Чем измеряют атмосферное давление прибор. Единицы измерения атмосферного давления. Приспособление с учетом высоты

Сила веса воздушного столба высотой 10 км, действующая на единицу земной поверхности, называется атмосферным давлением. В системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па)

Однако, 1 Па – очень малая величина давления, поэтому при измерении атмосферного давления пользуются кратными единицами: кПа = 1000 Па и МПа = 10 6 Па = 1000 кПа.

Кроме Паскаля для измерения атмосферного давления также используются внесистемные единицы – миллиметры ртутного (водяного) столба и бары, причем

1 бар = 101,3 кПа = 760 мм. рт. ст.,

именно такое значение имеет атмосферное давление на уровне моря.

Прибор для измерения атмосферного давления называется барометром. Наиболее распространенным типом является металлический барометр-анероид, конструкция которого показана на рис. 1.2. Основу анероида составляет цилиндрическая камера К , из которой откачан воздух. Камера герметично закрыта тонкой гофрированной (волнистой) мембраной М . Чтобы атмосферное давление не сплющило мембрану, она с помощью тяги Т соединена с пружиной П , закрепленной на корпусе прибора. К пружине шарнирно прикреплен нижний конец стрелки С , которая может вращаться вокруг оси О . Для измерения показаний прибора служит шкала Ш . При изменении атмосферного давления мембрана прогибается внутрь или наружу и перемещает стрелку по шкале, показывая значение давления (шкалу барометра-анероида градуируют и поверяют по показаниям ртутного барометра).

Рис. 1.2 – Принципиальная схема барометра-анероида

Анероиды очень удобны в работе, прочны, малогабаритны, но менее точные, чем ртутные барометры. Внешний вид барометра-анероида показан на рис. 1.3.

Приборы для измерение атмосферного давления

Измерение атмосферного давления производится с помощью барометров. Οʜᴎ бывают ртутны е и анероиды .

Ртутные барометры представляют из себяпо существу весы, где давление столба воздуха, единичного сечения, простирающегося через всю атмосферу, уравнивает столб ртути, заключенный в стеклянную трубку, из которой выкачан воздух.

К стеклянной трубке прикреплена шкала, по которой отсчитывается величина давления (мм pт. ст. или мб).Ртутные барометры требуют поправки на температуру (ее изменения сказываются на высоту ртутного столба). Обычно показания барометра приводятся к температуре ртути 0 о С. Вместе с тем, вводится поправка на силу тяжести, которая зависит от географической широты (на полюсе сила тяжести наибольшая, на экваторе наименьшая). Показания барометра принято приводить к нормальной силе тяжести на широте 45°. Есть еще инструментальная поправка, которая возникает при изготовлении барометра. Все поправки обычно сводятся в специальные таблицы, имеющиеся на метеостанции для каждого барометра.

Примером ртутного барометра служит барометр чашечный стационарный .

Барометры анероиды предназначены главным образом для измерения давления в полевых условиях. Приемником атмосферного давления в анероиде служит металлическая волнистая цилиндрическая коробочка, из которой выкачан воздух. Коробочка одним концом (нижним) прикреплена к неподвижному основанию, к верхней ее части присоединœена пружина. При увеличении атмосферного давления коробочка сжимается, а при уменьшении, под действием пружины, распрямляется. Эти изменения передаются системой рычагов на стрелку, которая перемещается вдоль шкалы с нанесенными делœениями, соответствующими давлению в миллиметрах ртутного столба или миллибарах.

Барометр анероид устанавливается в помещении. Он снабжен термометром. Показания барометра анероида нуждаются в температурной поправке (они приводятся к 0 о С). Вместе с тем, вводятся поправки шкаловая и добавочная. Все поправки даются в сертификате (свидетельстве) прибора.

Для непрерывной регистрации атмосферного давления и его изменения применяется прибор (самописец) барограф . Он состоит из приемной части (несколько анероидных коробочек), передающего устройства (система рычагов с пером) и барабана с часовым механизмом, на который надевается лента͵ разграфленная по вертикали линиями, означающими время, по горизонтали линиями, означающими величину давления.

