратный сантиметр поверхности.

Самыми первыми устройствами для измерения давления (до того как был изобретён барометр-анероид), были приборы, использующие вес ртути. Поэтому ещё одной единицей измерения, с успехом применяющейся до сих пор, являются миллиметры ртутного столба.

Устройства для измерения давления

Давление бывает истинным и относительным (избыточным). Для измерения истинного давления служит барометр-анероид. Избыточное давление (именно оно интересует автолюбителей, измеряющих давление в шинах) показывает, насколько давление в сосуде превышает давление окружающего воздуха, и измеряется относительно несложно. Механическое устройство сравнивает давление внутри и снаружи. Истинное же давление измерить сложнее, так как сравнивать можно только с глубоким вакуумом. Первыми устройствами такого рода были ртутные барометры. Стеклянная трубка примерно метровой длины наполнялась ртутью, переворачивалась в сосуд, содержащий так же ртуть.

Жидкий металл под собственным весом двигался вниз, над ним образовывался вакуум, давление измерялось разницей уровней ртути в сосуде и в стеклянной трубке. Нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба.

Очевидно, что использование такого прибора не всегда удобно из-за его громоздкости, а также из-за ядовитости паров ртути. Прекрасным изобретением стал барометр-анероид метеорологический, в котором специальный механизм «сравнивает» атмосферное давление с нулевым (глубокий вакуум), которое создаётся в специальном герметичном металлическом сосуде.

БАММ

Барометр-анероид мембранный метеорологический - именно так расшифровывается название наиболее распространённого в мире прибора для измерения давления. Прибор состоит из нескольких мембранных камер, собранных в пакет. Из них откачан воздух.

Так как давление внутри камер нулевое, атмосферное давление, изменяясь, сжимает их или же наоборот - позволяет расшириться за счёт упругости металла. Самые незначительные измерения толщины мембран улавливаются чувствительной стрелкой. Барометр-анероид БАММ, в отличие от древнего ртутного собрата, совершенно безопасен и гораздо удобнее в использовании.

Сам себе метеоролог

Люди, страдающие высоким или низким артериальным давлением, гипертоники, другие метеозависимые граждане, а также любители рыбной ловли чаще всего интересуются атмосферным давлением. Информация, поступающая из СМИ, имеет общий характер, поэтому куда лучше иметь собственный барометр-анероид, цена которого 5-7 тысяч рублей. Такой барометр, как правило, размещают в квартире на видном месте. Он классно смотрится на стене в кабинете охотника или рыбака между трофеями.

Кроме системы «анероид» в настоящее время широко используются электронные варианты, использующие пьезо-эффект. Цена на такой прибор на порядок ниже (может стоить меньше тысячи рублей). Его удобнее носить в рюкзаке, рыболовном ящике -это настоящая метеостанция в кармане.

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 он представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку длиной около 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. равно 133,3 Па).
Анероид. В анероиде 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, 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.

До середины XIX в. для измерения атмосферного давления применяли лишь жидкостные (главным образом, ртутные) барометры, изобретенные Э. Торричелли. В 1844 г. Л. Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получивший название барометр-анероид (от греческого слова «анерос» - безжидкостный).

Устройство барометра-анероида показано на рисунке 121. Его основной частью является круглая металлическая коробка 1 с волнистыми (гофрированными) основаниями. Путем откачивания воздуха внутри этой коробки создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается, и ее верхняя (прогибающаяся) поверхность начинает тянуть прикрепленную к ней пружину 2 . При уменьшении давления пружина разгибается, и верхнее основание коробки приподнимается. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4 . Эта стрелка перемещается по шкале 5 . Градуировку шкалы анероида осуществляют и выверяют по показаниям ртутного барометра. Барометры-анероиды менее надежны, чем ртутные, так как содержащиеся в них пружины и мембраны со временем изменяют свою упругость. Однако вследствие своей портативности и отсутствия жидкости они более удобны в обращении и потому широко используются на практике.

Барометры являются необходимыми приборами в метеорологических исследованиях, так как знание атмосферного давления важно для предсказания погоды на ближайшие дни.

Чувствительность анероидов настолько высока, что даже при поднятии барометра на 2-3 м стрелка-указатель прибора заметно перемещается. Это позволяет обнаружить постепенное изменение атмосферного давления даже при перемещении по лестнице дома или на эскалаторе в метро.

С увеличением высоты над землей давление воздуха уменьшается. Поднимаясь с барометром в аэростате, можно измерить давление атмосферы на разных высотах. При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. На высоте 6 км давление воздуха примерно вдвое меньше, чем на поверхности Земли.

Знание зависимости атмосферного давления от высоты позволяет использовать барометры-анероиды в качестве высотомеров . Поскольку каждому значению атмосферного давления соответствует своя высота над уровнем моря, то шкалу этих приборов можно сразу проградуировать в метрах (или километрах).

Барометрические высотомеры, используемые в авиации, иначе называют альтиметрами . С их помощью летчики определяют высоту полета самолетов.

1. Какие два вида барометров вы знаете? 2. Как устроен барометр-анероид? 3. Как изменяется давление атмосферы при увеличении высоты над Землей? Почему? 4. Каким образом можно определить высоту полета самолета? Как называется служащий для этого прибор? 5. Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме иад землей увеличивается в объеме?

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.

Рис. 1. РТУТНЫЙ БАРОМЕТР. Простейший ртутный барометр (слева) представляет собой наполненную ртутью стеклянную трубку, опущенную открытым концом в чашку со ртутью. Ртуть в трубке поднимается и опускается в соответствии с изменениями погодных условий. В сифонном барометре (посередине) изменения уровня ртути в открытом конце трубки посредством грузика W с противовесом C передаются стрелке, которая указывает на надписи круговой шкалы, предсказывающие погоду. Барометр Фортина (справа) - это чашечный барометр, в котором нуль шкалы устанавливается путем вращения винта А до соприкосновения костяного острия T c поверхностью ртути; для более точного отсчета по шкале предусмотрен верньер (нониус).

Чтобы сделать ртутный барометр, нужно сначала наполнить трубку ртутью. Затем, зажав открытый конец указательным пальцем, погрузить этот конец в ртуть, находящуюся в чашке. Стоит отнять палец, 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).
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.
ЛИТЕРАТУРА
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

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Синонимы :

Смотреть что такое "БАРОМЕТР" в других словарях:

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

- (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, 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 - (от греч. baros тяжесть и metron мера), прибор для измерения атмосферного давления. Атмосферный воздух имеет определенный вес и упругость и сво, ей массой оказывает.давление на все предметы, имеющие с ним прямое или косвен; ное соприкосновение … Большая медицинская энциклопедия

- (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

- (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