Що таке барометр: все, що потрібно знати про цей пристрій
Що таке барометр? Це одне з перших запитань, яке виникає у людей, коли вони чують про цей пристрій. Барометр — це прилад для вимірювання атмосферного тиску. Його застосування є не лише основою багатьох наукових досліджень, але також має важливе значення в повсякденному житті. Завдяки здатності вимірювати зміни тиску, барометр став невід’ємною частиною метеорологічних станцій, судноплавства та навіть побутового застосування. У цій статті ми детально розглянемо історію, принцип роботи, типи та застосування барометрів.
Історія створення барометра
Історія барометра тісно переплітається з розвитком сучасної науки. Перший експеримент, що довів існування атмосферного тиску, був проведений італійським фізиком Евангелістом Торрічеллі у 1643 році. Він заповнив трубку ртуттю і перевернув її в посудину з тією ж рідиною. Після цього він помітив, що ртуть у трубці опустилася на певну висоту, залишаючи порожній простір на вершині. Це стало першим ртутним барометром.
Вплив на науку
- Демонстрація існування атмосферного тиску.
- Поштовх до розвитку метеорології як науки.
- Основи для вивчення інших стисливих рідин і газів.
Подальші розробки
Після відкриття Торрічеллі були розроблені інші типи барометрів, що мають різні принципи роботи і конструкції. Наприклад, анероїдний барометр, який використовує гнучку металеву коробку для вимірювання тиску без рідини. Цей тип барометра був винайдений Люч’єн Віді в 1844 році і став надзвичайно популярним завдяки своїй зручності та портативності.
Принцип роботи барометра
Принцип роботи барометра заснований на вимірюванні сили, з якою атмосфера тисне на певну структуру всередині пристрою. Це можна зрозуміти краще, розглянувши два основних типи барометрів: ртутні і анероїдні.
Ртутний барометр
- Містить скляну трубку, заповнену ртуттю, яка стоїть у перевернутому положенні в резервуарі.
- Атмосферний тиск тисне на поверхню ртуті в резервуарі, змушуючи ртуть у трубці підніматися або опускатися.
- Висота ртутного стовпа є прямим показником атмосферного тиску.
Ртутні барометри традиційно використовуються для точних вимірювань, проте їх застосування зменшилося через токсичність ртуті.
Анероїдний барометр
- Використовує гібридну металеву коробку (анероїдну камеру), чутливу до змін тиску повітря.
- Коли тиск змінюється, камера стискається або розширюється, і цей рух передається на стрілку на циферблаті.
- Циферблат показує значення атмосферного тиску, часто в мілібарах або гектопаскалях.
Анероїдні барометри є більш зручними у використанні завдяки відсутності ртуті, можливості портативного використання та меншій ціні.
Типи барометрів
Що таке барометр, який буває різних типів? Всього існує кілька основних типів барометрів, кожен з яких якимось чином підходить для певних обставин чи застосувань:
Цифровий барометр
Цифрові барометри є сучасними технологічними пристроями, які використовують електронні датчики для вимірювання тиску. Вони можуть інтегруватися з іншими пристроями, такими як комп’ютери чи смартфони, для збору та аналізу даних. Вони забезпечують високу точність і легкість використання.
Водний барометр
Водні барометри, або ґуґлеберхські, використовують воду замість ртуті для вимірювання тиску. Вони менш точні, але безпечніші для довкілля і можуть використовуватися для освітніх цілей.
Стержневий і мембранний барометр
- Стержневий барометр: використовує стержень або поршень для вимірювання тиску, практикується в деяких специфічних умовах.
- Мембранний барометр: стискає мембрану під тиском, забезпечуючи більшу чутливість.
| Тип барометра | Переваги | Недоліки |
|---|---|---|
| Ртутний | Висока точність | Токсичність, громіздкість |
| Анероїдний | Безпечність, портативність | Менша точність |
| Цифровий | Точність, зручність | Залежність від електроенергії |
| Водний | Безпечність | Низька точність |
Застосування барометрів
Барометри широко використовуються в різних галузях науки і технології. Вони не лише інструмент для вчених, але й корисні в багатьох інших сферах:
Метеорологія
Барометри є невід’ємною частиною метеорологічних станцій. Зміни атмосферного тиску можуть передбачити погодні умови, такі як наближення циклонів або антициклонів. Це допомагає в прогнозуванні погоди, що є критично важливим для авіації, аграрного сектору та підготовки до сезонних змін погоди.
Авіація
В авіації барометри використовуються для визначення висоти польоту. Атмосферний тиск зменшується з висотою, що дозволяє використовувати барометри в альтметрах, підказуючи пілотам інформацію про висоту їх льоту над рівнем моря.
Наукові дослідження
Барометри активно використовуються в наукових дослідженнях, пов’язаних із атмосферою, кліматом і погодою. Вони допомагають вивчати зміну клімату, феномени, що відбуваються в атмосфері, і вплив різних факторів на зміну клімату.
Побутове використання
У домашніх умовах барометри часто використовуються для прогнозування погоди, особливо в регіонах з частими змінами погодних умов. Це дозволяє готуватися до якихось очевидних змін погоди ще до того, як вони настануть