Как измерить атмосферное давление в комнате

Что такое атмосферное давление?

В целом, это вес воздуха над вами. Точнее, давление толщи воздуха на поверхность Земли.

Если вы, например, взлетите на самолете, то воздуха над вами станет меньше. Поэтому давление с высотой уменьшается.

На Земле давление меняется из-за того, что неравномерно прогрет воздух.

Атмосферное давление – это давление веса воздуха на какую-то точку. Если воздух становится легче, то и давление на эту точку меньше.

Чем теплее воздух, тем он более легкий. Поэтому чем теплее воздух, тем меньше атмосферное давление.

А если воздух становится холоднее – то и давление увеличивается.

Почему теплый воздух более легкий?

При нагревании скорость движения молекул увеличивается => молекулы разлетаются на большее расстояние друг от друга => плотность нагретого воздуха становится меньше. Так как вес напрямую зависит от плотности, то чем меньше плотность, тем меньше вес.

Как измеряют давление

Атмосферное давление измеряют с помощью барометра. Классический ртутный барометр сделан как стеклянная трубка высотой около одного метра. Один конец открыт, другой герметизирован. Труба заполнена ртутью и установлена вверх дном в контейнере.

Когда вес ртути меньше атмосферного давления – уровень ртути в трубке поднимается, что означает высокое давление.

Когда вес ртути превышает атмосферное, уровень ртути падает. Это низкое давление.

Более современный барометр – анероидный. Он напоминает компас или часы.

Внутри анероидного барометра установлен небольшой гибкий металлический полый ящик, из которого выкачан воздух. Из-за того, что внутри ящика вакуум, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его стенки расширяться или сжиматься.

Движение стенок этого ящика отражается на рычагах, которые, в свою очередь, перемещают иглу. Эта игла и отображает данные об изменении давления на циферблате барометра.

Барометры часто оснащены «запоминающей иглой». Вы сами устанавливаете ее на текущем показателе давления. При следующей проверке будет видно, что произошло с давлением.

Сегодня мы не будем разбирать, что такое миллибары или паскали, пока что достаточно будет запомнить:

Нормальное значение атмосферного давления на уровне моря – это 760 мм ртутного столба, или 1013 миллибар, или 1013 Гектопаскалей.

Прогноз погоды с помощью барометра

Если вы знаете показатели атмосферного давления, то можете прогнозировать погоду на ближайшие 12-24 часа. Если давление изменилось хотя бы на четверть Гектопаскаля, то уже следует ожидать перемен в погоде.

• Области высокого давления предвещают ясное небо и спокойную погоду.

Если на улице пасмурно, то резкий подъем давления говорит о том, что погода скоро станет солнечной.

• А вот в областях низкого давления лучше растут облака, чаще выпадают осадки.

Если на улице солнечная погода, а график давления показывает резкое падение, то будет дождь, либо густая облачность.

Быстрое падение давления (более 3 Гектопаскалей за 3 часа) означает, что следует ожидать шторма. Чем быстрее падает давление, тем скорее ухудшается погода.

Атмосферное давление и ветер

Воздушные массы всегда стремятся переместиться из областей с более высоким давлением в области с более низким. Это движение воздуха относительно земной поверхности мы и называем ветром.

Перепад давления — единственное, что придает воздуху ускорение. Чем быстрее меняется давление от места к месту, тем больше скорость ветра. Все другие силы, например, трение — только снижают скорость ветра и/или меняют его направление.

Если давление резко меняется, стоит ожидать усиление ветра.

Источник

Измерение атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления служат ртутные и металлические барометры. Из ртутных широкое применение имеет сифонный барометр.

Атмосферное давление измеряется разностью высот ртути в длинной (запаянной) и короткой (открытой) трубках барометра. Перед измерением давления необходимо, освободив зажим, установить указатель у короткого конца трубки против мениска ртути и после этого, совместив верхний указатель с мениском, отсчитать давление в миллиметрах с точностью до 0,1 мм.Отсчитанная по барометру величина атмосферного давления требует внесения поправок.

Высота ртутного столба в барометре при одном и том же давлении зависит от температуры ртути; чем выше температура, тем меньше плотность ртути и тем больше высота ртутного столба. С целью сравнения отсчетов давления его приводят к одной и той же температуре, обычно к 0 0 С, для чего пользуются таблицами. При температурах выше 0 0 поправка отрицательна, при температурах ниже 0 0 – положительна.

Вес определенного столба ртути зависит от напряжения силы тяжести. Вследствие этого показания барометра приводят к напряжению силы тяжести на широте 45 0 на уровне моря, для чего имеются специальные таблицы.

Кроме того, барометр имеет еще свою постоянную инструментальную поправку, зависящую от несовершенства его конструкции (для данного барометра она равна 0,0 мм.).

Давление воздуха уменьшается с высотой, поэтому для сравнения величин давления их обычно по специальным таблицам приводят к уровню моря.

Температура воздуха 15 0 .

Широта города Владикавказ 43 0 03 ΄ .

Высота над уровнем моря 700 м.

Отсчет по барометру 710 мм.

Поправка на температуру –1,74 мм.

Давление, приведенное к 0 0 708,26 мм.

Поправка на широту –0,19 мм.

Поправка на высоту –0,10 мм.

Приведение к уровню моря +61,10 мм.

Исправленное давление 769,1 мм.

Основной частью металлического барометра, или анероида, является герметически замкнутая тонкостенная металлическая коробка, внутри которой воздух разрежен. Стальная пружина растягивает ее с силой, соответствующей среднему атмосферному давлению. Для большей упругости крышка и дно коробки имеют волнистую поверхность.

При изменении давления коробка деформируется; эти деформации системой рычагов передаются стрелке, движущейся перед шкалой. Показания анероида необходимо сверять с показаниями ртутного барометра.

Для непрерывной записи атмосферного давления применяется барограф, существенную часть которого составляет ряд анероидных коробок, наложенных одна на другую. При изменении давления перемещение верхней крышки передается системой рычагов стрелке с пером. По ленте барографа давление отсчитыается обычно в миллибарах.

За единицу измерения давления обычно принимают бар. Давление в 0,001 бара называется миллибаром (мб0. 1 мм ртутного столба равен 1,333 мб. Давление воздуха в 760 мм соответствует давлению 1013, 2 миллибара.

В данной работе предлагается измерить три основных элемента погоды: температуру, влажность и давление с внесением всех необходимых поправок, а также записать показание самописцев для тех же элементов погоды.

Запись рекомендуется вести по прилагаемой форме.

Широта города Владикавказ 43 0 03΄. Высота места наблюдения над уровнем моря 700 м.

Порядок выполнения работы

1. Снять показания по «сухому» и «увлажненному» термометрам. При снятии показаний глаз работающего должен находиться на уровне горизонтальной касательной к мениску жидкости так, чтобы отметка шкалы в точке отсчета была видима прямолинейной.

2. Работающий с гигрометром должен находиться от него на расстоянии нормальной видимости отметок шкалы и остерегаться во время отсчетов дышать на термометры. При отсчете показаний термометров вначале быстро отсчитываются десятые доли градуса, затем целые градусы.

3. Определить температуру по термометрам с точностью до 0,1 0 С, введя к отсчитанным показаниям поправки к термометрам, приведенные в паспорте на гигрометр. Вычислить разность температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам. Поправки вводятся путем алгебраического сложения.

4. Определить относительную влажность воздуха по психрометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

5. Определить относительную влажность воздуха по психрометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

6. При отсутствии в таблице полученной разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам для определения влажности примените интерполирование.

При отсутствии в таблице температуры по «сухому» термометру, для определения влажности применяйте интерполирование только для тех областей психрометрической таблицы, в которых изменение температуры по «сухому» термометру на 1 0 С дает изменение относительной влажности более чем на 1%.

Для остальных областей таблицы значения температуры по «сухому» термометру округляйте до ближайшего табличного значения по правилу арифметического округления.

7. Пример определения относительной влажности интерполированием.

8. Определяем температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам и разность между этими температурами.

Принимаем t_с=22,4 0 С, разность температуры (t_с–t_в) равна: 22,4–16,3=6,1 0 С.

9. Определяем относительную влажность для t_с=22,4 0 С t_с–t_в=6,0 0 С, для чего интерполированием значения относительной влажности по таблице для t_с от 22,4 до 23 0 С и t_с–t_в=6,0 0 С.

При увеличении t_с на 1 0 С, относительная влажность увеличивается на 2%, поэтому, увеличение t_с на 0,4 0 С увеличит относительную влажность на 0,4 . 2/1=0,8%. Для t_с=22,4 0 С и t_с–t_в=6,0 0 С, относительная влажность равна: 48+0,8=48,8%, Принимаем «Фп»=4,9%.

