Barometru

Barometrul aneroid, începutul secolului al XX-lea , capsula Vidie și pârghiile de amplificare sunt vizibile

Un barometru cu mercur din 1890

Un barometru aneroid

Un barometru holosteric folosit în timpul explorărilor Africii de către trimișii Societății Geografice Italiene

Barometrul (din grecescul βάρος, greutate și μέτρον, măsură) este instrumentul de măsurare a presiunii atmosferice . Utilizat în domeniul meteorologiei pentru a detecta date utile pentru prognozele meteo , este de fapt un manometru diferențial , în care măsurarea de referință (partea de presiune scăzută) este un vid absolut.

Istorie

Primul barometru din istorie a fost barometrul cu apă, dezvoltat oficial în 1641 de Giovanni Battista Baliani ; cu toate acestea s-ar părea că acest instrument, deși în versiuni mai rudimentare, era deja folosit de Părinții Pilgrim în timpul călătoriilor către Lumea Nouă . Cu siguranță instrumentul a avut deja o mare difuzie în Europa în a doua jumătate a secolului al XVII-lea datorită priceperii dobândite de maeștrii sticlari.

Acest barometru este acum cunoscut sub numele de barometru al lui Goethe , deoarece unul a fost găsit în camera în care a murit marele gânditor german. Este un instrument foarte simplu, dar infailibil în funcțiune, deși aproximativ în lectură. Obiectul este compus dintr-o fiolă de sticlă, închisă în partea superioară, conținând apă lichidă, în general colorată, conectată prin principiul comunicării vaselor la un tub de sticlă. Pe măsură ce presiunea atmosferică se schimbă, pe lichidul conținut în tubul de sticlă (deschis în partea superioară) se creează o presiune sau o depresiune; variații atmosferice care conduc la o creștere (presiune scăzută) sau o scădere (presiune ridicată) a nivelului lichidului conținut în acesta. Prin observarea modificărilor nivelului lichidului este posibil să se prevadă evoluția condițiilor meteorologice, cu o aproximare de aproximativ 24 de ore.

Invenția oficială a barometrului este atribuită lui Evangelista Torricelli , care a creat așa-numitul barometru Torricelli în 1643 . ^[1] Obiectul constă dintr-un tub cu fundul orb de cel puțin 80 de centimetri lungime, umplut cu mercur și întors cu partea deschisă în jos într-o tavă care conține mai mult mercur.

Coloana de mercur tinde să coboare în tavă lăsând vidul în urmă. Cu toate acestea, în partea inferioară a coloanei acționează presiunea atmosferică care tinde să împingă coloana în sus. Când coloana a atins o astfel de înălțime încât presiunea exercitată la bază contrabalansează perfect presiunea atmosferică, atunci coborârea se oprește.

Măsurând înălțimea coloanei, se poate calcula presiunea atmosferică. Din aceste motive, presiunea a fost indicată istoric în milimetri de mercur (mm Hg) și mulți barometri cu mercur încă raportează scala, deși în prezent măsurarea corectă în sistemul internațional este pascal . Presiunea atmosferică este deci măsurată în hectopascali (hPa), un multiplu al pascalului, corespunzător, din punct de vedere valoric, milibarului (mb), unitate de măsură acceptată anterior la nivel internațional (1 hPa = 100 Pa = 1 mb).

În cazul mercurului lichid (Δ = 13 579 kg / m³), presiunea fluidului (calculată conform legii lui Stevino ) este egală cu presiunea atmosferică la o adâncime critică de 76 de centimetri: ^[2]

p_{\mathrm {atm} }\left[\mathrm {Pa} \right]=\delta \left[{\frac {\mathrm {kg} }{\mathrm {m^{3}} }}\right]\cdot g\left[{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} ^{2}}}\right]\cdot h\left[m\right]

{\ displaystyle p _ {\ mathrm {atm}} \ left [\ mathrm {Pa} \ right] = \ delta \ left [{\ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ {3}}} } \ right] \ cdot g \ left [{\ frac {\ mathrm {m}} {\ mathrm {s} ^ {2}}} \ right] \ cdot h \ left [m \ right]}

{\ displaystyle p _ {\ mathrm {atm}} \ left [\ mathrm {Pa} \ right] = \ delta \ left [{\ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ {3}}} } \ right] \ cdot g \ left [{\ frac {\ mathrm {m}} {\ mathrm {s} ^ {2}}} \ right] \ cdot h \ left [m \ right]}

,

de la care:

h={\frac {101\,300\ \mathrm {Pa} }{13\,579{kg/m^{3}}\cdot 9,\!81{m/s^{2}}}}=0,\!76\ \mathrm {m}

{\ displaystyle h = {\ frac {101 \, 300 \ \ mathrm {Pa}} {13 \, 579 {kg / m ^ {3}} \ cdot 9, \! 81 {m / s ^ {2}} }} = 0, \! 76 \ \ mathrm {m}}

{\ displaystyle h = {\ frac {101 \, 300 \ \ mathrm {Pa}} {13 \, 579 {kg / m ^ {3}} \ cdot 9, \! 81 {m / s ^ {2}} }} = 0, \! 76 \ \ mathrm {m}}

.

Aceasta este valoarea presiunii atmosferice în mmHg.

Acest tip de barometru este foarte precis și precis , dar este dificil de transportat, voluminos și potențial periculos datorită caracteristicilor de toxicitate și poluare ale mercurului.

Barometru metalic

Acest tip de barometru, inventat în 1843 de francezul Lucien Vidi , oferă o alternativă mai practică și mai economică la barometrul cu mercur, dar în detrimentul exactității și preciziei. Când elementul sensibil constă dintr-un cilindru turtit în care s-a practicat vidul, vorbim despre un barometru holosteric. Când barometrul este format dintr-un tub Bourdon cu secțiune lenticulară, acesta se numește barometru aneroid. ^[3]

Bazele largi sunt ondulate astfel încât să aibă o gamă largă datorită presiunii atmosferice care acționează asupra lor. Un sistem de pârghii și angrenaje transmit această mișcare către un indice care afișează presiunea pe o scară gradată.

Barograf

Barograful constă dintr-un barometru aneroid conectat la un aparat de înregistrare mecanic (tipic din hârtie) sau electronic.

Barometru electronic cu celule de încărcare

Se compune dintr-o cameră mică în care a fost realizat vidul, în care un perete este închis de un senzor de deformare a celulei de sarcină . În funcție de deformarea produsă de presiune, celula produce un semnal electric care poate fi procesat de un microprocesor sau un voltmetru .

Notă

^ Vezi Treccani - Omul de știință de la Faenza a simțit, de asemenea, variabilitatea presiunii atmosferice, așa cum se arată într-un pasaj dintr-o scrisoare pe care i-a trimis-o lui Ricci în 1644. În ea, vorbind despre experiența sa, el spune că „l-a imaginat nu doar pentru faceți vidul, dar să aveți un instrument care ar putea indica schimbările din aer, uneori mai grele și mai groase, alteori mai ușoare și mai subțiri ”. [1]
^ Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honours, The Evolution of Physics-Volumul 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . p. 434
^ Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana-Milano, 1982, ISBN 88-408-0368-8 . p. 330

Bibliografie

Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Onoruri Guglielmo Mochi, Evoluția fizicii-Volumul 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 .
Antonio Caforio, Aldo Ferilli, Fizică! , Le Monnier, 2010, ISBN 978-88-00-20945-8 .
James S. Walker, Curs de fizică - Volumul 1 - Mecanică , Linx, 2010, ISBN 978-88-6364-036-6 .
Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana-Milano, 1982, ISBN 88-408-0368-8 .