Есть барографы с суточным и недельным заводом часового механизма.

При увеличении атмосферного давления анероидные коробочки сжимаются и линия, которую чертит перо на барабане, поднимается вверх. При уменьшении давления происходит обратное явление. С помощью графического изображения хода давления на ленте определяется барическая тенденция.

Барограф устанавливается внутри помещений и является одним из наиболее показательных приборов, позволяющих наглядно и непрерывно следить за ходом атмосферного давления. Изменение давления является одним из признаков изменения погоды (понижение давления свидетельствует о приближении циклона - область с относительно плохой погодой, повышение давления говорит о приближении антициклона - области с относительно хорошей погодой).

При отсутствии барографа и барометра об изменении давления (его понижении или повышении) можно судить по показаниям барометрического высотомера, имеющегося на каждом самолете. Принцип действия прибора основан на измерении атмосферного давления, для чего служит анероидная коробочка, заключенная в корпусе прибора.

Приборы для измерение атмосферного давления - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Приборы для измерение атмосферного давления" 2017, 2018.

Приспособление для учета колебаний атмосферного давления. Надземный слой нашей планеты имеет толщину в десятки километров. Концентрация смешанных газов в нем отличается небольшой массой, однако в таких значимых объемах оказывает на поверхность существенную нагрузку. Фактически, человек редко его ощущает, так как имеет приспособленность к воздействию этого фактора. Тем не менее, эту величину вполне реально измерить.

Принцип действия простейших устройств

Простейший прибор для измерения атмосферного давления (АД) представляет собой нехитрое устройство, состоящее из тонкостенной стеклянной трубки и ртутного наполнителя. Один из стандартных размеров такого приспособления: трубка толщиной 1 миллиметр и длинной в сто сантиметров.

Если перевернуть емкость закрытым концом вверх, а открытой частью вниз, то некий объем ртути удалится, а определенная часть останется внутри. Содержание жидкого металла будет снижаться до стабилизации внутреннего и наружного давления.

Анероидный и ртутный прибор

Анероид-барометр, что это такое? В принципе работы этого устройства учитываются колебания через круглый металлический корпус с волнистыми стенками, из которого выкачан воздух.

Эластические боковины короба при увеличении давления прогибаются, а при снижении - выпираются. Специальным механизмом рабочие камеры связаны со стрелкой. Она показывает на величину атмосферного давления по шкале, градуированной в миллиметрах столба ртутного.

Прибор для измерения атмосферного давления представляет собой U-образно изогнутую стеклянную колбу с ртутным наполнителем. Показания определяются по разности содержимого в увеличенном и малом отрезке колбы.

При помощи барографов вариации АД регистрируются на ленте, находящейся в действующем блоке барабанного типа. Измеряемые показатели регистрируются в миллиметрах (мм рт. ст.) или миллибарах (мбар).

Барограф

Далее представлен барограф. На вопрос - барометр, что это такое в данной конфигурации, можно ответить - это агрегат-самописец для постоянной фиксации атмосферного давления. Его действие основано на колебаниях АД. В итоге деформация передается системой на устройство. При повышении показаний происходит сжимание коробок, рычаг с пером идет вверх, а в случае снижения давления камеры под действием контрольной пружины становятся шире, и самописец проводит нижнюю линию. Фиксированные показания давления вычитаются на специальной градуированной бумажной ленте, которая размещена на вращающемся барабане.

Для устранения температурных колебаний, влияющих на точность показаний, в устройства монтируют конденсаторы из биметалла. Приспособления устанавливаются вдали от нагревательных приборов и должны быть защищены от прямого воздействия солнечных лучей. Заводной механизм рассчитан на сутки либо на недельный режим.

Особенности использования

Показания барометра фиксируют с учетом изменения климатических условий в разных регионах, поскольку давление воздуха - величина непостоянная, о чем известно еще со школьных уроков природоведения.