10. Определяем относительную влажность для t_с=22,4 0 С и t_с–t_в=6,5 0 С, для чего интерполируем значения относительной влажности по таблице для t_с от 22 до 23 и t_с–t_в=6,5 0 С.

Для t_с=22,4 0 С и t_с–t_в=6,5 0 С, относительная влажность по расчету, аналогичному для п. 9, равна 44,8 %. Принимаем «Фп»=45%.

11. Определяем относительную влажность для t_с=22,4 0 С и t_с–t_в=6,1 0 С, для чего интерполируем найденные значения относительной влажности t_с–t_в от 6,0 до 6,5 0 С при t_с=22,4 0 С.

При увеличении t_с–t_в на 0,5 0 С относительная влажность уменьшается на 4,0%, поэтому увеличение t_с–t_в на 0,1 0 С уменьшит относительную влажность на 0,1 . 4,0/0,5=0,8%. 49,0 – 0,8 = 48,2%. Принимаем «Фп»=48%.

Задачи:

1. Относительная влажность воздуха в комнате 63%, а температура 18 0 С. На сколько градусов должна понизиться температура воздуха на улице, чтобы оконные стекла в комнате запотели.

Ответы:1) 10 К; 2) 5,7 К; 3) 15 К; 4) 8,7 К; 5) 7,5 К.

2. Какова масса водяных паров в 1 м 3 воздуха в летний день при температуре 30 0 С и относительной влажности 75%?

Ответы:1) 33,7 . 10 –2 кг; 2) 22,5 . 10 –3 кг; 3) 15,6 . 10 –3 кг; 4) 11,2 . 10 –2 кг; 5) 5,85 . 10 –3 кг.

3. В комнате объемом 40 м 3 при температуре 20 0 С относительная влажность воздуха 20%. Какую массу воды нужно испарить для увеличения относительной влажности воздуха до 50%. Плотность насыщенного водяного пара при 20 0 С равна 17,3 . 10 –3 кг/м 3 .

Ответы:1) 0,35 кг; 2) 0,21 кг; 3) 0,75 кг; 4) 1,25 кг; 5) 0,11кг.

4. Температура комнаты 18 0 С относительная влажность 50%. В металлический чайник налили холодную воду. Какова температура воды, при которой чайник перестает запотевать?

Ответы:1) 22 0 С; 2) 9,7 0 С; 3) 55 0 С; 4) 7 0 С; 5) 11,3 0 С.

5. Чему равна относительная влажность воздуха при 18 0 С, если абсолютная влажность его равна 8,3 10 –3 кг/м 3 .

Ответы:1) 80%; 2) 53,9%; 3) 65%; 4) 48%; 5) 63%.

6. Определить абсолютную влажность воздуха, если его температура 15 0 С, а относительная влажность 80%.

Ответы:1) 1,02 . 10 –2 кг/м 3 ; 2) 2,31 . 10 –2 кг/м 3 ; 3) 7,8 . 10 –3 кг/м 3 ; 4) 12,8 . 10 –3 кг/м 3 .

Контрольные вопросы

1. Что изучает метеорология ?

2. Методика измерения температуры в данной работе.

3. Методы измерения влажности, психрометр Асмана, психрометр

4. Измерение атмосферного давления.

Лабораторная работа 1.20

Определение удельной теплоты парообразования воды

Цель работы:определить удельную теплоту парообразования.

Приборы и материалы: 1) калориметр, 2) сухопарник, 3) кипятильник,

4) электроплитка, 5) разновесы, 6) термометр,

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

Источник

Атмосферное давление.

Атмосферное давление обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха — падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.

Измерение атмосферного давления.

Атмосферное давление измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.

1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.

2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.

Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления. Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.

Каким бывает атмосферное давление.

Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина — 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане «Ненси», а максимальная — 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.

Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря — 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км — в 8 раз, 20 км — в 18 раз.

В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом — минимальную.

Атмосферное давление постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит — низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.

Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах — повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления — пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.

Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы «разрывается»: сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это — Азиатский минимум.

В поясе повышенного атмосферного давления — тропиках — материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:

• Северо-Атлантический (Азорский);
• Южно-Атлантический;
• Южно-Тихоокеанский;
• Индийский.

Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли — образования довольно устойчивые.

Источник