Barometar

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Evangelista Torricelli je izumio barometar. Stari barometri iz Musée des Arts et Métiers, Pariz.
Suhi barometar ili aneroid koristi deformaciju elastičnih tijela zbog djelovanja tlaka.
Vodeni barometar ili Goetheov barometar.
Koliki je tlak na 1 cm2 površine, to jest atmosferski tlak, pokazao je talijanski fizičar Torricelli početkom 17. stoljeća svojim pokusom koji je izveo sa živom.

Barometar je mjerni instrument za mjerenje tlaka zraka. Za apsolutna mjerenja tlaka najpogodniji su barometri sa živom. Najjednostavniji oblik barometra sa živom staklena je cijev svinuta u obliku slova J, kojoj je dulji krak, dug oko 90 centimetara, zatvoren, a kraći otvoren. Cijev je napunjena živom tako da se u dužem kraku iznad žive nalazi zrakoprazan prostor (vakuum), a na površinu žive u kraćem kraku djeluje atmosferski tlak. Tlak zraka određuje se tako što se na skali očita visina stupca žive u obim krakovima. Težina stupca žive, kojemu je visina jednaka razlici pročitanih visina, mjera je za tlak zraka. Kako težina stupca žive ovisi o njezinoj temperaturi i o zemljopisnoj širini mjesta, treba dobivenu razliku visinâ stupaca žive ispraviti (korigirati). Kod praktičnih izvedbi barometarska cijev sa živom ravna je i uronjena u posudicu sa živom. Tlak zraka djeluje na površinu žive u posudici. Kod Fortinova barometra čita se samo visina žive u zatvorenoj cijevi, a živa u posudi dovodi se uvijek na istu razinu na taj način što se dno posude, koje je načinjeno od savitljiva materijala (na primjer kože), namjesti tako da površina žive dotakne vrh šiljka učvršćena na gornjem dijelu posude. Kod staničnog barometra, koji se upotrebljava i na našim meteorološkim postajama (Kew-barometri), promjene razine žive u posudici uzete su u obzir na samoj ljestvici barometra (reducirana ljestvica), pa se visina stupca žive može odmah očitati.

Za mjerenje tlaka zraka iskorištava se još i deformacija elastičnih tijela zbog djelovanja tlaka (aneroid) i promjena vrelišta zbog promjene tlaka. U suvremenim je uređajima omogućeno električno ili elektroničko mjerenje pretvaranjem tlaka u električne veličine. Kako se tlak zraka smanjuje s porastom visine, to se visinska razlika može naći ako se tlak zraka izmjeri barometrom na dva mjesta različitih visina, uzimajući u obzir meteorološke elemente (temperaturu, vlagu). Barometarsko mjerenje visine primjenjuje se u zračnom prometu.[1]

Prvi barometar je bio takozvani vodeni barometar (nazvan još Goetheov jer ga je Goethe popularizirao) koji je radio na principu posude s nešto zraka koja je uronjena u vodu, te je stupac vode u posudi porastao kad je opao tlak zraka jer se je tada stupac zraka smanjio. Najčešće se ipak koristi živin barometar (stupac žive koji se povisuje ili smanjuje ovisno o promjeni tlaka zraka). Otkrio ga je Evangelista Torricelli. Još postoji i suhi barometar (aneroid). To je metalna kutija bez zraka čije se stranice deformiraju s promjenom tlaka zraka jer zrak pritišće na vakuum unutar kutije. Barograf je barometar s pisaljkom koji stalno bilježi promjene tlaka zraka. Barometar je nezamjenjiv instrument u meteorologiji. Koristan je i u takozvanoj pučkoj meteorologiji jer se obično smatra da s porastom tlaka zraka slijedi sunčanije vrijeme, a s padom oblačnije.

Tlak zraka nije u svako doba isti na jednom mjestu Zemlje. On nije jednak ni na dva mjesta koja se razlikuju u nadmorskoj visini. Tlak opada s visinom, a osim toga mijenja se s promjenom količine vlage u zraku. Vlaga je naime lakša od zraka, pa što je ima više u zraku, to će zrak biti lakši, a zbog toga je i tlak manji.[2]

Aneroid[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Aneroid

Aneroid (grč. νηρός: mokar) je mjerni instrument za mjerenje tlaka zraka. Izumio ga je Lucien Vidi 1843; sastoji se od jedne ili više šupljih kutija kružna presjeka, od tanka i valovita lima, iz kojih je isisan zrak i u kojima se nalazi opruga. Promjene tlaka zraka mijenjaju ravnotežni položaj deformiranih kutija i elastične opruge, a dobiveni se pomaci preko poluga povećavaju i prenose na kazaljku ispod koje se nalazi ljestvica s naznačenim vrijednostima tlaka zraka. Ranije uvedene i još uvijek zadržane naznake lijepo vrijeme, kiša, promjenljivo, imaju vrlo ograničenu upotrebljivost jer vrijeme ne ovisi samo o tlaku zraka, pa aneroid nije dovoljan za prognozu vremena. Aneroid umjeren (baždaren) u jedinicama visine koristi se kao barometarski altimetar ili visinomjer.[3]

Milimetar žive[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Milimetar živina stupca

Milimetar žive, torr ili milimetar živina stupca (oznaka mmHg), stara mjerna jedinica tlaka, danas iznimno dopuštena samo za izražavanje tlaka tjelesnih tekućina, vrijednosti 133,322 Pa.[4]

Atmosferski tlak[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Atmosferski tlak

Zrak vrši na svaku plohu neki atmosferski tlak. Taj je tlak to manji što se više dižemo uvis, jer se time smanjuje sloj zraka koji vrši pritisak. Koliki je tlak na 1 cm2 površine, to jest atmosferski tlak, pokazao je talijanski fizičar Torricelli početkom 17. stoljeća svojim pokusom koji je izveo sa živom. On je uzeo cijev, dugu 1 metar i napunio je živom do ruba. Zatim ju je začepio prstom, okrenuo i stavio okomito u posudu sa živom. Živa nije ostala do vrha u cijevi, ali nije ni sva iscurila. Prostor iznad žive je prazan prostor, a zove se Torricellijev vakuum. U stvari to nije potpuno prazan prostor jer se u njemu nalaze živine pare. Živa nije posve iscurila jer je u cijevi drži vanjski tlak. Ako je visina stupca žive 750 mm, onda isto toliki atmosferski tlak mora držati ravnotežu težini toga stupca. Kako je gustoća žive 13 534 kg/m3, to stupac žive od 0,75 m presjeka 1 cm2 (0,000 1 m2) ima težinu, odnosno stvara tlak:

p = ρ ∙ g ∙ h = 0,75 m 9,81 m/s2 13 534 kg/m3 = 99 576 N/m2 ≈ 1 bar

Kako zrak tlači približno od 1 bar, to na primjer na površinu stola od 1 m2 vrši pritisak od oko 10 000 kg ili 10 tona. Da se stol ne smrvi, uzrok je u tome što postoji tlak i odozdo na ploču stola jer se tlak u plinovima širi na sve strane. (aerostatski tlak u zraku djeluje jednako kao i hidrostatski tlak u vodi). Površina čovječjeg tijela iznosi oko 1,5 m2, pa je atmosferski pritisak na tu površinu oko 150 000 kg ili 15 tona. Taj pritisak ne može zdrobiti čovjeka jer je unutarnji tlak jednako toliki koliki i vanjski atmosferski tlak.

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. barometar, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  2. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  3. aneroid, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  4. milimetar žive, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.