Сегодня вызывает некоторое недоумение тот факт, что с самыми опасными веществами обращаются так небрежно. Однако техника безопасности при работе с ртутью в то время была несовершенна. Возможно, именно из-за этого эксперимента Торричелли прожил всего 39 лет.
Барометр. Виды и работа. Применение и настройка. Особенности
Барометр — это прибор, измеряющий атмосферное давление. Его можно использовать для прогнозирования погоды. Он может измерять атмосферное давление как в помещении, так и на улице. Подобные устройства используются в авиации для измерения высоты над уровнем моря. Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба при температуре +15°C.
Ртуть.
Впервые был изобретен ртутный барометр. Его создателем был итальянский физик Эванджелисто Торричелли, который в 1844 году поместил пробирку вертикально в ртутную пластину горлышком вниз. Он заметил, что концентрация ртути в колбе меняется в зависимости от погоды. Затем он сравнил данные и пришел к выводу, что атмосферное давление оказывает влияние. Конструкция, которую он использовал, была очень точной, но неудобной. Кроме того, ртуть вредна для здоровья, поэтому небезопасно выходить на улицу с таким большим количеством и с полной тарелкой. Ртутные барометры настолько точны, что более сложные модификации можно встретить и сегодня. Они используются на метеостанциях для наблюдения за погодой.
Жидкость.
В настоящее время жидкостные барометры встречаются редко. Это затрудняет определение погоды. В приборах этого типа измерение производится путем выравнивания столба жидкости. Проблема этих устройств заключается в том, что они требуют высокой степени точности, поскольку поведение заполняемого материала меняется при изменении температуры. Типичным примером жидкостного барометра является глицериновая модель. Глицерин окрашивают для повышения его декоративных качеств.
Механическая.
Механические барометры являются самыми популярными. Они более компактны, чем первые две категории. Механические также достаточно точны. Эти устройства сложны в производстве и, в отличие от ртутных аналогов, абсолютно безопасны. Корпус напоминает классические круглые часы, но есть и прямоугольная настольная версия. Внутри корпуса находится полый контейнер из двух оловянных мембран. Контейнер упакован в вакуумную упаковку, стенки плотно запечатаны. Поскольку воздуха нет, мембраны остро реагируют на изменения атмосферного давления. Он сжимается при увеличении давления и расширяется при уменьшении давления.
К контейнеру подсоединен сенсорный механизм, состоящий из нескольких рычагов. Конструкция фиксирует мельчайшие изменения объема вакуумного сосуда и колеблет градуированный указатель с нанесенным на него значением давления. Механизм чувствителен к изменениям объема контейнера. Изменение объема сжатого и надутого ящика редко превышает максимум 1 мм. Устройство передает это движение на указатель, увеличивая изменение в 90 раз, обеспечивая тем самым высокую точность показаний. Механическое устройство достаточно компактно, чтобы носить его в кармане или на столе.
Барометр применяется для проведения точного измерения атмосферного давления. Оно выражается в физической единице – миллиметрах ртутного столба. На основе этих показаний можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов. Дело в том, что показатель атмосферного давления напрямую влияет на погодные условия.
Когда уровень воды в одном месте падает, воздушные потоки приходят из другого места. Это создает ветер и приносит с собой тяжелые дождевые облака. В результате осадки можно легко предсказать с помощью барометра. Когда барометрическое давление начинает расти, это указывает на то, что существующие в данной местности воздушные потоки перемещаются в другую область с более низким давлением. В то же время он уберет облака, так что воцарится ясное небо. Поэтому, чем выше атмосферное давление, тем суше ожидается погода.
Также часто можно увидеть шкалу, на которой маркером написано: «Если вы укажете на эту шкалу, то вот какая будет погода». Для самого низкого давления слово «шторм» может быть написано или нарисовано. Для самого высокого давления можно применить слово «сухой» или нарисовать палящее солнце. Следует отметить, однако, что эти значения варьируются в зависимости от температурных условий. По этой причине такие обозначения являются неточными, но дают приблизительное представление о том, чего ожидать от погоды.
Использование.
Следует понимать, что барометр не является устройством, которое точно предсказывает погоду и указывает ожидаемые температуры или осадки. Данные этого устройства сами по себе не могут определить, какие воздушные потоки идут из соседних районов. Метеорологи используют множество другой информации в дополнение к данным барометра, чтобы сделать свои прогнозы погоды более точными.
Барометры используются только для прогнозирования направления изменения погоды. Будет ли это к лучшему или к худшему. Люди, чувствительные к изменениям барометрического давления, используют барометр для определения своего физического состояния.
Зимой, если барометрическое давление повышается, это означает мороз; если оно понижается, это означает потепление, и осадки следует считать неизбежными. Летом повышение атмосферного давления может привести к жаре и сухости. Падение атмосферного давления свидетельствует о прохладной погоде и выпадении осадков. Скорость изменения атмосферного давления также является хорошим индикатором изменения погоды. Например, постепенное снижение атмосферного давления указывает на приближение системы низкого давления с суровой погодой в течение дня. Более вероятны осадки и сильный ветер. Если атмосферное давление падает очень быстро, надвигается холодный фронт, сопровождаемый штормами и грозами. В этом случае время наступления заболевания обычно составляет не более двух часов. Если атмосферное давление стабилизируется и останется на прежнем уровне, ожидается ослабление ветров и прекращение осадков.
Для прогнозирования изменений погоды необходимо регулярно следить за давлением, показываемым барометром. Это следует делать не менее двух раз в день. Если погода меняется быстро, интенсивность следует измерять каждые 2-4 часа.
