презентация по физике "Барометр-анероид"

2

3

4

Блез Паскаль(1623-1662)

5

Эванджелиста Торричелли(1608-1647)

До середины XIX в. для измерения атмосферного давления применяли лишь жидкостные (главным образом, ртутные) барометры, изобретенные Э. Торричелли.

Торричелли использовал поставленный в 1643 г. итальянским исследователем Вивиани эксперимент. Последний заключался в том, что длинную (около метра) стеклянную трубку, запаянную с одного конца, наполняли ртутью и, плотно закрыв, опускали ее незапаянный конец в чашу, в которой также была ртуть. После того как трубку открывали, часть ртути из нее выливалась и над поверхностью оставшейся в трубке ртути образовывалась пустота. Торричелли объяснил это явление тем, что в трубке должен остаться столб ртути, давление которого уравновесит давление воздуха, а образовавшийся над ртутью вакуум получил название «Торричеллиева пустота».

Простейший ртутный барометр 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 изменения уровня ртути в открытом конце трубки посредством грузика W с противовесом C передаются стрелке, которая указывает на надписи круговой шкалы, предсказывающие погоду.

Конструкции всех современных ртутных барометров основываются на принципе Торричелли.
Изменение высоты столба ртути в трубке прибора изменяет и ее уровень в чаше.
Перед считыванием показаний нулевая отметка подвижной шкалы совмещается с уровнем ртути в чаше

В 1810 г. французский конструктор Жан Фортин вместо перемещения шкалы перед каждым считыванием показаний предложил изменять уровень ртути в чаше.
Для этого ее дно изготавливалось из гибкой кожи, степень прогиба которой можно было менять при помощи специального винта, добиваясь большей точности совмещения уровня ртути с нулевой отметкой шкалы.

Барометр Фортина – 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).

Для измерения атмосферного давления можно использовать любую жидкость. Ртуть удобна своей большой плотностью – она примерно в 13,6 раза плотнее воды. Поэтому высота столба воды, уравновешивающего давление воздуха, будет в 13,6 раза больше, т. е. около 10 м. Прибор таких размеров был бы слишком велик для практического применения; кроме того, у ртути есть еще одно преимущество – она не замерзает до -39°С и, следовательно, может использоваться при отрицательных температурах.

В 1844 г. Люсьен Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получивший название барометр-анероид (от греческого слова «анерос» — безжидкостный).

В 1843 г. итальянский ученый Люсьен Види разработал новый вид барометра. Это изобретение получило название анероид, что означает «без жидкости»: главным элементом в нем является круглая металлическая коробка (сильфон), из которой откачан воздух. Вызванное изменением атмосферного давления перемещение стенки передается стрел­ке, двигающейся по круговой шкале, градуированной в единицах давления (кПа или мм рт. ст.). Сильфоны совре­менных барометров изготавливаются из никель-серебряного сплава или зака­ленной стали; для лучшей гибкости их делают гофрированными. Иногда для выпрямления стенок при понижении давления внутри коробки устанавлива­ется пружина, в других случаях стенки выпрямляются сами, поскольку изго­товлены из упругого металла.

 Чувствительным элементом анероида служит гибкая герметическая металлическая коробка (сильфон), расширяющаяся или сжимающаяся под действием атмосферного давления.
Анероидные коробки, снабженны рычажной передачей, которая перемещает стрелку по круговой шкале.
На схеме AB – рычаг, поворачивающийся относительно шарнирной опоры C, а DEF – коленчатый рычаг с шарнирной опорой E.

Барометр – это измерительный прибор, который предназначается для определения давления атмосферного воздуха. Помимо метеорологического применения, барометр используется для экологического контроля (например, для аттестации рабочих мест) или в авиации (для определения высоты полета над уровнем моря).

Впервые, барометр был изобретён и описан в сочинении «Opera geometrica» в 1644 году ученым из Флоренции (Италия) Эванжелисто Торричелли. Это был жидкостный ртутный барометр, давление по которому измерялось по высоте ртутного (жидкостного) столба в трубке, запаянной сверху, а нижним концом помещенной в сосуд с ртутью (жидкостью). В день, когда Торричели проводил опыт со своим ртутным барометром, выдалась тихая солнечная погода, а столбик ртути остановился на отметке 760 мм. С тех пор, давление в 760 мм ртутного столба является нормальным. Ртутные и жидкостные барометры являются наиболее точными и до сих пор используются на метеорологических станциях. Их недостатком является хрупкость, небезопасность и большие размеры.
В 1844 г. французский инженер Люсьен Види, используя исследования немецкого математика и физика XVII в. Готфрида Вильгельма Лейбница, сконструировал принципиально новый, безжидкостный барометр, который был назван барометром-анероидом(от греч. "анерос" – не содержащий влаги). Барометры, построенные на основе барометра Л. Види, на данный момент, являются самими распространенными.

Сильфоны современных барометров изготавливаются из никель-серебряного сплава или закаленной стали; для лучшей гибкости их делают гофрированными.
Для выпрямления стенок при понижении давления внутри коробки устанавливается пружина, в других случаях стенки выпрямляются сами, поскольку изготовлены из упругого металла.

20

Ртутный барометр

Барометр-анероид

21

Барометры-анероиды менее надежны, чем ртутные, так как содержащиеся в них пружины и мембраны со временем изменяют свою упругость.
Вследствие своей портативности и отсутствия жидкости они более удобны в обращении и потому широко используются на практике.

23

Альтиметр (Высотомер)
- прибор, показывающий высоту над уровнем моря, работает на барометрическом принципе.

Справка из Военно-авиационного словаря:
"Высотомер – пилотажно-навигационный прибор, указывающий высоту полета. По принципу устройства высотомеры делятся на барометрические и радиотехнические. Высотомер называют также альтиметром."

24

Высотомер (альтиметр)
Прибор для измерения высоты. Принцип работы прибора основан на закономерном изменении атмосферного давления при изменении высоты. Внешне, высотомер схож с большими наручными часами и крепится на запястье или грудную перемычку подвесной системы парашютиста.

25

Барометрический высотомер.
Цена деления шкалы высотомера 20 метров. Снабжен барометрической шкалой, размеченной в миллибарах.

1 bar = 100 000 паскалей (Пa)
1 mbar = 0.001 bar = 100 Пa

26

Нормальным атмосферным давлением называют такое давление, которое уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С.

Понижение атмосферного давления предвещает ухудшение погоды.

По мере подъема над поверхностью Земли атмосферное давление понижается на 1 мм рт. ст. на каждые 12 м подъема.

Понижение давления сопровождается уменьшением плотности атмосферы, и она постепенно переходит в космическое пространство.
На высоте 6 км давление воздуха примерно вдвое меньше, чем на поверхности Земли.

Барометр – физический прибор для измерения атмосферного давления.

Спасибо за внимание!