При хорошей, теплой и безветренной погоде барометр настенный или настольный показывает высокие значения. Соответственно, при снижении данных в ближайшее время ожидается похолодание либо осадки.

Приспособление, расположенное внутри дома работает точно так, как и в пространстве, не ограниченном оградами, стенами и заборами. Слегка видоизменяет показания прибора высота здания, поскольку давление будет более низким на 9-м этаже и выше, чем на меньших уровнях одного строения.

Приспособление с учетом высоты

Чем выше подъем вверх, тем ниже показатели давления атмосферного столбика. Выявленная закономерность применяется в авиационных приборах, определяющих высоту полета. Подобные устройства называются альтиметрами.

Безусловно, результаты первых, не совсем совершенных приборов, существенно варьировались от погодных факторов, ведь негативные метеоусловия сопровождались падением давления, соответственно, показания прибора высвечивали данные, которые объективно больше реальной отметки. Для снятия правильных показаний требуется корректировка исходящих параметров. Принцип работы современных альтиметров иной - они не используют для измерения высоты давление атмосферы.

Как пользоваться?

Часы с барометром и другие виды устройств - это стрелочный прибор с круглой или овальной шкалой, на которой имеются деления. Величина измерения берется в миллиметрах ртутного столба.

При значениях 750-760 мм рт. ст. в перспективе ожидается замечательный погожий день, который не помешает прогулке, поездке на природу, дачу. При снижении указателя барометра ниже отметки 750 имеется вероятность дальнейшего падения, значит - стоит ожидать ненастную погоду, внезапное похолодание и обильное выпадение осадков.

Слежение за АД жизненно важно для тех, кто страдает повышенным давлением крови. В периоды критического изменения этого показателя такие люди подвержены ухудшению состояния здоровья. Информация о погодных переменах существенна для них по причине своевременного принятия лекарства, сохранения своей работоспособности и здоровья.

Современные экземпляры

Сейчас чаще всего используются барометры чашечного типа или сифонные виды. В стационарных устройствах, которые оборудованы компенсированной шкалой, атмосферное давление высчитывается непосредственно по положению ртути в стеклянной емкости.

В экземплярах для экспедиций перед началом наблюдений предварительно корректируют уровень ртути в чаше на нулевой отметке, используя регулирующий винт. В сифонно-чашечных приспособлениях величина АД измеряется по разнице высот столба в длинном и открытом участке. Такое приспособление отсчитывает показания с точностью до пяти сотых. Для определения десятых долей столба используется подвижной металлический шаблон.

Полученные числовые результаты атмосферного давления приводятся по специальной таблице к нулю градусов по Цельсию. Температурные корректировки показаний могут быть весьма существенными. Невзирая на виды барометров, они устанавливаются вдали от источников тепла (печей, обогревателей, прямого солнечного воздействия), а также подальше от дверных и оконных проемов.

Особенности

Рассматриваемое приспособление может применяться в удобном и компактном исполнении. Например, часы с барометром имеют следующую функциональность:

• Непроницаемость для воды, вплоть до 50-100 метров.
• Устойчивость к ударам и механическим воздействиям, что немаловажно для рыбаков, охотников и любителей экстремального отдыха.
• Барометр позволяет спрогнозировать изменения атмосферного давления и погоды в целом.
• Кроме того, часы могут оснащаться термометром, подсветкой, компасом и даже навигатором, что существенно облегчает пребывание в не совсем знакомой местности.

На вопрос "Барометр, что это такое?" однозначно можно ответить - приспособление особенно важное для путешественников, рыбаков, охотников и мореплавателей. Кроме того, эта штука в бытовом использовании позволяет довольно точно предугадать колебания погоды, что актуально для людей с заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной системы.

Барометр - прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Первоначально выглядел как стеклянная трубка с отметками, внутри её наполняла ртуть. В момент проведения исследования столбик ртути находился на 760 мм, теперь этот показатель принято считать уровнем нормального давления, по которому судят, повышается давление или наоборот понижается. Прибор такого вида благодаря высокой степени точности и сейчас применяются на различных метеостанциях и в научных лабораториях.

