Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Барометр

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Баро́метр (греч. βάρος — тяжесть и μέτρον — мера) — инструмент, которым измеряют атмосферное давление. Прибор для измерения давления газов, жидкостей в сосудах называется манометром.

Поводом к изобретению барометра послужил давно известный простой насос. Подъем воды в насосе до середины XVII столетия объясняли тем, что природа боится пустоты. Однако, когда во Флоренции попробовали поднять воду насосом выше 10  м, то увидели, что она не пошла выше. Этот случай сделался известен Галилею, и его ученик Торричелли в 1643 сделал опыт со ртутью. Он наполнил ею стеклянную трубку, запаянную с одного конца, придержал пальцем и опустил в сосуд запаянным концом вверх. Когда он отнял палец, то ртуть в трубке оказалась поднятой над уровнем ртути в сосуде лишь на 760 мм, а сверху была пустота. Отношение высоты воды в насосах, 10  м, к высоте ртути в трубке соответствует отношеню плотности ртути и воды, т. е. более тяжелая жидкость, ртуть, поднимается на 13,6 раз меньшую высоту, чем вода.

Уже Торричелли дал верную теорию барометра, а именно, что столб жидкости в трубке уравновешивает давление воздуха на жидкость в сосуде. Пустота в верхней части барометрической трубки с того времени называется торричеллиевой. Оставалось сделать еще опыт для проверки теории Торричелли. Так как на горах вес или давление воздуха меньше, потому что лишь слои над местом наблюдения производят давление, то ртуть в трубке должна была стоять ниже, чем на равнине. Этот опыт был сделан в 1648 Перрье, зятем знаменитого Паскаля, по его настоянию. Перрье поднялся на гору Пюи-де-Дом в Оверни, 1467 м над уровнем моря, и нашел, что там барометр стоял на 80 мм ниже, чем у подошвы горы.

Для измерения давления воздуха и до сих пор употребляют ртутный барометр, и со временем было сделано много усовершенствований, дающих возможность наблюдать точнее.

b5_089-3.jpg

БАРОМЕТРЫ

Барометры бывают двух родов: с широкой чашечкой и сифонные. Первые (фиг. 2) снабжены винтом к., дающим возможность перемещать дно сосуда L. L. так, чтоб уровень ртути всегда соответствовал 0 шкалы барометра. Для того чтобы достигнуть точности, употребляется острие S из слоновой кости или стали. Оно должно касаться уровня ртути. Б. с подвижным дном были изобретены Рэмсденом в 1786 и усовершенствованы Фортеном в 1820 и многими другими учеными. Шкала обыкновенно начинается лишь с 700 м, если барометр не назначается для наблюдений на высоких горах и нагорьях. Обыкновенный комнатный барометр (фиг. 3) также чашечный, но в нем нет возможности достигнуть значительной точности.

Сифонный барометр состоит из изогнутой трубки формы U, в которой длинный конец запаян, а широкий открыт. Для наблюдения давления воздуха приходится делать два отсчета, по длинному и короткому колену. Здесь измеряется, след., высота ртути в длинном колене трубки над коротким. Сифонный барометр был изобретен Байлем в 1694 и с того времени очень усовершенствован. В узких барометрических трубках ртуть прилипает к стенкам вследствие волосности, и это, конечно, мешает точности наблюдения. Особенно это заметно на морских барометрах, трубка которых очень узка, но заметно на обыкновенно употребляющихся с диаметром трубки в 8 мм. По исследованиям Савельева нужно по крайней мере взять диаметр 11 мм для устранения этого неудобства.


Для того чтобы избегнуть воздуха в торричеллиевой пустоте, обыкновенно наполняют барометры кипяченой ртутью. Наполнение довольно затруднительно и требует опытного мастера. Это неудобство, как и прежде упомянутое, устранено в сифонном барометре Краевича. Трубка в границах шкалы значительно расширяется, до 20 мм, след., совершенно устраняется влияние волосности на точность наблюдения; затем выше шкалы трубка загибается вниз и вверх в виде U и оканчивается очень тонким, запаянным концом. Барометр этой системы может быть наполнен холодной ртутью, а если б оказался воздух в торричеллиевой пустоте, то его можно выгнать, оставляя ртуть в барометре. Для этого нужно сломить кончик трубки и, осторожно наклоняя барометр, выгонять воздух, а затем опять запаять верхний конец трубки. Для точности наблюдения над барометром нужно знать температуру ртути, для чего при барометре помещается термометр, показания которого приводятся к постоянной температуре, обыкновенно к 0°. Так как большая масса ртути в Б. нагревается и охлаждается медленнее, чем ртуть в термометре, то Б. следует наполнять таким образом, чтоб он не подвергался быстрым колебаниям температуры. Лучше всего держать его в комнате, подальше от окон, печей и каминов.

