Зміст:

Визначення та функція барометра

Барометр, термометр і анемометр є важливими метеорологічними приладами. Дізнайтеся про винахід барометра , як він працює та як його використовують для прогнозування погоди.

Барометр Визначення

Барометр — прилад, який вимірює атмосферний тиск . Слово «барометр» походить від грецьких слів, що означають «вага» і «міра». Зміни атмосферного тиску, які реєструють барометри, найчастіше використовують у метеорології для прогнозу погоди.

Винахід барометра

Зазвичай ви побачите Евангеліста Торрічеллі, якому приписують винахід барометра в 1643 році, французький вчений Рене Декарт описав експеримент із вимірювання атмосферного тиску в 1631 році, а італійський учений Гаспаро Берті побудував водяний барометр між 1640 і 1643 роками. Барометр Берті складався з довгої трубки, заповненої з водою та заглушкою з обох кінців. Він поставив трубку вертикально в ємність з водою і вийняв нижню пробку. Вода текла з трубки в таз, але трубка не спорожніла повністю. Хоча можуть виникнути розбіжності щодо того, хто винайшов перший водяний барометр, Торрічеллі, безперечно, є винахідником першого ртутного барометра.

Види барометрів

Існує кілька типів механічних барометрів, а зараз є багато цифрових барометрів. Барометри включають:

барометри на водній основі – найчастіше складаються з запаяної скляної кульки, яка наполовину заповнена водою. Тіло м’яча нижче рівня води з’єднується з вузьким носиком, який піднімається над рівнем води і відкритий для повітря. Рівень води в носику підвищується, коли атмосферний тиск нижчий, ніж тоді, коли скляну кульку закривали, і падає, коли тиск повітря перевищує тиск, коли кулю закривали. Хоча це не дуже точний, це простий тип барометра, який легко створити вдома чи в лабораторії .
ртутні барометри – використовує скляну трубку, закриту з одного кінця, яка стоїть у наповненому ртуттю резервуарі, відкритому для повітря. Ртутний барометр працює за тим же принципом, що й водяний барометр, але його набагато легше зчитувати та він чутливіший, ніж водяний барометр.
масляні барометри вакуумного насоса – рідкий барометр, який використовує масло вакуумного насоса з надзвичайно низьким тиском пари
анероїдні барометри – тип барометрів, які не використовують рідину для вимірювання тиску, замість цього покладаються на розширення або звуження гнучкої металевої капсули
барографи – використовують барометр-анероїд для переміщення ручки або голки для створення графіка змін тиску
барометри мікроелектромеханічних систем (МЕМС).
штормові окуляри або барометр Гете
барометри смартфона

Як барометричний тиск пов’язаний з погодою

Барометричний тиск – це міра ваги атмосфери , яка тисне на поверхню Землі. Високий атмосферний тиск означає, що існує сила, спрямована вниз, тиск повітря вниз. Коли повітря рухається вниз, воно нагрівається, перешкоджаючи утворенню хмар і штормів. Високий тиск зазвичай вказує на гарну погоду, особливо якщо барометр реєструє тривале свідчення високого тиску.

Коли барометричний тиск падає, це означає, що повітря може підніматися. Коли він піднімається, він охолоджується і стає менш здатним утримувати вологу. Утворення хмар і опади сприятливі. Таким чином, коли барометр реєструє падіння тиску, ясна погода може поступитися хмарам.

Як користуватися барометром

Хоча одне вимірювання барометричного тиску не скаже вам багато, ви можете використовувати барометр, щоб передбачити зміни погоди, відстежуючи показники протягом дня та протягом кількох днів. Якщо тиск буде стабільним, зміни погоди малоймовірні. Різкі зміни тиску пов’язані зі змінами в атмосфері. Якщо раптово падає тиск, чекайте шторму або опадів. Якщо тиск підвищується і стабілізується, ви, швидше за все, побачите гарну погоду. Записуйте барометричний тиск, а також швидкість і напрямок вітру, щоб робити найточніші прогнози.

У сучасну епоху мало хто володіє штормовими окулярами або великими барометрами. Однак більшість смартфонів здатні реєструвати барометричний тиск. Доступні різноманітні безкоштовні програми, якщо вони не постачаються з пристроєм. Ви можете використовувати додаток, щоб пов’язати атмосферний тиск із погодою, або ви можете самостійно відстежувати зміни тиску, щоб практикувати прогнозування вдома.

Список літератури

Дивно, Ян. Вимірювання природного середовища . Cambridge University Press, 2000, стор. 92.
The Invention of the Barometer , Weather Doctor’s Weather People and History, проверено 6 жовтня 2015 року.