Более удобным и более точным показанием является так называемый барометр-анероид или безводный барометр. Он измеряет давление, удаляя часть воздуха из тонкой жестяной герметичной коробки.
Сегодня за моим окном идет дождь. После дождя температура снижается, влажность повышается, а атмосферное давление падает. Барометрическое давление является одним из основных факторов, определяющих погоду и климат, и знание барометрического давления необходимо для прогнозирования погоды. Способность измерять атмосферное давление имеет большое практическое значение. И его можно измерить с помощью специальных барометрических приборов. В жидкостных барометрах столб жидкости опускается или поднимается в ответ на изменения погодных условий.
Знание атмосферного давления необходимо для медицины, технических процессов, жизни человека и всех живых организмов. Существует прямая зависимость между изменениями барометрического давления и изменениями погоды. Повышение и понижение атмосферного давления может влиять на органы чувств человека как признак изменения погодных условий.
Описание трех взаимосвязанных физических явлений, встречающихся в повседневной жизни.
- Взаимосвязь между погодой и атмосферным давлением.
- Явления, лежащие в основе работы приборов, измеряющих атмосферное давление.
- Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.
Актуальность работы
Эта тема связана с тем, что во все времена человек мог предсказывать изменения погоды и стихийные бедствия, наблюдая за поведением животных, тем самым избегая человеческих жертвоприношений.
Атмосферное давление неизбежно влияет на наш организм. Резкие изменения атмосферного давления влияют на благополучие человека, особенно тех, кто страдает от метеозависимости. Конечно, мы не можем уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека, но мы можем помочь своему организму. Правильно организовать день и распределить время для работы и отдыха поможет измерение барометрического давления, знание народных примет и использование самодельных приборов.
Цель работы: выяснить, какую роль играет барометрическое давление в повседневной жизни человека.
- Изучить историю измерений атмосферного давления.
- Изучить взаимосвязь между погодой и атмосферным давлением.
- Изучите типы искусственных приборов, используемых для измерения атмосферного давления.
- Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
- Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.
Методы исследования
Область исследования: атмосферное давление.
Гипотеза: Атмосферное давление важно для человека.
Роль работы : Материал данной работы может быть использован на уроках и внеклассных мероприятиях, в жизни моих одноклассников, школьников и всех тех, кто любит изучать природу.
План работы
I. Теория (сбор информации).
Для прогнозирования изменений погоды необходимо регулярно следить за давлением, показываемым барометром. Это следует делать не менее двух раз в день. Если погода меняется быстро, интенсивность следует измерять каждые 2-4 часа.
Особенности барометра, как читать показатели
Точкой отсчета на шкале барометра обычно является 750 мм рт. ст. — среднее давление в ясную погоду, и от этой отметки ведут отсчет вниз или вверх. Она может варьироваться в зависимости от местных условий и средних показателей для данной местности. Например, линия будет отличаться в горных районах.
Недостатком барометров является то, что они не могут предсказать осадки, погоду, время их появления и продолжительность в 100% случаев. На точность влияет слишком много факторов, включая температуру, влажность, высоту над уровнем моря, рельеф местности и направление ветра. Чем острее и сильнее стрелки вверх и вниз, тем выше вероятность предсказания и быстрее наступление событий.
Погодная станция использует данные со спутников, статистику и измеритель вышеперечисленных факторов для обновления показаний барометра. Другим недостатком является ограниченный радиус действия барометра (до примерно 30 км, или более в случае циклонов и ураганов).
Это означает, что чем больше столб жидкости движется вверх, или чем больше стрелка ползет вверх, тем более значительные осадки ожидаются — от облачной погоды до дождя, бури и шторма. Чем выше интенсивность движения, тем быстрее наступает погодное явление. Однако это обобщение, нюансы которого указаны ниже.
Весы заводского производства имеют не только цифры, но и соответствующие таблички (например, sunny, foggy, rainy, stormy, etc.), которые пользователь может скопировать и сделать свои собственные (см. фотографии в интернете).
Для рыбаков они обычно интерпретируются следующим образом.
- Однако следует учитывать, что поведение рыб имеет свои нюансы. И, в общем, это для хорошего куса. Однако если уровень уже высок или поднимается слишком быстро, рыбалка может оказаться не столь удачной.
- Когда значения низкие (облачно, дождь), хищные рыбы активны; когда значения высокие, мирные виды подплывают к берегу и активно питаются.
Классификация и виды
В практическом использовании существует три типа барометров, которые отличаются принципом определения атмосферного давления.
- Ртутные барометры. Он состоит из вертикальной стеклянной трубки, выполненной в виде калибровочной шкалы. Верхний конец этой трубки запаян, а другой конец находится в маленькой чашке, наполненной ртутью. Ртутные барометры часто используются на школьных уроках физики. Менее точные подводные барометры работают по аналогичному принципу, только объем трубки заполняется не ртутью, которая вредна для человеческого организма, а подкрашенной водой.
- Анероидный барометр. Он не содержит жидкости и состоит из небольшой гибкой металлической коробки, называемой анероидной капсулой, изготовленной из сплава бериллия и меди. Металлическая коробка герметично закрыта, поэтому изменения давления воздуха снаружи коробки заставляют пружины внутри коробки растягиваться и сжиматься.
- Электронные барометры цифрового типа широко используются в бытовых и коммерческих метеостанциях и различных современных приборах. Он состоит из высокочувствительных сенсорных узлов, реагирующих на изменения барометрического давления.
Существуют также самодельные барометры, которые показали удовлетворительные результаты для практических наблюдений за погодой.