Кроме ртутных, в некоторых случаях употребляют барометры, наполненные другими жидкостями. Так, во Франции в XVIII столетии был устроен водяной барометр, но он, кажется, не сохранился, другой был поставлен на лестнице здания университета в Москве и существует до сих пор. Иордан в Лондоне построил глицериновый барометр, сверху налито немного тяжелого нефтяного масла, окрашенного в ярко-красный цвет. Кроме того, употребляются еще анероиды, или металлические барометры (см.), и термобарометры. Последние состоят из термометра, разделенного на 1/10 или даже 1/20 градуса вблизи точки кипения, ниже находится широкий резервуар. Они вставляются в жестяной сосуд, наполненный водой и нагреваемый спиртовой лампочкой так, чтобы шарик не касался жидкости и находился в парах. Чем ниже давление воздуха, тем ниже и точка кипения, и на этом основано применение термобарометра. Б., употребляемые в лабораториях и при метеорологических наблюдениях везде, кроме Англии и ее колоний и Соединенных Штатов, разделены на миллиметры, а в этих государствах до сих пор употребляются делимые на английские дюймы и линии (в дюйме 10 линий). До 1870 г. в России барометры для метеорологических наблюдений делились на русские полулинии, т. е. на 1/20 части английского дюйма или ½ части английской линии. Ниже дана таблица для приведения показаний барометра в английских и русских полулиниях, дюймах и линиях в миллиметры.

Англ. дюймы Линии Русские полулинии Миллиметры
27 0 540 685,8
27 2,5 545 692,1
27 5 550 698,5
27 7,5 555 704,8
28 0 560 711,2
28 2,5 565 717,5
28 5 570 723,9
28 7,5 575 730,2
29 0 580 736,6
29 2,5 585 742,9
29 5 590 749,3
29 7,5 595 755,6
30 0 600 762,0
30 2,5 605 768,3
30 5 610 774,7
30 7,5 615 781,0
31 0 620 787,4
31 2,5 625 793,7
31 5 630 800,1

1 англ. дюйм = 25,4  мм, 1 русская полулиния = 1,27 мм, 1 парижский дюйм = 27,07 мм, 1 париж. линия = 2,25 мм. Часто, особенно на метеорологических картах, дают атмосферное давление, приведённое к уровню моря; о способах приведения к уровню моря и вообще барометрического измерения высот, см. Воздух, Высотомеры, Давление воздуха.

В настоящее время все более входят в употребление самопишущие или регистрирующие барометры, особенно распространены самопишущие анероиды Ришара. Эти инструменты дают возможность непрерывно следить за ходом барометра.


См. также[править]

  • Метеорологические инструментыБарометр (от греч. pdaoc; - тяжесть и [летрёсо - измеряю) - метеорологический прибор, служащий для измерения атмосферного давления. Наиболее распространёнными стандартными приборами, обладающими большой точностью показаний, являются жидкостные Б., в к-рых определяемое давление воздуха уравновешивается давлением столба жидкости; последнее легко может быть определено, если известны высота этого столба и удельный вес жидкости. Обычно этой жидкостью является ртуть, особенно подходящая для указанной цели в сипу своего весьма большого удельного веса: атмосферное давление на уровне моря эквивалентно давлению ртутного столба всего ок. 3/4 м высотой. Кроме ртутных Б. (рис. 1), употребляются т. н. металлич. Б., или анероиды (см.), особенно распространённые в практике и в быту (рис. 2).

Дли абсолютных измерений, в особенности при экспедициях, применяются гипсотермометры (см.), или термобарометры. Гипсотермометром измеряется температура кипения воды, к-рая зависит от внешнего давления, причём эта зависимость исследована весьма точно.

Принцип устройства ртутного Б. был дан в знаменитом оныте Торричелли, ученика Галилея, поставленном в 1643. Этот опыт состоит в том, что стеклянная трубка длиной ок. 90 см, запаянная с одного конца и наполненная ртутью, погружается открытым концом в чашку со ртутью. Уровень ртути в трубке несколько опускается, но всё же в трубке остаётся ртутный столб высотой ок. 76 см (в среднем на уровне моря). Этот оставшийся в трубке столб ртути уравновешивает давление атмосферы на открытую поверхность ртути в чашке (по закону сообщающихся сосудов). Опыт Торричелли повторил

в 1047 Паскаль; он измерил высоту столба ртути, уравновешивающего атмосферное давление на вершине горы Пюи-де-Дом и у её подножья, при этом обнаружил зависимость высоты ртутного столба от высоты места. Исследования Паскаля послужили толчком для решения задачи определения высоты места но показаниям .барометра.

Вес ртутного столба и, следовательно, его давление при одной и тон же его высоте зависит еще от плотности ртути и от величины ускорения силы

Гис. 1.