Спустя 2 века, проведя огромное количество испытаний и пользуясь наработками выдающегося немецкого ученого Якова Лейбница, инженер-изобретатель из Франции Люсьен Види явил миру свое «детище» - усовершенствованный барометр-анероид (от греческого «анерос» - «без влаги»), который был намного безопаснее в использовании и имел более легкий вес.

На сегодняшний день существуют такие разновидности:

• Жидкостные барометры;
• Ртутные;
• Барометры- анероиды;
• Электронные.

Принцип работы барометра

Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).

Чашечный барометр

Чашечный - стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.

Сифонный барометр

Сифонный - трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный - две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.

Ртутный барометр

Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма - ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения - идет процесс повышения давления, ниже - понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.

Классический барометр-анероид

(1 - корпус; 2 - гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 - стекло; 4 - шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 - спиральная пружина; 7 - нить; 8 - передаточный механизм; 9 - стрелка-указатель )

Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.

Электронный барометр

Электронный (или цифровой) барометр - современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.

На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.

Основные термины и единицы измерения

Атмосферное давление – это давление столба воздуха, простирающегося от земли до верхней границы атмосферы на единицу земной поверхности.

Единицы измерения давления:

1 бар = 1 млн.дин/см2; 1/1000 бара = 10 мб

В системе СИ 1Па = 1Н/м2 = 10-5 = 0,01 мб.

Для практических целей используют следующие единицы измерения:

1 гПА = 100 ПА = 1 мб = 0,75 мм.рт.ст.

1 мм.рт.ст. = 1,33 гПА

Давление величиной 1012 гПА соответствующее массе ртутного столба 760 мм при t = 0ºС на широте 45º и на уровне моря, называется нормальным атмосферным давлением.

Ветром называется горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Скорость ветра измеряется в м/с, реже в км/ч или баллах. Направление ветра определяется румбом или азимутом той точки горизонта, откуда дует ветер. При измерении ветра используют 8 основных румбов.

Барометр-анероид БААМ (рисунок 6.1) – служит для измерения атмосферного давления в стационарных и экспедиционных условиях.

Воспринимающей частью анероида является металлическая толстостенная коробка, внутри которой воздух сильно разряжен. При увеличении давления коробка сжимается, а при уменьшении растягивается пружиной. Эти изменения с помощью системы рычагов и цепочки передаются стрелке, перемещающейся по круговой шкале анероида, разделенной на 0,5 мм.рт.ст. На циферблате анероида укреплен термометр со шкалой через 1ºС. Весь механизм анероида заключен в пластмассовом корпусе.

Рисунок 6.1 – Барометр-анероид БАММ

Измерение давления производится в месте, где нет резких изменений температуры воздуха. Постучав пальцем по стеклу снимают отсчет по положению конца стрелки относительно шкалы с точностью до десятой доли деления (0,1 мм.рт.ст. или 0,1 гПа). В показания вводят температурную поправку, предварительно измерив температуру по шкале термометра прибора.

Барограф (рисунок 6.2) служит для непрерывной регистрации изменений атмосферного давления.

Барограф размещен в пластмассовом корпусе. К нижней раме корпуса прикреплена металлическая плага, на которой смонтирован весь механизм прибора.

Чувствительным элементом прибора является бароблок, который системой рычагов связан со стрелкой пера. Положение подвижного винта, имеющего шарнир в кронштейне, фокусируется сверху винтом, а снизу упорной пружиной. Отметки на ленте барографа можно сделать нажимая кнопку.

Рисунок 6.2 – Барограф

Установка прибора производится на отдельной полочке метеостанции вдали от отопительных приборов, оконных проемов и мест, куда могут проникать прямые солнечные лучи.

Обработка и установка лент барографа производится так же, как и у термографа. Ленты барографа разграфлены равными промежутками по горизонтали через 2 мб и офицированы через каждые 10 мб. По вертикальной шкале времени деления между соседними дугами составляют 15 минут для суточного и 2 ч для недельного завода часового механизма.