Формула тиску у фізиці

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Зміст:

Визначення

Під тиском у фізиці розуміється термодинамічна величина, виражена співвідношенням перпендикулярної сили тиску на площу поверхні, на яку вона впливає. При цьому згідно з законом Паскаля якщо система знаходиться в стані рівноваги, то тиск на неї буде однаковим для всіх точок системи. У фізиці, як втім і хімії, тиск позначають великою буквою Р, що походить від латинського слова «pressura» – тиск. (В англійській мові тиск так і залишився майже без зміни -pressure).

Загальна формула

Одиниці

Бари – один бар дорівнює 105 паскалей
Міліметри водяного стовпа
Метри водяного стовпа
Технічні та фізичні атмосфери

Формула гідростатичного тиску

Як ми знаємо, різні агрегатні стани речовини, мають різні фізичні властивості. Рідини своїми властивостями відрізняються від твердих тіл, а гази в свою чергу відрізняються від них усіх. Тому цілком логічно, що способи визначення тиску для рідин, твердих тіл і газів також будуть різними. Так, наприклад, формула тиску води (або гідростатичного тиску) матиме наступний вигляд:

Де маленька p – щільність речовини, g – прискорення вільного падіння, h – висота.

Зокрема ця формула пояснює, чому при зануренні водолазів (або батискафа або підводного човна) на глибину все більше зростає тиск навколишньої води. Також з цієї формули зрозуміло, чому на предмет, занурений в якийсь кисіль, буде впливати більший тиск, ніж на предмет, занурений просто у воду, так як щільність кисіля (p) вище, ніж у води, а чим вище щільність рідини, тим вище її гідростатичний тиск.

Наведена нами формула гідростатичного тиску справедлива не тільки для рідин, але і для газів. Тому піднімаючись високо в гори (де повітря більш розріджене, а значить менший тиск), як і спускаючись у підводні глибини, людина, водолаз або альпініст повинен пройти спеціальну адаптацію, звикнути до того, що на нього буде діяти інший тиск.

Різка зміна тиску може призвести до кесоної хвороби (у випадку з водолазами) або до «гірської» хвороби (у випадку з альпіністами). І «кесонка» і «горняшка», як їх сленгово називають водолази і альпіністи, викликана різкою змінної тиску навколишнього середовища. Тобто, якщо не підготовлена людина почне раптом підніматися на Еверест, то вона швидко зловить «горняшку», а якщо ця ж людина почне опускатися на дно Маріїнської западини, то гарантовано отримає «кесонку». У першому випадку причиною буде не адаптація організму до зниженого тиску, а в другому – до підвищеного.

Американські водолази у декомпрессіоній камері, покликаній підготувати їх до глибоководних занурень і адаптувати організм до високого тиску океанських глибин.

Парціальний тиск та його формула

Хоча формула гідростатичного тиску застосовна для газів, але тиск для них зручніше обчислювати за іншою формулою, формулою парціального тиску.

Справа в тому, що в природі рідко зустрічаються абсолютно чисті речовини, причому це стосується як рідин, так і газів. Зазвичай на практиці в навколишньому світі переважають різні суміші, і логічно, що кожен з компонентів такої суміші може надавати різний тиск, такий різний тиск і називають парціальним. Визначити парціальний тиск просто – він рівний сумі тисків кожного компонента даної суміші. Звідси формула парціального тиску матиме наступний вигляд:

Де P₁, P₂ и P₃ – тиски кожного з компонентів газової суміші, так званий «ідеальний газ».

Наприклад, щоб визначити тиск повітря звичайної формули гідростатичного тиску обчисленої тільки з киснем недостатньо, так як повітря в реальності являє собою суміш різних газів, де крім основного компонента кисню, яким ми всі дихаємо, є й інші: азот, аргон і т. д.

Такі розрахунки потрібно проробляти за допомогою формули парціального тиску.

Формула тиску ідеального газу

Також варто зауважити, що тиск ідеального газу, тобто кожного окремого з компонентів газової суміші зручно порахувати за формулою молекулярно-кінетичної теорії.

Де n – концентрація молекул газу, T – абсолютна температура газу, k – постійна Больцмана (вказує на взаємозв’язок між кінетичною енергією частинки газу і її абсолютною температурою), вона дорівнює 1,38*10 -23 Дж/К.

Прилади для вимірювання

Зрозуміло, людство винайшло багато приладів, що дозволяють швидко і зручно вимірювати рівень тиску. Для вимірювання тиску навколишнього середовища, він же атмосферний тиск, використовують такий прилад як манометр або барометр.

Так виглядає класичний барометр для вимірювання атмосферного тиску.

Щоб дізнатися артеріальний тиск у людини, що часто служить причиною нездужань використовується прилад відомий більшості під назвою неінвазивний тонометр. Таких приладів існує безліч різновидів.

Також біологи в своїх дослідженнях займаються розрахунками осмотичного тиску – це тиск всередині і зовні клітини. А метеорологи, зокрема по перепадах тиску в навколишньому середовищі прогнозують нам погоду.

Який тиск вимірюється барометром