тяжести. Поэтому в измеренную высоту ртутного столба вводят соответствующие поправки, чтобы привести её к стандартным значениям температуры и силы тяжести. Учитывается также и тепловое расширение шкалы. Разнообразные конструкции ртутных Б. в основе своей имеют описанную «трубку Торричелли».

К числу наиболее совершенных ртутных Б. относится нор м а л ь и ы и барометр Главной геофизической обсерватории и Ленинграде, сделанный в 1870 по проекту акад. Г. И. Вильда. Нормальные Б., в т. ч. упомянутый выше, имеют сложную конструкцию, обеспечивающую максимально точные показания (±0,0023 мм).

Нормальные Б. служат эталонами для всех Б. данной страны, с ними систематически сверяются контрольные рабочие Б., а с последними - все Б. сети метеорологич. станций.

В принятом на советских метеорологич. станциях чашечном Б. (Вильда) имеется широкая чугунная чашка со ртутью, закрытая сверху (однако сообщающаяся с атмосферным воздухом через отверстие), и с неподвижным дном. Стеклянная трубка длиной ок. 80 см, укреплённая нижним открытым концом в крышке этой чашки, погружена в наполняющую её дистиллированную ртуть. Эта трубка заключена в защитную латунную оправу, на верхней части к-рой нанесена шкала. Уровень ртути в чашке изменяется но мере того, как он изменяется в трубке. Так как площадь сечения чашки в 50 раз больше площади сечения трубки, то изменения уровня ртути в чашке в 50 раз меньше, чем изменения уровня ртути в трубке. За уровнем ртути в чашке можно не наблюдать, если каждое деление шкалы сделать на 1/бо меньше истинного миллиметра (компенсированная шкала). В чашечном Б., применяемом на судах, делаются некоторые конструктивные дополнения, чтобы затруднить колебания ртути при качке.

На метеорологич. станциях СССР также применяются сифонно-чашечные Б. системы Вильда-Фусса. Здесь в чашку Б. вставлены две стеклянные трубки, заключённые в общую латунную оправу:

длинная трубка Торричелли, имеющая изогнутую форму и уменьшенный диаметр в своей нижней части, и открытая сверху короткая трубка, сообщающаяся с атмосферой. Высота столба ртути, уравновешивающего атмосферное давление, определяется разностью уровней в длинной и короткой трубках.

Специальный дифференциальный или относительный Б. был сконструирован в 1874 Д. И. Менделеевым. В этом Б. жидкостью служит нефтяное масло, плотность которого почти в 16 раз меньше плотности ртути. Точность такого Б. в 16 раз больше ртутного. По своей конструкции он представляет собой резервуар АА (рис. 3), наполненный высушенным воздухом. Изменения объёма этого воздуха фиксируются нефтяным манометром М. Воздушный резервуар обвит трубкой-змеевиком Z, содержащим нефть, и на конце имеет градуированный капилляр //. Резервуар вместе с змеевиком заключён в водяной термостатXX; точность измерения температуры 5-6-10~4 градуса. При измерениях устанавливают равенство уровней в трубках манометра, присоединённого к сообщающемуся с атмосферой воздушному резервуару, затем разъединяют его и переносят в другое место. Разность уровней по манометру при одинаковой температуре' определит разность высот.

Оригинальная конструкция «морского барометра» была предложена М. В. Ломоносовым в 1759. Этот Б. состоит из двух термометров (спиртового и воздушного), укреплённых на одной доске. Определив по Рис. 3.

стоянные точки (при 0° и ок. 90°) обоих термометров, делят шкалу каждого на градусы. Если показания воздушного термометра ниже спиртового (по шкале), то давление увеличилось против бывшего при градуировке; если выше, то давление уменьшилось. Лит.: Ломоносов М. В., Сочинения, т. 5, СПБ, 1902; Кедроливанский В. Н., Метеорологические приборы, Л., 1947; В ильд Г. И., Нормальные барометры Главной физической обсерватории в С.-Петербурге, СПБ, 1893; Рыкачев М. А., Исторический очерк Главной физической обсерватории за 50 лет ее деятельности, 1849-1899, ч. 1, СПБ, 1899.


Требуется проверка викификации!
Шаблон:Проверить источники

Шаблон:БСЭ2:Опущен рисунок


Статья из Большой советской энциклопедии

Эта статья подлежит модернизации и корректировке!

Если Вы заметили неточность — Вы можете исправить её с помощью ссылки редактировать (или править) на этой странице.


Требуется сведение текстов!

Эта статья фактически состоит из нескольких не связанных между собой фрагментов. Требуется исправить ее так, чтобы она была однородной! Вы можете сделать это с помощью ссылки редактировать или править.

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: