Barometer - Barometer

Barometer
For bredere dekning av dette emnet, se Trykkmåling .

Et barometer er et vitenskapelig instrument som brukes til å måle lufttrykk i et bestemt miljø. Trykk tendens kan forutsi kortsiktige endringer i været. Mange målinger av lufttrykk benyttes innenfor vær overflateanalyse for å bidra til å finne overflate trau , trykksystem og frontale grenser .

Barometre og trykkhøydemålere (den mest grunnleggende og vanlige typen høydemåler) er i hovedsak det samme instrumentet, men brukes til forskjellige formål. En høydemåler er ment å brukes på forskjellige nivåer som samsvarer med det tilsvarende atmosfæriske trykket til høyden , mens et barometer holdes på samme nivå og måler subtile trykkendringer forårsaket av vær og værelementer. Gjennomsnittlig atmosfæretrykk på jordoverflaten varierer mellom 940 og 1040 hPa (mbar). Gjennomsnittlig atmosfæretrykk ved havnivå er 1013 hPa (mbar).

Etymologi

Ordet " barometer " er avledet fra eldgammel gresk : βάρος , romanisert :  báros som betyr "vekt", og eldgammel gresk : μέτρον , romanisert :  metron som betyr "mål".

Historie

Selv om Evangelista Torricelli er universelt anerkjent for å ha oppfunnet barometeret i 1643, foreslår historisk dokumentasjon også at Gasparo Berti , en italiensk matematiker og astronom, utilsiktet bygde et vannbarometer en gang mellom 1640 og 1643. Fransk forsker og filosof René Descartes beskrev utformingen av et eksperiment for bestemme atmosfæretrykk så tidlig som i 1631, men det er ingen bevis for at han bygde et fungerende barometer på den tiden.

Juli 1630 skrev Giovanni Battista Baliani et brev til Galileo Galilei som forklarte et eksperiment han hadde gjort der en sifon , ledet over en høyde på omtrent tjueen meter høy, ikke klarte å fungere. Galileo svarte med en forklaring på fenomenet: han foreslo at det var kraften i et vakuum som holdt vannet oppe, og i en viss høyde ble vannmengden ganske enkelt for mye og kraften kunne ikke holde lenger, som en snor som bare tåler så mye vekt. Dette var en gjengivelse av teorien om horror vacui ("naturen avskyr et vakuum"), som dateres til Aristoteles , og som Galileo omtalte som resistenza del vacuo .

Galileos ideer nådde Roma i desember 1638 i Discorsi . Raffaele Magiotti og Gasparo Berti var begeistret for disse ideene, og bestemte seg for å finne en bedre måte å prøve å produsere et annet vakuum enn med en sifon. Magiotti utarbeidet et slikt eksperiment, og en gang mellom 1639 og 1641 gjennomførte Berti (med Magiotti, Athanasius Kircher og Niccolò Zucchi til stede) det.

Fire beretninger om Bertis eksperiment eksisterer, men en enkel modell av eksperimentet hans besto av å fylle et langt rør med vann som hadde begge ender plugget, og deretter stå røret i et basseng som allerede var fullt av vann. Den nedre enden av røret ble åpnet, og vann som hadde vært inne i det, strømmet ut i bassenget. Imidlertid rant bare en del av vannet i røret ut, og vannets nivå inne i røret holdt seg på et eksakt nivå, som tilfeldigvis var 10,3 m, samme høyde Baliani og Galileo hadde observert som var begrenset av sifonen. Det som var viktigst med dette eksperimentet var at senkende vann hadde etterlatt et rom over det i røret som ikke hadde mellomliggende kontakt med luft for å fylle det opp. Dette syntes å antyde muligheten for et vakuum i rommet over vannet.

Torricelli, en venn og student av Galileo, tolket resultatene av eksperimentene på en ny måte. Han foreslo at vekten av atmosfæren, ikke en vakuumets tiltrekkende kraft, holdt vannet i røret. I et brev til Michelangelo Ricci i 1644 om eksperimentene skrev han:

Mange har sagt at et vakuum ikke eksisterer, andre at det eksisterer til tross for avsky fra naturen og med vanskeligheter; Jeg kjenner ingen som har sagt at det eksisterer uten vanskeligheter og uten motstand fra naturen. Jeg argumenterte slik: Hvis det er mulig å finne en åpenbar årsak som motstanden kan utledes av, og som føles hvis vi prøver å lage et vakuum, synes jeg det er dumt å prøve å tilskrive vakuum de operasjonene som åpenbart følger av en annen årsak ; og så ved å gjøre noen veldig enkle beregninger, fant jeg ut at årsaken jeg tildelte (det vil si atmosfærens vekt) alene burde tilby en større motstand enn den gjør når vi prøver å produsere et vakuum.

Det ble tradisjonelt antatt (spesielt av aristotelerne) at luften ikke hadde vekt: det vil si at kilometerns luft over overflaten ikke utøvde noen vekt på kroppene under den. Selv Galileo hadde akseptert luftens vektløshet som en enkel sannhet. Torricelli satte spørsmålstegn ved denne antagelsen, og foreslo i stedet at luft hadde vekt og at det var sistnevnte (ikke vakuumets tiltrekkende kraft) som holdt (eller rettere sagt presset) opp vannsøylen. Han trodde at nivået vannet holdt seg på (ca. 10,3 m) reflekterte kraften i luftens vekt som presset på det (spesielt ved å presse på vannet i bassenget og dermed begrense hvor mye vann som kan falle fra røret inn i det ). Med andre ord så han på barometeret som en balanse, et måleinstrument (i motsetning til bare å være et instrument for å skape et vakuum), og fordi han var den første som så det på denne måten, blir han tradisjonelt ansett som oppfinneren av barometer (i den forstand som vi nå bruker begrepet).

På grunn av rykter som sirkulerte i Torricellis sladderaktige italienske nabolag, som inkluderte at han var engasjert i noen form for trolldom eller trolldom, innså Torricelli at han måtte holde eksperimentet hemmelig for å unngå risikoen for å bli arrestert. Han trengte å bruke en væske som var tyngre enn vann, og fra sin tidligere forening og forslag fra Galileo, fant han ut at ved å bruke kvikksølv , kunne et kortere rør brukes. Med kvikksølv, som er omtrent 14 ganger tettere enn vann, trengs det nå et rør på bare 80 cm, ikke 10,5 m.

I 1646 hadde Blaise Pascal sammen med Pierre Petit gjentatt og perfeksjonert Torricellis eksperiment etter å ha hørt om det fra Marin Mersenne , som selv hadde blitt vist eksperimentet av Torricelli mot slutten av 1644. Pascal utarbeidet videre et eksperiment for å teste det aristoteliske forslag som det var damp fra væsken som fylte rommet i et barometer. Hans eksperiment sammenlignet vann med vin, og siden sistnevnte ble ansett som mer "spiritistisk", forventet aristotelerne at vinen skulle stå lavere (siden flere damper ville bety mer pressing ned på væskesøylen). Pascal utførte eksperimentet offentlig og inviterte aristotelerne til å forutsi utfallet på forhånd. Aristotelerne spådde at vinen ville stå lavere. Det gjorde den ikke.

Imidlertid gikk Pascal enda lenger for å teste den mekaniske teorien. Hvis, som mistenkt av mekaniske filosofer som Torricelli og Pascal, luft hadde vekt, ville trykket være mindre ved høyere høyder. Derfor skrev Pascal til sin svoger, Florin Perier, som bodde i nærheten av et fjell som heter Puy de Dôme , og ba ham om å utføre et avgjørende eksperiment. Perier skulle ta et barometer opp Puy de Dôme og foreta målinger underveis i høyden på kvikksølvkolonnen. Han skulle deretter sammenligne det med målinger tatt ved foten av fjellet for å se om målingene tatt høyere opp faktisk var mindre. I september 1648 gjennomførte Perier forsiktig og omhyggelig eksperimentet, og fant ut at Pascals spådommer hadde vært riktige. Kvikksølvbarometeret stod lavere jo høyere en gikk.

Typer

Vannbarometre

Goethes enhet

Konseptet om at synkende atmosfæretrykk forutsier stormfullt vær, postulert av Lucien Vidi , gir det teoretiske grunnlaget for en værmeldingsenhet kalt et "værglass" eller et "Goethe barometer" (oppkalt etter Johann Wolfgang von Goethe , den anerkjente tyske forfatteren og polymatiker som utviklet et enkelt, men effektivt værballbarometer ved hjelp av prinsippene utviklet av Torricelli ). Det franske navnet le baromètre Liègeois , brukes av noen engelsktalende. Dette navnet gjenspeiler opprinnelsen til mange tidligværsglass - glassblåserne i Liège , Belgia .

Værkulebarometeret består av en glassbeholder med en forseglet kropp, halvfullt fylt med vann. En smal tut kobles til kroppen under vannstanden og stiger over vannstanden. Den smale tuten er åpen for atmosfæren. Når lufttrykket er lavere enn det var da kroppen ble forseglet, vil vannstanden i tuten stige over vannstanden i kroppen; når lufttrykket er høyere, vil vannstanden i tuten falle under vannstanden i kroppen. En variant av denne typen barometer kan enkelt lages hjemme.

Kvikksølvbarometer

Et kvikksølvbarometer er et instrument som brukes til å måle atmosfæretrykk på et bestemt sted og har et vertikalt glassrør lukket øverst i et åpent kvikksølvfylt basseng nederst. Kvikksølv i røret justeres til vekten av det balanserer atmosfærisk kraft som utøves på reservoaret. Høyt atmosfærisk trykk legger mer kraft på reservoaret, og tvinger kvikksølv høyere i kolonnen. Lavt trykk gjør at kvikksølvet kan falle til et lavere nivå i kolonnen ved å senke kraften som er plassert på reservoaret. Siden høyere temperaturnivåer rundt instrumentet vil redusere tettheten av kvikksølv, justeres skalaen for lesing av kvikksølvets høyde for å kompensere for denne effekten. Røret må være minst like langt som mengden som dypper i kvikksølv + hodeplass + maksimal lengde på kolonnen.

Skjematisk tegning av et enkelt kvikksølvbarometer med vertikal kvikksølvkolonne og reservoar ved basen

Torricelli dokumenterte at høyden på kvikksølv i et barometer endret seg litt hver dag og konkluderte med at dette skyldtes det endrede trykket i atmosfæren . Han skrev: "Vi lever nedsenket på bunnen av et hav av elementær luft, som ved ubestridelige eksperimenter er kjent for å ha vekt". Otto von Guericke, inspirert av Torricelli, fant 5. desember 1660 at lufttrykket var uvanlig lavt og spådde en storm som inntraff dagen etter.

Fortin barometer

Kvikksølvbarometerets design gir uttrykk for atmosfæretrykk i tommer eller millimeter kvikksølv (mmHg). En torr ble opprinnelig definert som 1 mmHg. Trykket er angitt som nivået på kvikksølvets høyde i den vertikale kolonnen. Atmosfærisk trykk måles vanligvis mellom 2670 tommer (670 mm) og 31,5 tommer (800 mm) Hg. Én atmosfære (1 atm) tilsvarer 760 mm kvikksølv.

Reservoar av et Fortin -barometer

Designendringer for å gjøre instrumentet mer følsomt, enklere å lese og lettere å transportere resulterte i variasjoner som bassenget, sifonen, hjulet, sisternen, Fortin, flere foldede, stereometriske og balansebarometre.

I 2007 ble det vedtatt et EU -direktiv for å begrense bruken av kvikksølv i nye måleinstrumenter beregnet på allmennheten, og effektivt stoppe produksjonen av nye kvikksølvbarometre i Europa. Reparasjonen og handelen med antikviteter (produsert før slutten av 1957) forble ubegrenset.

Fitzroy barometer

Fitzroy barometre kombinerer standard kvikksølvbarometer med et termometer, samt en guide for hvordan man skal tolke trykkendringer.

Sympiesometer innskrevet nederst Forbedret sympiesometer og øverst AR Easton , 53 Marischal Street, Aberdeen. Eies av etterkommere av Aberdeen skipsbygging Hall familien.

Fortin barometer

Fortin barometre bruker en kvikksølvcistern med variabel fortrengning, vanligvis konstruert med en tommelskrue som trykker på en skinnmembranbunn (V i diagrammet). Dette kompenserer for forskyvning av kvikksølv i kolonnen med varierende trykk. For å bruke et Fortin -barometer er nivået av kvikksølv satt til null ved å bruke tommelskruen til å lage en elfenbenpeker (O i diagrammet) bare berøre overflaten av kvikksølv. Trykket leses deretter på kolonnen ved å justere vernierskalaen slik at kvikksølv berører siktlinjen ved Z. Noen modeller bruker også en ventil for å lukke sisternen, slik at kvikksølvkolonnen kan tvinges til toppen av kolonnen for transport . Dette forhindrer vannhammerskade på kolonnen under transport.

Sympiesometer

Et symposometer er et kompakt og lett barometer som ble mye brukt på skip på begynnelsen av 1800 -tallet. Følsomheten til dette barometeret ble også brukt til å måle høyde.

Sympiesometre har to deler. Det ene er et tradisjonelt kvikksølvtermometer som er nødvendig for å beregne ekspansjonen eller sammentrekningen av væsken i barometeret. Den andre er barometeret, bestående av et J-formet rør åpent i nedre ende og lukket på toppen, med små reservoarer i begge ender av røret.

Hjulbarometre

Se også: Italienere i Storbritannia 15. til 18. århundre

Et hjulbarometer bruker et "J" -rør forseglet på toppen av det lengre lemmen. Den kortere lemmen er åpen for atmosfæren og flytende på toppen av kvikksølv er det en liten glassflåte. En fin silketråd er festet til flottøren som passerer over et hjul og deretter tilbake til en motvekt (vanligvis beskyttet i et annet rør). Hjulet snur punktet på forsiden av barometeret. Når atmosfæretrykket øker, beveger kvikksølv seg fra den korte til den lange lemmen, faller flottøren og pekeren beveger seg. Når trykket øker, beveger kvikksølvet seg tilbake, løfter flottøren og dreier skiven den andre veien.

Rundt 1810 ble hjulbarometeret, som kunne leses på lang avstand, det første praktiske og kommersielle instrumentet favorisert av bønder og de utdannede klassene i Storbritannia. Barometerets overflate var sirkulær med en enkel skive som pekte på en lettlest skala: "Regn - Endre - Tørr" med "Endre" øverst i midten av skiven. Senere modeller la til en barometrisk skala med finere graderinger "Stormy (28 inches of kvikksølv), Much Rain (28.5), Rain (29), Change (29.5), Fair (30), Set fair (30.5), very dry (31) ".

Natalo Aiano er anerkjent som en av de beste produsentene av hjulbarometre, en tidlig pioner i en bølge av håndverksmessige italienske instrument- og barometerprodusenter som ble oppfordret til å emigrere til Storbritannia. Han oppført som arbeider i Holborn, London c.1785-1805. Fra 1770 og fremover kom et stort antall italienere til England fordi de var dyktige glassblåsere eller instrumentprodusenter. I 1840 var det rimelig å si at italienerne dominerte industrien i England.

Vakuumpumpe oljebarometer

Bruk av vakuumpumpeolje som arbeidsvæske i et barometer har ført til opprettelsen av det nye "World's Tallest Barometer" i februar 2013. Barometeret ved Portland State University (PSU) bruker dobbeltdestillert vakuumpumpeolje og har en nominell høyde på ca. 12,4 m for oljesøylehøyden; forventede ekskursjoner er i området ± 0,4 m i løpet av et år. Vakuumpumpeolje har veldig lavt damptrykk, og den er tilgjengelig i en rekke tettheter; vakuumoljen med lavest tetthet ble valgt for PSU -barometeret for å maksimere oljesøylehøyden.

Aneroid barometre

Aneroid barometer

Et aneroidbarometer er et instrument som brukes til å måle lufttrykk som en metode som ikke involverer væske . Aneroidbarometeret ble oppfunnet i 1844 av den franske forskeren Lucien Vidi , og bruker en liten, fleksibel metallboks kalt en aneroidcelle (kapsel), som er laget av en legering av beryllium og kobber . Den evakuerte kapsel (eller vanligvis flere kapsler, stablet for å legge sammen bevegelsene) forhindres i å kollapse av en sterk fjær. Små endringer i eksternt lufttrykk får cellen til å ekspandere eller trekke seg sammen. Denne ekspansjonen og sammentrekningen driver mekaniske spaker slik at de små bevegelsene til kapselen forsterkes og vises på ansiktet til aneroidbarometeret. Mange modeller inkluderer en manuelt innstilt nål som brukes til å markere gjeldende måling, slik at en endring kan sees. Denne typen barometer er vanlig i hjem og i fritidsbåter . Den brukes også i meteorologi , mest i barografer og som et trykkinstrument i radiosondes .

Barografer

Hovedartikkel: Barograf

En barograf er et registrert aneroidbarometer hvor endringene i atmosfæretrykk er registrert på et papirkart.

Prinsippet for barografen er det samme som for aneroidbarometeret. Mens barometeret viser trykket på en urskive, bruker barografen de små bevegelsene i boksen til å overføre med et system av spaker til en opptaksarm som har sin ytterste ende enten en skriver eller en penn. En skriftlærer registrerer på røkt folie mens en penn registrerer på papir med blekk, holdt i en nib. Registreringsmaterialet er montert på en sylindrisk trommel som roteres sakte med en klokke. Vanligvis gjør trommelen en omdreining per dag, per uke eller per måned, og rotasjonshastigheten kan ofte velges av brukeren.

MEMS barometre

The Galaxy Nexus har en innebygd barometer

Mikroelektromekaniske systemer (eller MEMS) barometre er ekstremt små enheter mellom 1 og 100 mikrometer i størrelse (0,001 til 0,1 mm). De er laget via fotolitografi eller fotokjemisk bearbeiding . Typiske bruksområder inkluderer miniatyriserte værstasjoner, elektroniske barometre og høydemålere.

Et barometer kan også finnes i smarttelefoner som Samsung Galaxy Nexus , Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 og nyere iPhones, og Timex Expedition WS4 smartwatch , basert på MEMS og piezoresistive trykkfølende teknologier. Inkludering av barometre på smarttelefoner var opprinnelig ment å gi en raskere GPS -lås. Men tredjeparts forskere var i stand til å bekrefte ekstra GPS nøyaktighet eller lås hastighet på grunn av barometerlesingene. Forskerne foreslår at inkludering av barometre i smarttelefoner kan gi en løsning for å bestemme brukerens høyde, men foreslår også at flere fallgruver først må overvinnes.

Mer uvanlige barometre

Timex Expedition WS4 i barometrisk kartmodus med værmeldingsfunksjon

Det er mange andre mer uvanlige typer barometer. Fra variasjoner på stormbarometeret, for eksempel Collins Patent Table Barometer, til mer tradisjonelle design som Hooke's Otheometer og Ross Sympiesometer. Noen, for eksempel haioljebarometeret, fungerer bare i et bestemt temperaturområde, oppnådd i varmere klima.

applikasjoner

Se også: Overflateværanalyse og værvarsel
Digitalt grafisk barometer.
Analog opptak Barograf ved bruk av fem stablet aneroid barometer celler.

Barometrisk trykk og trykktendens (trykkendringen over tid) har blitt brukt i værmeldingen siden slutten av 1800 -tallet. Når den brukes i kombinasjon med vindobservasjoner, kan det gjøres rimelig nøyaktige kortsiktige prognoser. Samtidig barometrisk avlesning fra et nettverk av værstasjoner gjør det mulig å lage kart over lufttrykk, som var den første formen for det moderne værkartet da det ble opprettet på 1800 -tallet. Isobarer , linjer med like trykk, gir når de er tegnet på et slikt kart, et konturkart som viser områder med høyt og lavt trykk. Lokalisert høyt atmosfæretrykk fungerer som en barriere mot værsystemer som nærmer seg, og avleder kursen. Atmosfærisk løft forårsaket av vindkonvergens på lavt nivå til overflaten bringer skyer og noen ganger nedbør . Jo større endring i trykk, spesielt hvis mer enn 3,5 hPa (0,1 inHg), desto større er endringen i været som kan forventes. Hvis trykkfallet er raskt, nærmer et lavtrykkssystem seg, og det er større sjanse for regn. Hurtige trykkstigninger , for eksempel i kjølvannet av en kaldfront , er forbundet med å forbedre værforholdene, for eksempel klargjøring av himmelen.

Med fallende lufttrykk kan gasser fanget i kullet i dype gruver slippe friere ut. Dermed øker lavt trykk risikoen for at det oppstår brannamp . Collierier holder derfor oversikt over presset. I tilfellet med Trimdon Grange -kollegiekatastrofen i 1882 gjorde gruveinspektøren oppmerksom på postene, og i rapporten uttalte "at atmosfæren og temperaturen kan ha tatt et farlig punkt".

Aneroidbarometre brukes i dykking . En nedsenkbar trykkmåler brukes til å holde oversikt over innholdet i dykkerens lufttank. En annen måler brukes til å måle det hydrostatiske trykket, vanligvis uttrykt som en dybde av sjøvann. En eller begge målerne kan erstattes med elektroniske varianter eller en dykkecomputer.

Kompensasjoner

Temperatur

Tettheten av kvikksølv vil endre seg med økning eller reduksjon i temperaturen, så en måling må justeres for temperaturen på instrumentet. For dette formålet en kvikksølvtermometer er vanligvis montert på instrumentet. Temperaturkompensasjon av et aneroidbarometer oppnås ved å inkludere et bi-metallelement i de mekaniske koblingene. Aneroidbarometre som selges til husholdningsbruk, har vanligvis ingen kompensasjon under forutsetning av at de vil bli brukt innenfor et kontrollert romtemperaturområde.

Høyde

Et digitalt barometer med høydemålerinnstilling (for korreksjon) vises

Ettersom lufttrykket synker i høyder over havet (og øker under havnivået) vil den ukorrigerte avlesningen av barometeret avhenge av plasseringen. Avlesningen justeres deretter til et tilsvarende havnivåstrykk for rapportering. For eksempel, hvis et barometer plassert på havnivå og under greit værforhold flyttes til en høyde på 305 m, må omtrent 1 tomme kvikksølv (~ 35 hPa) legges til avlesningen. Barometeravlesningene på de to stedene bør være de samme hvis det er ubetydelige endringer i tid, horisontal avstand og temperatur. Hvis dette ikke ble gjort, ville det være en falsk indikasjon på en storm som nærmer seg i høyere høyde.

Aneroidbarometre har en mekanisk justering som gjør at det tilsvarende havnivåstrykket kan leses direkte og uten ytterligere justering hvis instrumentet ikke flyttes til en annen høyde. Å sette et aneroidbarometer ligner på å tilbakestille en analog klokke som ikke er på riktig tidspunkt. Skiven dreies slik at det nåværende atmosfæretrykket fra et kjent nøyaktig og nærliggende barometer (for eksempel den lokale værstasjonen ) vises. Ingen beregning er nødvendig, ettersom kildebarometeravlesningen allerede er konvertert til tilsvarende havnivåstrykk, og dette overføres til barometeret som stilles inn-uavhengig av høyden. Selv om det er noe sjeldent, kalibreres noen få aneroidbarometere beregnet for å overvåke været for å justere høyden manuelt. I dette tilfellet ville det være tilstrekkelig å kjenne enten høyden eller det nåværende atmosfæretrykket for fremtidige nøyaktige avlesninger.

Tabellen nedenfor viser eksempler på tre steder i byen San Francisco , California . Vær oppmerksom på at de korrigerte barometeravlesningene er identiske og basert på ekvivalent havnivåstrykk. (Anta en temperatur på 15 ° C.)

plassering Høyde
(fot)		 Ukorrigert P atm
(tommer Hg)		 Korrigert P atm
(tommer Hg)		 Høyde
(meter)		 Ukorrigert P atm
(hPa)		 Korrigert P atm
(hPa)
City Marina Havnivå (0) 29,92 29,92 0 m 1013 hPa 1013 hPa
Nob Hill 348 29.55 29,92 106 moh 1001 hPa 1013 hPa
Mount Davidson 928 28,94 29,92 283 moh 980 hPa 1013 hPa

I 1787, under en vitenskapelig ekspedisjon på Mont Blanc , foretok De Saussure forskning og utførte fysiske eksperimenter på kokepunktet til vann i forskjellige høyder. Han beregnet høyden ved hvert av eksperimentene sine ved å måle hvor lang tid det tok en alkoholbrenner å koke en mengde vann, og på denne måten bestemte han høyden på fjellet til 4775 meter. (Dette viste seg senere å være 32 meter mindre enn den faktiske høyden på 4807 meter). For disse eksperimentene hadde De Saussure med seg spesifikt vitenskapelig utstyr, for eksempel et barometer og et termometer . Hans beregnede koketemperatur for vann på toppen av fjellet var ganske nøyaktig, bare 0,1 kelvin.

Basert på hans funn, kan høydemåler utvikles som en spesifikk anvendelse av barometeret. På midten av 1800-tallet ble denne metoden brukt av oppdagelsesreisende.

Ligning

Når atmosfæretrykk måles med et barometer, blir trykket også referert til som "barometrisk trykk". Anta et barometer med et tverrsnitt A , en høyde h , fylt med kvikksølv fra bunnen ved punkt B til toppen ved punkt C. Trykket i bunnen av barometeret, punkt B, er lik atmosfæretrykket. Trykket helt øverst, punkt C, kan tas som null fordi det bare er kvikksølvdamp over dette punktet og trykket er veldig lavt i forhold til atmosfæretrykket. Derfor kan man finne atmosfæretrykket ved hjelp av barometeret og denne ligningen:

P atm = ρgh

hvor ρ er tettheten av kvikksølv, g er gravitasjonsakselerasjonen, og h er kvikksølvkolonnens høyde over det frie overflatearealet. De fysiske dimensjonene (rørlengde og rørets tverrsnittsareal) av selve barometeret har ingen effekt på høyden på væskesøylen i røret.

I termodynamiske beregninger er en vanlig trykkenhet "standardatmosfære". Dette er trykket som følge av en kvikksølvkolonne på 760 mm i høyden ved 0 ° C. For tetthet av kvikksølv, bruk ρ Hg = 13,595 kg/m 3 og for gravitasjonsakselerasjon bruk g = 9,807 m/s 2 .

Hvis vann ble brukt (i stedet for kvikksølv) for å oppfylle standard atmosfæretrykk, ville en vannsøyle på omtrent 10,3 m (33,8 fot) være nødvendig.

Standard atmosfæretrykk som funksjon av høyden:

Merk: 1 torr = 133,3 Pa = 0,03937 inHg

P atm / kPa Høyde P atm / inHg Høyde
101.325 Havnivå (0m) 29,92 Havnivå (0 fot)
97,71 305 moh 28,86 1000 fot
94,21 610 moh 27,82 2000 fot
89,88 1.000 moh 26.55 3,281 fot
84,31 1.524 moh 24,90 5000 fot
79,50 2000 m 23.48 6.562 fot
69,68 3.048 moh 20.58 10.000 fot
54,05 5000 m 15,96 16,404 fot
46,56 6 096 moh 13,75 20.000 fot
37,65 7620 moh 11.12 25.000 fot
32,77 8848 m* 9,68 29.029 fot*
26.44 10.000 m 7,81 32808 fot
11.65 15 240 m 3,44 50.000 fot
5.53 20 000 moh 1,63 65.617 fot

Patenter

Table of Pneumaticks, 1728 Cyclopaedia

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker