Какие приборы используются для измерения атмосферного давления. Как работают ртутный барометр, барометр-анероид и барограф. Какой прибор дает самые точные показания атмосферного давления. В чем преимущества и недостатки разных типов барометров.
Ртутный барометр — классический прибор для измерения атмосферного давления
Ртутный барометр был первым прибором, позволившим точно измерить атмосферное давление. Его принцип действия основан на уравновешивании давления атмосферы столбиком ртути в запаянной сверху стеклянной трубке.
Как работает ртутный барометр.
- Стеклянная трубка длиной около 1 м заполнена ртутью и запаяна сверху
- Нижний открытый конец трубки погружен в чашку с ртутью
- Атмосферное давление уравновешивается весом столбика ртути в трубке
- Высота столбика ртути показывает величину атмосферного давления
При нормальном атмосферном давлении высота столбика ртути составляет 760 мм. Это значение принято за единицу измерения давления — миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).
Какие преимущества имеет ртутный барометр.
- Высокая точность измерений
- Стабильность показаний
- Не требует калибровки
Какие недостатки есть у ртутного барометра.
- Хрупкость стеклянной трубки
- Опасность разлива токсичной ртути
- Большие размеры и вес
- Сложность транспортировки
Барометр-анероид — компактный прибор для измерения атмосферного давления
Барометр-анероид — это металлический барометр без жидкости. Его название происходит от греческого «а» — отрицание и «neros» — жидкость, то есть «безжидкостный».
Как устроен и работает барометр-анероид.
- Основной элемент — герметичная гофрированная металлическая коробка
- Из коробки откачан воздух
- При изменении атмосферного давления коробка деформируется
- Деформация через систему рычагов передается на стрелку прибора
- Стрелка показывает значение давления на круговой шкале
Какие преимущества имеет барометр-анероид.
- Компактность и портативность
- Простота использования
- Отсутствие ртути и других жидкостей
- Возможность использования в разных положениях
Какие недостатки есть у барометра-анероида.
- Меньшая точность по сравнению с ртутным барометром
- Необходимость периодической калибровки
- Чувствительность к механическим воздействиям
Барограф — прибор для непрерывной записи изменений атмосферного давления
Барограф позволяет вести непрерывную автоматическую запись изменений атмосферного давления во времени. Это очень важно для метеорологических наблюдений и прогнозирования погоды.
Как устроен и работает барограф.
- Основа — несколько анероидных коробок
- Деформация коробок передается на рычажную систему с пером
- Перо чертит кривую на бумажной ленте
- Лента движется с помощью часового механизма
- На ленте отмечены шкала давления и временная шкала
Какие преимущества дает использование барографа.
- Непрерывная запись изменений давления
- Возможность анализа динамики давления за длительный период
- Автоматическая работа без участия человека
Какой барометр выбрать для домашнего использования
Для измерения атмосферного давления в домашних условиях оптимальным выбором будет барометр-анероид. Он достаточно компактен, прост в использовании и не содержит опасных жидкостей.
На что обратить внимание при выборе домашнего барометра-анероида.
- Диапазон измерений (обычно 720-780 мм рт. ст.)
- Цена деления шкалы (желательно 1 мм рт. ст.)
- Наличие температурной компенсации
- Противоударная защита механизма
- Возможность калибровки
Барометр-анероид позволит следить за изменениями атмосферного давления и прогнозировать погоду в домашних условиях.
а) термометр; б) барометр в) манометр.
Когда училась на географическом факультете, то сначала нас учили пользоваться этим прибором. Со временем уже мы передавали свой опыт младшекурсникам. Есть несколько разновидностей этого прибора, и все они просты в использовании. Я думаю, что даже школьника можно научить измерять атмосферное давление им. Что это за прибор такой загадочный?
Барометр – прибор для измерения атмосферного давления
Ответом на данный вопрос будет «б)барометр».
Людям еще с давних времен был нужен прибор, который сможет измерять атмосферное давление на окружающие предметы и на людей. Его пытались сконструировать. Так, в ХVІІ веке итальянский ученый Э. Торричелли сделал первый в мире барометр. Конечно, на то время он был примитивным и нелепо выглядел. В основе была стеклянная трубка с отметками, которая была заполнена ртутью. В момент разработки ртуть была на отметке 760 мм, поэтому мы и считаем это нормальным давлением (или началом отсчёта). Если столбик ртути поднимается – это повышенное давление, опускается – пониженное.
В ХІХ веке французский инженер Л.Види смог сделать упрощенную и ускоренную версию – барометр-анероид.
Виды барометров
В наше время много различных видов барометров, потому я Вам расскажу о принципе их работы. Хочу выделить более практичные и удобные в использовании.
- ртутный барометр – стеклянный сосуд соединен со стеклянной трубкой (90 см длинной). На ртуть действует под давлением воздух и поднимает или опускает поплавок, который останавливается возле отметки. Такие приборы непрактичные, громадные, а главное — с ядовитой ртутью;
- жидкостные барометры – принцип его работы такой же, как и у ртутного. Только в средине не ртуть, а специальная жидкость. Такой прибор безопасный, но непрактичный в использовании;
- барометр-анероид – по внешнему виду похож на компас. В средине металлической коробки есть стрелка. На прибор действует воздух, и стенки коробки сжимаются или разжимаются. Рычажок начинает двигать стрелку в разные стороны. Они маленькие, без жидкости, практичны и удобны в использовании. Можно использовать настенный вариант;
- электронный (цифровой) – на жидкокристаллический экран подается информация с микропроцессора. Маленький, удобный и практичный.
Барометр — это универсальный и практичный прибор для измерения атмосферного давления.
Описание приборов измерения атмосферного давления
Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным, если меньше – то пониженным.
Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.
Атмосферное давление
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .
Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.
На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.
Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.
Приборы для измерения атмосферного давления
На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:
- Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
- Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
- Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
- Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
- Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.
Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.
Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра
Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.
АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.
В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:
- Термогигрометр ИВТМ-7 М 2-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащиты (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
- Термогигрометр ИВТМ-7 К-1. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может пересчитывать значения различных единиц влажности, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений, регистрировать данные на microSD, возможно подключение различных типов первичных преобразователей.
- Термогигрометр ИВТМ-7 Р-03-И-Д. Прибор оснащен жидкокристаллическим индикатором, предназначенным для визуального контроля значений относительной влажности, температуры и давления. Имеет малые габариты и эргономичный корпус.
- Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д (в эргономичном корпусе). Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Имеет эргономичный корпус, большой и удобный дисплей.
- Термогигрометр ИВТМ-7 М 3-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Модель ИВТМ-7 М3-Д-В предназначена для создания измерительной сети. Степень влагозащиты корпуса и датчика IP65, благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
- Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти (microSD), пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений.
Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.
какой прибор используют для измерения атмосферного давления?
1) Відстань між кінцевими зупинками трамвайного маршруту 4 км. Трамвай проходить маршрут в одному напрямку за 10 хв, а в протилежному – за 20 хв. Якою … є середня швидкість руху трамвая? 2) Першу годину автомобіліст їхав зі швидкістю 50 км/год і розрахував, що коли він і далі буде їхати з такою швидкістю, то запізниться в місто на півгодини. Він збільшив швидкість на 20% і приїхав своєчасно. Який шлях проїхав автомобіліст? Скільки часу він знаходився у дорозі? Якою є середня швидкість руху автомобіліста?
Опишите движения, графики которых приведены на ри- суцке. Запишите для каждо- го движения уравнение зави- CHMOCTH.
перший вагон поїзда пройшов повз спостерігача, що стояв на платформі, за 1 с, другий — за 1,5 с. Довжина вагона дорівнює 12 м. Визначте прискорення по … їзда.
На трёх нитях подвешены три тела 1, 2 и 3 (рис. 1). Известно, что сила натяжения верхней нити равна T = 20 Н. Если тела 1 и 2 поменять местами (рис. … 2), то сила натяжения средней увеличится на ∆T1 = 2 Н, а если поменять местами тела 1 и 3 (рис. 3), то сила натяжения средней нити уменьшится на ∆T2 = 1 Н по сравнению с рис. 1. Найти силу натяжения нижней нити в первоначальном положении. ( 8Н ) Очень нужно решение
Вода протекает по спиральной трубке диаметром 3 см и увеличивает свою температуру в нагревательной системе, мощность которой 50 кВт. В установившемся … режиме вода нагревается на 30°С. Считая, что вся мощность нагревательной системы идёт на нагрев воды, найти скорость течения воды в трубке. Ответ выразить в метрах на секунду [м/с]. Плотность воды 1 г/см3, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг×К)
Дам 10 быллов!На тело массой 5 кг подействовали горизонтальной силой 4 Н. Какую скорость приобретет тело за 10 с при отсутствии трения?
На рисунке изображены графики зависимости количества теплоты от времени при нагревании воды, растительного масла, меди и стали равной массы на одинако … вых газовых горелках. Теплообмен с окружающей средой не учитывался. Какой график построен для растительного масла?
Установите соответствие между видами теплопередачи и их примерами. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Укажите природное явление, которое подтверждает прямолинейное распространение света. гроза лунное затмение землетрясение радуга
На рисунке изображена фотография экспериментальной установки, которая представляет собой стакан с водой с погружённой в неё деревянной палочкой. Резул … ьтат эксперимента обусловлен преломлением света на границе раздела двух разных сред – «воздух — вода». Если Вы согласны с утверждением, укажите «да», если не согласны – «нет».
Физика 7 класс. Измерение атмосферного давления :: Класс!ная физика
ИЗМЕРЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы — барометры. Самый первый прибор для измерения атмосферного давления был изобретен…
… Торричелли. Его трубка со ртутьюбыла первым барометром. | Чашечный барометр- усовершенствованный вариант барометра Торричелли. |
Каких бы размеров ни брали чашку со ртутью, какого бы диаметра ни была трубка, ртуть всегда поднимется на одну и ту же высоту — 760 мм. Барометрической трубке можно придать различную форму, важно лишь одно, один конец трубки должен быть закрыт, чтобы сверху не было воздуха.
Можно заполнить трубку кроме ртути любой жидкостью, но нужно помнить о необходимости изменения ее длины.
Водяные барометры были сооружены Паскалем | … и Отто фон Герике |
Самый большой водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 году Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.
Ртутные барометры дают точные показания, но требуют большой осторожности в обращении с ними. Современный барометр сделан безжидкостным!
Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.
Внутреннее устройство анероида.
… барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж 9-ти этажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.
Устали? — Отдыхаем!
Приборы для измерения давления | 7 класс Онлайн
Конспект по физике для 7 класса «Приборы для измерения давления». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое барометр-анероид. Как работает манометр. Как измеряют кровяное давление. ВСПОМНИТЕ: Что такое атмосферное давление? Как можно измерить атмосферное давление?
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Приборы для измерения давления
Для решения многих практических задач необходимо измерять давление. Для этого используют различные приборы и устройства.
РТУТНЫЙ БАРОМЕТР
Коли к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (а). Это жидкостной барометр, в котором атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью.
Ртутные барометры наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции, по ним проверяется работа других видов барометров.
БАРОМЕТР-АНЕРОИД
Также для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (б). Он не содержит ртуть.
Главная часть барометра-анероида — лёгкая, полая внутри металлическая коробочка (1). Крышка коробки сделана с волнистой (гофрированной) поверхностью для повышения её гибкости. Воздух из коробочки откачан. Её стенки растягивает пружинящая металлическая пластина (2). При изменении атмосферного давления крышка прогибается и натягивает или сжимает пружинку. При этом поворачивается стрелка–указатель (3), насаженная на ось (4), под которой укреплена шкала (5), деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Все детали барометра помещены внутрь корпуса (6), закрытого стеклом (7).
Барометры–анероиды менее надёжны, чем ртутные. Однако они гораздо более удобны в обращении, поэтому получили очень широкое распространение в тех случаях, когда не требуется очень большой точности.
МАНОМЕТР
Для измерения давления жидкости или газов используют приборы, которые называют манометры. Манометры бывают жидкостные и металлические.
Жидкостный манометр может измерять давления много меньшие, чем атмосферное. Он состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую налита какая-нибудь жидкость. Работа манометра основана на сравнении давления в закрытом колене с внешним давлением в открытом колене. По разности высот жидкости в коленах судят об измеряемом давлении.
В обычном состоянии жидкость устанавливается в обоих коленах на одном уровне, так как на её поверхность действует только атмосферное давление.
Для демонстрации принципа работы манометра обычно используют следующее оборудование: сосуд с водой, плоская коробочка, затянутая резиновой мембраной, и пластиковая трубочка, соединяющая эту коробочку с коленом манометра.
Если поместить коробочку в сосуд с водой, то столб жидкости будет оказывать г давление на мембрану, что приведёт к сжатию воздуха, находящегося в коробочке и соединительной трубке.
В соответствии с законом Паскаля это избыточное давление будет передаваться на поверхность жидкости в колене манометра. В результате уровень жидкости в колене, соединённом с коробочкой, понизится, а в другом колене повысится. По разности высот столбов жидкости в манометре можно судить о том, насколько давление на мембрану отличается от атмосферного.
С помощью металлического манометра измеряют давления сжатого воздуха и других газов. Его основной частью является полая металлическая трубка, изогнутая в виде кольца, один конец которой запаян, а другой соединён с сосудом, в котором нужно измерить давление. При увеличении давления трубка разгибается и приводит в движение стрелку манометра.
При уменьшении давления трубка благодаря своей упругости возвращается в прежнее положение, а стрелка — к нулевому делению шкалы.
Манометры, называемые тонометрами, используют врачи при измерении давления крови. Вот как это делается. На руку пациенту надевают полую резиновую манжету, и с помощью насоса врач накачивает в неё воздух. Когда давление сжатого воздуха в манжете становится равным давлению крови, манжета пережимает артерию и пульс у пациента пропадает. В это время врач снимает показания манометра.
Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Приборы для измерения давления»: Что такое барометр-анероид. Как работает манометр. Как измеряют кровяное давление.
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).
Пройти онлайн-тест «»
Какие приборы служат для измерения атмосферного давления — MOREREMONTA
Ответ
Проверено экспертом
Ртутный — ВЫШЕ или НИЖЕ атмосферного
Барометр-анероид — для измерения АТМОСФЕРНОГО давления
- Комментарии
- Отметить нарушение
Ответ
Проверено экспертом
Оба служат для ИЗМЕРЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО давления
а для измерения большe или меньше атмосферного используют МАНОМЕТРЫ
Подробное решение урок Урок 25 по географии рабочая тетрадь Дневник географа-следопыта для учащихся 6 класса, авторов Летягин А.А. 2015
Мы ответим на следующие вопросы.
1. Что называют атмосферным давлением?
Воздух имеет вес и давит на земную поверхность и находящиеся на ней предметы. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением. Столб воздуха от поверхности Земли до верхней границы атмосферы давит на земную поверхность с силой равной примерно 1,033 кг/см2. В технике такую величину принимают за единицу давления и называют 1 атмосфера.
2. Кто и каким образом впервые измерил атмосферное давление?
Атмосферное давление впервые измерил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли в 1644 году. Прибор представляет собой U-образную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца и заполненную ртутью. Так как в верхней части трубки воздуха нет, то давление ртути в трубке создается только весом столбика ртути в трубке. Таким образом, атмосферное давление равно давлению столбика ртути в трубке и высота этого столбика зависит от атмосферного давления окружающего воздуха: чем больше атмосферное давление, тем выше столбик ртути в трубке и, следовательно, высота этого столбика может быть использована для измерения атмосферного давления.
3. Какие приборы используют для измерения атмосферного давления?
Для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр, барометр-анероид и барограф (с греч. графо — пишу).
Если к трубке, подобно той, которую использовал в своем опыте Торричелли, прикрепить шкалу, то получим простейший прибор для измерения атмосферного давления — ртутный барометр.
Основной частью барометра-анероида являются круглые гофрированные металлические коробочки, которые соединены между собой; внутри коробочек создано разрежение (давление в них меньше, чем атмосферное) с увеличением атмосферного давления коробочки сжимаются и тянут прикрепленную к ним пружину; перемещения конца пружины через специальные устройства передастся стрелке, которая движется по шкале (на шкале нанесены деления и значение атмосферного давления). При повышении атмосферного давления коробка сжимается, при понижении — расширяется, эти колебания воздействуют на пружину, которая соединена со стрелкой. Стрелка показывает на круговой шкале значение давления.
Барометр-анероид является одним из основных приборов, который используют метеорологи для прогнозирования погоды на ближайшие дни, так как изменение погоды связано с изменением атмосферного давления.
Для автоматической и непрерывной записи изменений атмосферного давления используют барограф. Кроме металлических гофрированных коробочек в этом приборе имеется механизм для движения бумажной ленты, на которой нанесено сетку значений давления и дни недели. По таким лентам можно определить как менялся атмосферное давление в течение любого недели. Атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
4. Почему атмосферное давление в разных местах неодинаковое?
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Чем воздух холоднее, тем его плотность выше. От нагревания подстилающей поверхности зависит плотность воздуха над ней. Если воздух плотный, то его масса больше, и поэтому он сильнее давит на поверхность.
5. Как изменится атмосферное давление с высотой?
С высотой атмосферное давление падает. Это связано с двумя причинами. Во-первых, чем выше мы находимся, тем меньше высота столба воздуха над нами, и, следовательно, меньший вес на нас давит. Во-вторых, с высотой плотность воздуха уменьшается, он становится более разреженным, то есть в нем меньше молекул газов, следовательно он имеет меньшую массу и вес.
Если представить столб воздуха от поверхности Земли до верхних слоев атмосферы, то вес такого воздушного столба будет равен весу столбика ртути высотой в 760 мм. Это давление названо нормальным атмосферным давлением. Таково давление воздуха на параллели 45° при температуре 0 °С на уровне моря. Если высота столбика больше 760 мм, то давление повышенное, меньше — пониженное. Атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст).
6. Какими способами показывают на картах распределение температуры воздуха и атмосферного давления у земной поверхности?
Для анализа погоды специалисты используют карты, на которые наносятся значения метеорологических величин. Обрабатывая метеорологические карты, метеорологи соединяют пункты с одинаковыми значениями температуры воздуха и атмосферного давления линиями, которые называются — изотермами (линии одинаковой температуры) и изобарами (линии одинакового давления). Этот метод позволяет выяснить положение областей высокого и низкого давления, районы с высокой и низкой температурой.
1. Что такое атмосферное давление. Как измеряли давление атмосферы в далеком прошлом.
Впишите пропущенные слова в определение.
Атмосферное давление — сила, с которой столб атмосферного воздуха давит на земную поверхность.
На рис. 1 стрелками покажите направление и среднюю величину давления столбика ртути в трубке и столба атмосферного воздуха на поверхность ртути в чашке. (Площадь поперечного сечения трубки с ртутью равна 1см2.)
На рис. 2 подпишите значение высоты столбика ртути в трубке, если известно, что величина атмосферного давления равна 760 мм рт. ст.
Впишите пропущенные слова в описание изменения атмосферного давления над морем и над сушей в течение суток.
В утренние часы поверхность суши и моря практически не нагревается солнечными лучами.
За ночь температура приводного и приземного слоев воздуха почти остыли, поэтому заметных различий между атмосферным давлением над сушей (Рс) и над морем (Рм) нет.
Днем поверхность суши интенсивно нагревается солнечными лучами и земная поверхность отдает тепло приземному слою воздуха, который становится менее плотным.
Таким образом, над сушей атмосферное давление выше. Поверхность воды днем тоже нагревается солнечными лучами, но тепло передается в более глубокие слои и «накапливается» в водной толще. Следовательно, приводный слой воздуха менее плотный, чем приземный, нагревается, он более позже. Над морем формируется относительно низкое атмосферное давление.
Вечером, как и утром, температура воздуха и атмосферное давление над сушей и над морем практически одинаковые.
В ночное время земная поверхность (суша и море) не нагревается солнечными лучами.
Поверхность суши остывает, чем поверхность моря, отдает свое тепло приземному слою воздуха, ее температура быстрее снижается, чем температура приводного слоя воздуха. Следовательно, воздух над сушей менее плотный, чем над морем, а над сушей менее сильное, чем над морем.
2. Давление атмосферы меняется с высотой
При одинаковых условиях нагрева воздуха атмосферное давление уменьшается с высотой.
Используя текст учебника, определите значения атмосферного давления в двух населенных пунктах Земли.
Тибетский буддистский монастырь Ронгбук (основан в 1902 г.) — самое высокое место на Земле, где постоянно живут люди. Легендарный монастырь расположен на северной стороне Гималаев, уподножия Эвереста на высоте 5029 м. Через Ронгбук проходят альпинисты в базовый лагерь, откуда начинается покорение самой высокой вершины мира, горы Эверест. В лагерь приходят монахи, чтобы помолиться за смельчаков и совершить обряды.
Если на уровне Мирового океана атмосферное давление 760 мм рт., то на уровне монастыря Ронгбук 292 мм рт.
В Боливии (Южная Америка) на высоте 3660 м в Андах расположен город Ла-Пас с миллионным населением, который называют самой высокогорной столицей в мире. Официальной столицей Боливии считается небольшой городок Сукре, где находится только верховный суд страны. Фактическая столица, политический, экономический и культурный центр страны — город Ла-Пас. Здесь находятся исполнительная и законодательная власть Боливии, здание парламента, резиденция президента и министерства. Город основан в 1548 г. Испанским конкистадором Алонсо Мендосой и назван в честь примирения долго враждующих между собой испанских завоевателей.
Если на уровне Мирового океана атмосферное давление 760 мм рт. ст., то на уровне города Ла-Пас 418 мм рт. ст.
3. Как показывают температуру воздуха и атмосферное давление на карте.
Впишите пропущенные слова в определение.
Линии, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры воздуха, называют изотермами.
Линии, соединяющими точки с одинаковыми значениями атмосферного давления, называют изобарами.
Школа географа-следопыта
На схематичном рисунке стрелками покажите основные части барометра-анероида.
Определите величину атмосферного давления в кабинете географии, на первом и последнем этажах школьного здания. (индивидуально)
- Участник: Вертушкин Иван Александрович
- Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна
Тема : «Атмосферное давление»
Введение
Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.
Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека.
Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:
- Связь между погодой и атмосферным давлением.
- Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
- Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.
Актуальность работы
Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.
Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.
Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.
Задачи:
- Изучить историю измерения атмосферного давления.
- Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
- Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
- Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
- Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.
Методы исследования
- Анализ литературы.
- Обобщение полученной информации.
- Наблюдения.
Область исследования: атмосферное давление
Гипотеза: атмосферное давления имеет важное значение для человека.
Значимость работы: материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.
План работы
I. Теоретическая часть (сбор информации):
- Обзор и анализ литературы.
- Интернет-ресурсы.
II. Практическая часть:
- наблюдения;
- сбор информации о погоде.
III. Заключительная часть:
История измерения атмосферного давления
Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.
Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.
В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)
Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.
Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.
Связь между погодой и атмосферным давлением
В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.
«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.
- Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.
- Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.
- В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
- Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa
- Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.
- Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.
- Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.
Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»
Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.
Дата
Температура, °С
Осадки,
Атмосферное давление, мм рт.ст.
Как измерить атмосферное давление? — pH метры, кондуктометры, солемеры, пирометры, термометры, все для анализа качества воды
Атмосферное давление – это один из самых важных элементов погоды. Для его измерения существует прибор, который называется ртутным барометром. В переводе на русский слово «барометр» означает – «измеритель тяжести». Однако, у этого проверенного годами прибора имеются и свои недостатки. Как быть, если Вы отправились в поход? Этот прибор будет довольно таки проблематично захватить с собой. Именно с этой целью был создан новый барометр-анероид.
Что такое барометр анероид?
Анероид – это современное устройство, которое используется для измерения давления. Главная часть анероида представляет собой металлическую коробочку, в которой нет воздуха. Именно поэтому ее стенки проявляют большую чувствительность к изменению атмосферного давления. В случае, если давление уменьшилось коробочка увеличивается. Ну, а если давление увеличилось, коробочка наоборот сжимается. При помощи простого устройства эти данные передаются стрелке, которая показывает атмосферное давление на шкале.
Как измеряется атмосферное давление?
Нормальным принято считать показатель атмосферного давления, который соответствует давлению ртутного столба, высотой 760 мм. Этот показатель является схожим с атмосферным давлением на уровне моря.
В том случае, если давление воздуха превышает 760 мм ртутного столба, оно считается повышенным. В случае, если показания меньше, то пониженным. Давление понижается с высотой. Поэтому для разных территорий и местностей оно является различным.
Можно ли по барометру предсказать погоду?
Анероид имеет две стрелки. Одна из них осуществляет движение по циферблату и указывает на атмосферное давление. Другая легко совмещается с первой. А необходимо это для того чтобы узнать, какой будет погода в ближайшие дни. Прямо над цифрой 750 мм.ст. находится надпись «переменно». По левую сторону расположены меньшие цифры с надписями «дождь» или «осадки». Еще левее имеется надпись «буря». По правую сторону указаны большие показатели атмосферного давления. Здесь имеются значения «ясная погода» или «ясно».
В случае, если стрелка никуда не двигается в течение нескольких часов, значит, погода останется стабильной и не изменится. Если стрелка двинулась вправо – ждите осадков, влево — погода будет ясной.
Как правильно измерить высоту снежного покрова?
Загляните в свой календарь погоды. Там вы найдете специальную графу, посвященной высоте снежного покрова. Для того чтобы измерить толщину снежного покрова, как правило используют снегомерную рейку, на которой имеются сантиметровые деления. При этом не каждому известно, что именно снег позволяет анализировать чистому атмосферного воздуха. Именно снег буквально впитывает все вещества, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, многочисленные метеостанции, которые измеряют высоту снежного покрова, собирают данные, которые позволят узнать о возможных весенних наводнениях.
Более того, колбы с растаявшим снегом обязательно посылаются в специализированные лаборатории. В них внимательно изучается состав примесей, которые имеются в снеге, а также и в атмосфере. Данные анализа необходимы для заполнения карт загрязнения атмосферы.
Именно на основании этих карт составляется общая картина загрязнение воздуха, выявляются какие именно промышленные фабрики и предприятия загрязняют воздух, а также устанавливается, где загрязняющих веществ больше всего.
барометр | Национальное географическое общество
Атмосферное давление — индикатор погоды. Изменения в атмосфере, в том числе изменения атмосферного давления, влияют на погоду. Метеорологи используют барометры для прогнозирования краткосрочных изменений погоды. Быстрое падение атмосферного давления означает, что прибывает система низкого давления. Низкое давление означает, что не хватает силы или давления, чтобы оттолкнуть облака или шторм.Системы низкого давления ассоциируются с пасмурной, дождливой или ветреной погодой. Быстрое повышение атмосферного давления вытесняет эту пасмурную и дождливую погоду, очищая небо и принося прохладный сухой воздух. Барометр измеряет атмосферное давление в единицах измерения, называемых атмосферой или барами. Атмосфера (атм) — это единица измерения, равная среднему атмосферному давлению на уровне моря при температуре 15 градусов по Цельсию (59 градусов по Фаренгейту). Количество атмосфер уменьшается с увеличением высоты, потому что плотность воздуха ниже и оказывает меньшее давление.По мере уменьшения высоты плотность воздуха увеличивается, как и количество атмосфер. Барометры должны быть настроены на изменение высоты, чтобы получать точные показания атмосферного давления.Типы барометров
Барометр ртутный
Ртутный барометр — старейший тип барометра, изобретенный итальянским физиком Евангелистой Торричелли в 1643 году. Торричелли провел свои первые барометрические эксперименты, используя трубку с водой.Вода относительно легкая по весу, поэтому пришлось использовать очень высокую трубку с большим количеством воды, чтобы компенсировать более тяжелый вес атмосферного давления. Водяной барометр Торричелли имел высоту более 10 метров (35 футов) и возвышался над крышей его дома! Это странное устройство вызвало подозрения у соседей Торричелли, которые думали, что он причастен к колдовству. Чтобы сделать свои эксперименты более секретными, Торричелли пришел к выводу, что он может создать барометр гораздо меньшего размера, используя ртуть, серебристую жидкость, которая весит в 14 раз больше воды. У ртутного барометра есть стеклянная трубка, закрытая сверху и открытая снизу. На дне пробирки находится лужа ртути. Ртуть находится в круглой неглубокой посуде, окружающей трубку. Ртуть в трубке сама приспособится к атмосферному давлению над тарелкой. По мере увеличения давления ртуть поднимается по трубке. Трубка помечена серией измерений, которые позволяют отслеживать количество атмосфер или баров. Наблюдатели могут определить давление воздуха, посмотрев на точку остановки ртути на барометре.Барометр-анероид
В 1844 году французский ученый Люсьен Види изобрел барометр-анероид. Барометр-анероид имеет герметичную металлическую камеру, которая расширяется и сжимается в зависимости от атмосферного давления вокруг него. Механические инструменты измеряют, насколько камера расширяется или сжимается. Эти измерения совпадают с атмосферой или столбиками. Барометр-анероид имеет круглый дисплей, который показывает текущее количество атмосфер, как часы.Одна рука движется по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы указать текущее количество атмосфер. Термины «шторм», «дождь», «перемены», «ясный» и «сухой» часто пишутся над цифрами на циферблате, чтобы людям было легче интерпретировать погоду. Барометры-анероиды постепенно вытеснили ртутные барометры, потому что они были проще в использовании, дешевле покупать и легче транспортировать, поскольку в них не было жидкости, которая могла бы пролиться. Некоторые барометры-анероиды используют механический инструмент для отслеживания изменений атмосферного давления в течение определенного периода времени.Эти барометры-анероиды называются барографами. Барографы — это барометры, подключенные к иглам, которые делают отметки на рулоне соседней миллиметровой бумаги. Барограф записывает количество атмосфер по вертикальной оси и единицы времени по горизонтали. Инструмент отслеживания барографа будет вращаться, как правило, один раз в день, неделю или месяц. Пики на графике показывают, когда давление воздуха было высоким или низким, и как долго эти системы давления прослужили. Например, сильный шторм будет отображаться на барографе как глубокий и широкий провал.Цифровые барометры
Современные цифровые барометры измеряют и отображают сложные атмосферные данные более точно и быстро, чем когда-либо прежде. Многие цифровые барометры отображают как текущие барометрические показания, так и предыдущие показания за 1, 3, 6 и 12 часов в формате гистограммы, как на барографе. Они также учитывают другие показатели атмосферы, такие как ветер и влажность, чтобы делать точные прогнозы погоды. Эти данные архивируются и хранятся в барометре, а также могут быть загружены в компьютер для дальнейшего анализа.Цифровые барометры используются метеорологами и другими учеными, которым нужны актуальные атмосферные показания при проведении экспериментов в лаборатории или в полевых условиях. Цифровой барометр сейчас является важным инструментом во многих современных смартфонах. Этот тип цифрового барометра использует данные атмосферного давления для получения точных показаний высоты. Эти показания помогают GPS-приемнику смартфона более точно определять местоположение, значительно улучшая навигацию. Разработчики и исследователи также используют возможности краудсорсинга смартфонов, чтобы делать более точные прогнозы погоды.Такие приложения, как PressureNet, автоматически собирают барометрические измерения от каждого из своих пользователей, создавая обширную сеть атмосферных данных. Эта сеть передачи данных упрощает и ускоряет отображение штормов по мере их развития, особенно в районах с небольшим количеством метеостанций.Приборы для измерения давления воздуха
Барометр — это любой прибор, который измеряет давление воздуха. Барометры бывают двух основных видов: барометр-анероид и ртутный барометр. В барометрах-анероидах используются ячейки, которые расширяются и сжимаются при изменении давления воздуха.Давление воздуха измеряется путем прикрепления иглы к этим ячейкам. С другой стороны, ртутный барометр использует ртуть, которая поднимается и опускается в ответ на изменения давления воздуха.
Барограф
Барограф — это один из типов барометров-анероидов. Устройство имеет небольшую гибкую металлическую капсулу, известную как анероидная ячейка. Конструкция этого прибора создает вакуум, поэтому небольшие изменения давления воздуха могут вызвать сжатие или расширение ячейки. Затем выполняется калибровка анероидной ячейки, и изменения объема передаются рычагами и пружинами на рычаг, который перемещается соответствующим образом.У барографов есть указатель, расположенный на стороне цилиндра, который вращается вместе с графической бумагой. Указатель следует на бумаге по мере вращения цилиндра. Эти записи указывают на повышение и понижение давления.
Простой часовой барометр
Простой часовой барометр — это еще один тип барометра-анероида. Он работает так же, как барограф, за исключением того, что в нем используется указатель, который полукруглым движением перемещается слева направо над циферблатом для индикации низкого и высокого давления.
Ртутный барометр
Ртутный барометр представляет собой длинную стеклянную трубку, наполненную ртутью, перевернутую вверх дном в сосуде с ртутью, известном как цистерна. Когда ртуть выходит из трубки и попадает в цистерну, она создает вакуум в верхней части трубки. Естественно, что вакуум оказывает очень небольшое давление на окружающую среду или вообще не оказывает его. Давление воздуха отвечает за поддержание столба ртути наверху. Когда давление воздуха выталкивает ртуть в цистерну, ртуть, в свою очередь, толкает ртуть внутри стеклянной трубки с таким же давлением вверх.Высота ртути внутри трубки указывает на общее давление, оказываемое окружающей средой.
Что такое атмосферное давление и как его измеряют?
Атмосферное давление влияет на вашу повседневную жизнь, осознаёте вы это или нет. На погодные условия и прогнозы во всем мире влияет атмосферное давление, но многие на самом деле не знают, что это такое. Изучив основы атмосферного давления, вы сможете лучше понять, как его измерять.Продолжайте читать, чтобы узнать больше.
Что такое атмосферное давление?
По сути, атмосферное давление — это сила, действующая в любой заданной точке на поверхности Земли за счет веса воздуха над этой точкой. Вкратце: воздух, окружающий Землю, создает атмосферное давление, и это давление определяется совокупным весом молекул воздуха. Молекулы воздуха на больших высотах имеют меньшее количество молекул, давящих на них сверху, и поэтому испытывают более низкое давление, в то время как более низкие молекулы имеют большую силу или давление, оказываемое на них молекулами, наложенными на них сверху, и более плотно упакованы вместе.
Когда вы поднимаетесь в горы или летите высоко на самолете, воздух становится тоньше, а давление ниже. Давление воздуха на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C) равно одной атмосфере (Атм), и это базовое значение для определения относительного давления.
Атмосферное давление также называют барометрическим давлением, потому что оно измеряется с помощью барометра. Поднимающийся барометр указывает на повышение атмосферного давления, а падающий барометр указывает на снижение атмосферного давления.
Что вызывает изменения атмосферного давления?Изменения давления воздуха вызваны разницей температуры воздуха над землей, а температура воздушной массы определяется ее местоположением. Например, воздушные массы над океанами обычно холоднее, чем над континентами. Разница температур воздуха порождает ветер и вызывает развитие систем давления. Ветер перемещает системы давления, и эти системы имеют тенденцию меняться, когда они проходят над горами, океанами и другими областями.
Французский ученый и философ 17-го века Блез Паскаль (1623–1662) обнаружил, что давление воздуха уменьшается с высотой и что изменения давления на уровне земли могут быть связаны с ежедневной погодой. Эти открытия используются для предсказания погоды сегодня.
Часто синоптики обращаются к областям с высоким или низким давлением, движущимся к определенным регионам, чтобы описать прогнозируемые условия для этих областей. Когда воздух поднимается в системах низкого давления, он охлаждается и часто конденсируется в облака и осадки, что приводит к штормам.В системах высокого давления воздух опускается к Земле и нагревается вверх, что приводит к сухой и ясной погоде.
Как изменение давления влияет на погодуВ общем, ртутный барометр может сообщить вам, будет ли в вашем ближайшем будущем ясное или грозовое небо или совсем небольшие изменения, основанные только на атмосферном давлении.
Вот несколько примеров того, как интерпретировать показания барометра:
- Когда воздух сухой, прохладный и приятный, показания барометра повышаются.
- В общем, рост барометра означает улучшение погоды.
- В общем, падение барометра означает ухудшение погоды.
- Когда атмосферное давление внезапно падает, это обычно указывает на приближение шторма.
- Когда атмосферное давление останется стабильным, погода, скорее всего, не изменится немедленно.
Считывание барометра просто, если вы знаете, на что указывают различные значения атмосферного давления.Чтобы понять ваш барометр и то, как меняется атмосферное давление, интерпретируйте показания следующим образом (обратите внимание на единицы измерения).
Высокое давлениеБарометрическое значение выше 30,20 дюйма ртутного столба обычно считается высоким, а высокое давление связано с чистым небом и безветренной погодой.
Если показание превышает 30,20 дюйма рт. Ст. (102268,9 Па или 1022,689 мбар):
- Повышение или постоянное давление означает сохранение хорошей погоды.
- Медленно падающее давление означает хорошую погоду.
- Быстро падающее давление означает пасмурные и теплые условия.
- нормальное давление
Барометрические показания в диапазоне от 29,80 до 30,20 дюймов ртутного столба можно считать нормальным, а нормальное давление связано с устойчивой погодой.
Если значение находится в диапазоне от 29,80 до 30,20 дюйма ртутного столба (100914,4–102268,9 Па или 1022,689–1009,144 мбар):
- Повышение или постоянное давление означает, что текущие условия сохранятся.
- Медленно падающее давление означает незначительное изменение погоды.
- Быстро падающее давление означает, что возможен дождь или снег, если достаточно холодно.
Барометрическое значение ниже 29,80 дюймов ртутного столба обычно считается низким, а низкое давление связано с теплым воздухом и ливнями.
Если показание ниже 29,80 дюйма рт. Ст. (100914,4 Па или 1009,144 мбар):
- Повышение или устойчивое давление указывает на ясную и прохладную погоду.
- Медленно падающее давление указывает на дождь.
- Быстро падающее давление указывает на приближение шторма.
Если вы хотите измерить атмосферное давление прямо у себя дома, обратите внимание на широкий выбор барометров Maximum. А если у вас есть вопросы о вашем барометре или о том, как им пользоваться, не стесняйтесь обращаться к нам сегодня.
Какой прибор используется для измерения атмосферного давления?
Правильный ответ: B: барометр
Барометр работает, уравновешивая вес ртути в стеклянной трубке с атмосферным давлением, подобно весам…. Если вес ртути меньше атмосферного давления, уровень ртути в стеклянной трубке повышается (высокое давление). Ртутный барометр — это устройство, которое используется для измерения атмосферного давления в заданном месте. … Это манометр абсолютного давления. Воздух удаляется из длинной полой вертикальной стеклянной трубки, которая находится в ртути. Ртутный барометр также известен как торричеллианский барометр.
Давление воздуха давит на поверхность ртути, заставляя ее подниматься вверх по трубке.Чем выше давление воздуха, тем выше поднимается ртуть. Вы можете прочитать давление по шкале, нанесенной на стекло. Ртуть обычно используется в барометрах, потому что ее высокая плотность означает, что высота столба может быть разумным размером для измерения атмосферного давления. Например, барометр, использующий воду, должен быть в 13,6 раза выше, чем ртутный барометр, чтобы получить такую же разницу давления. Ванос сказал, что людям наиболее комфортно барометрическое давление в 30 дюймов ртутного столба (дюйм рт. Ст.).Когда он повышается до 30,3 дюйма ртутного столба или выше или падает до 29,7 или ниже, риск сердечного приступа увеличивается.
Вода не является подходящей барометрической жидкостью, потому что: (i) Плотность воды низкая (10 3 кг · м — 3 ). Водяной барометр выдержит 10,4 м воды на уровне моря. Иметь такую длинную трубку в барометре непрактично. В ртутном барометре атмосферное давление уравновешивает столб ртути, высоту которого можно точно измерить. Для повышения точности ртутные барометры часто корректируются с учетом температуры окружающей среды и местного значения силы тяжести.Барометр — это, по сути, весы. Вес атмосферы уравновешивается весом гораздо более короткого ртутного столба. Вы не можете использовать обычные весы для взвешивания атмосферы (потому что воздух давит вниз с обеих сторон).
Читать все
Как барометры измеряют давление воздуха
Барометр — это широко используемый погодный инструмент, который измеряет атмосферное давление (также известное как давление воздуха или барометрическое давление) — вес воздуха в атмосфере.Это один из основных датчиков, входящих в состав метеостанций.
Хотя существует множество типов барометров, в метеорологии используются два основных типа: ртутный барометр и барометр-анероид.
Как работает классический ртутный барометр
Классический ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку высотой около 3 футов с одним открытым концом и запечатанным другим концом. Трубка заполнена ртутью. Эта стеклянная трубка перевернута в контейнере, называемом резервуаром, который также содержит ртуть.Уровень ртути в стеклянной трубке падает, создавая вакуум наверху. (Первый барометр такого типа был изобретен итальянским физиком и математиком Евангелистой Торричелли в 1643 году.)
Барометр работает, уравновешивая вес ртути в стеклянной трубке с атмосферным давлением, подобно весам. Атмосферное давление — это, по сути, вес воздуха в атмосфере над резервуаром, поэтому уровень ртути продолжает изменяться до тех пор, пока вес ртути в стеклянной трубке не станет в точности равным весу воздуха над резервуаром.Как только они остановятся и уравновешены, давление регистрируется путем «считывания» значения на высоте ртути в вертикальном столбце.
Если вес ртути меньше атмосферного давления, уровень ртути в стеклянной трубке повышается (высокое давление). В областях с высоким давлением воздух опускается к поверхности земли быстрее, чем может вытекать в окружающие области. Поскольку количество молекул воздуха над поверхностью увеличивается, появляется больше молекул, оказывающих силу на эту поверхность.При увеличении веса воздуха над резервуаром уровень ртути поднимается до более высокого уровня.
Если вес ртути больше атмосферного давления, уровень ртути падает (низкое давление). В областях с низким давлением воздух поднимается от поверхности земли быстрее, чем он может быть заменен воздухом, поступающим из окружающих областей. Поскольку количество молекул воздуха над этой областью уменьшается, остается меньше молекул, оказывающих силу на эту поверхность.При уменьшении веса воздуха над резервуаром уровень ртути падает до более низкого уровня.
Меркурий против анероида
Мы уже изучили, как работают ртутные барометры. Однако один «минус» их использования заключается в том, что они не самые безопасные (в конце концов, ртуть — очень ядовитый жидкий металл).
Барометры-анероиды более широко используются как альтернатива «жидкостным» барометрам. Барометр-анероид, изобретенный в 1884 году французским ученым Люсьеном Види, напоминает компас или часы.Вот как это работает: внутри барометра-анероида находится небольшой гибкий металлический ящик. Поскольку из этого ящика откачивается воздух, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его металл расширяться и сжиматься. Движения расширения и сжатия приводят в действие механические рычаги внутри, которые перемещают иглу. Поскольку эти движения перемещают стрелку вверх или вниз по круговой шкале барометра, изменение давления легко отображается.
Барометры-анероиды чаще всего используются в домашних условиях и в небольших самолетах.
Барометры сотового телефона
Независимо от того, есть ли у вас барометр дома, в офисе, на лодке или в самолете, скорее всего, ваш iPhone, Android или другой смартфон имеет встроенный цифровой барометр! Цифровые барометры работают как анероид, за исключением того, что механические части заменены простым датчиком давления. Итак, почему в вашем телефоне есть датчик, связанный с погодой? Многие производители включают его для улучшения измерений высоты, предоставляемых службами GPS вашего телефона (поскольку атмосферное давление напрямую связано с высотой).
Если вы фанат погоды, вы получите дополнительное преимущество в виде возможности делиться и краудсорсингом данных о давлении воздуха с множеством других пользователей смартфонов через постоянное подключение к Интернету и погодные приложения вашего телефона.
Миллибары, дюймы ртутного столба и паскали
Атмосферное давление может быть указано в любой из следующих единиц измерения:
- Дюймы ртутного столба (inHg) — используются в основном в США.
- Миллибар (мб) — используется метеорологами.
- Паскали (Па) — единица измерения давления в системе СИ, используемая во всем мире.
- Атмосфера (Атм.) — Давление воздуха на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C)
При преобразовании между ними используйте эту формулу: 29,92 дюйма рт. Ст. = 1,0 Атм = 101325 Па = 1013,25 мб
Под редакцией Тиффани Минс
Приборы и измерения атмосферного давления
Введение
В этом уроке рассматривается измерение давления, которое представляет собой переменную состояния, используемую для описания динамики и термодинамики жидкостей, включая атмосферу.Измерения давления привели к появлению первых описаний атмосферы и по-прежнему необходимы во всем мире в качестве регулярных исходных данных для моделей погоды.
Измерение атмосферного давления — это наука, которой сотни лет, и эта наука со временем претерпела значительные изменения. В этом уроке представлена более подробная информация об используемых сегодня технологиях измерения давления.
Введение » Задачи обученияТехники устанавливают метеорологическую капсулу высотой 1 метр, в которой, среди прочего, находится барометр, на пути приближающегося торнадо в надежде, что он пройдет в непосредственной близости.Модули могут быть развернуты внутри, вокруг или впереди практически любых метеорологических явлений, включая суперячейки, мезомасштабные границы, ураганы, снежные полосы, вызванные эффектом озера, полосы дождя, микропорывы и лесные пожары для наблюдения за давлением и другими параметрами состояния. Изображение любезно предоставлено Центром исследований суровой погоды.
В рамках этого урока вы изучите типы датчиков, используемых для измерения давления, которые называются барометрами. Урок основан на знаниях из предыдущих уроков из этой серии «Приборы и измерения атмосферных параметров» (https: // www.meted.ucar.edu/training_course.php?id=58) и предполагает, что читатель также имеет некоторые вводные знания в области атмосферных наук и приборов. По завершении этого урока вы сможете:
- Перечислите общие единицы, используемые для давления, и основу для каждой единицы.
- Обобщите использование закона идеального газа для расчета давления на основе других переменных состояния атмосферы и опишите использование уравнений гидростатики и гипсометрии.
- Примените закон Дальтона, чтобы выразить состав воздуха в терминах парциальных давлений и соотношений смешивания.
- Опишите основные этапы калибровки датчика давления.
- Оцените точность и неопределенность измерений давления, необходимых для анализа давления.
- Различайте разные типы инструментов, используемых для измерения давления.
- Перечислите и укажите компоненты датчика давления и опишите, как каждый компонент может повлиять на измерение.
- Определите лучший инструмент для измерения давления на основе набора требований.
Основы
В начале давайте рассмотрим некоторые ситуации, в которых могут быть полезны измерения давления.
Вопрос
Для каких приложений может быть полезно измерение давления? (Выберите все, что подходит.)
Измерения давления полезны для всех вышеперечисленных приложений.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Чтобы понять важность давления в ряде атмосферных приложений, мы сначала определим давление и рассмотрим обычно используемые единицы измерения давления.Этот урок также будет сосредоточен на некоторых фундаментальных взаимосвязях, связанных с давлением, включая уравнение гидростатики и закон Дальтона. Дополнительные основные затронутые темы включают определение Международной стандартной атмосферы (ISA), методы приведения измерений приземного давления к уровню моря и высотомеры, указывающие высоту полета в авиации.
Основы » Определение давленияГидростатическое давление в покоящейся жидкости определяется как сила, приходящаяся на площадь, оказываемую этой жидкостью на ограничивающую поверхность в направлении, перпендикулярном этой поверхности.
Гидростатическое давление определяется как сила, приходящаяся на площадь, оказываемую жидкостью (например, воздухом) в состоянии покоя. В атмосфере молекулы воздуха у поверхности ограничены землей, и сила градиента давления действует в восходящем направлении. Гидростатический баланс между вкладом силы градиента давления и направленной вниз силы тяжести помогает удерживать молекулы воздуха от выхода из атмосферы Земли. Атмосфера.
Гидростатическое давление в жидкости на самом деле является изотропным «напряжением»; то есть одна и та же сила действует на поверхность независимо от ее ориентации и всегда перпендикулярна этой поверхности.В газе сила возникает из-за передачи импульса, когда молекулы ударяются и отскакивают от поверхности, а сила, передаваемая через определенную область в жидкости, является скоростью передачи импульса через эту поверхность. Тогда давление — это скорость передачи количества движения на площадь в любом направлении, перпендикулярном указанной поверхности. Если поверхность является истинной ограничивающей поверхностью, молекулы газа передают импульс только в одном направлении и создают силу, перпендикулярную этой ограничивающей поверхности, которая возникает в результате столкновений молекул.
Давление — это сила на площадь. Для атмосферы давление определяется как сила, приходящаяся на единицу площади столба 2,5 x 2,5 см 2 от верха атмосферы до поверхности.
В хорошем приближении атмосферное давление связано с весом атмосферы над единицей площади поверхности. (Обратите внимание, что небольшие отклонения в этом соотношении могут быть результатом горизонтальной неоднородности атмосферы или движений воздуха.) Можно представить, что давление предотвращает падение столба воздуха за счет приложения необходимой силы к нижней части колонны, аналогичной действию давления в нижней части колонны. изображение на анимации выше.
Как правило, лучше не называть давление «равным» весу на единицу площади атмосферы, потому что это разные свойства: давление — это переменная состояния без направления, а вес атмосферы — это векторная сила. Тем не менее, правильно сказать, что при давлении 1000 мбар (14,7 фунта / дюйм 2 ) на поверхности Земли имеется приблизительно 10,2 тонны (10,3 тонны) воздуха над каждым квадратным метром поверхности.
Давление уменьшается с высотой в атмосфере, от значений около 1000 мб (1000 гПа) у поверхности Земли до ~ 120 мб (120 гПа) на высоте 15 км.
Основные принципы » Единицы измерения давленияДля давления используются многие системы единиц измерения. Поскольку в спецификациях прибора часто указываются эти различные единицы, полезно обсудить их на раннем этапе. Как минимум семь единиц измерения (перечисленных в таблице) обычно используются для давления, в зависимости от области применения.
В большинстве случаев предпочтительной единицей измерения давления является паскаль (Па) в Международной системе единиц (СИ).Спецификация СИ (например, указанная в Справочнике NIST по константам, единицам и неопределенности) определяет единицу как паскаль со строчной буквой p, но сокращение как Па с заглавной буквой P, параллельно с другими единицами, такими как кельвин ( К). Паскаль соответствует 1 кг / м с 2 или силе (кг м / с 2 ) на площадь (м 2 ).
Кроме того, со всеми этими единицами измерения часто используются префиксы, включая h (гекто, x100), килограмм (x1000), милли (x0,001), микро (x0.000001) и другие; см. полный список в URL-адресе единицы СИ (https://physics.nist.gov/cuu/Units/units.html).
В метеорологии наиболее распространенной единицей измерения давления является гектопаскаль (гПа). Это эквивалент миллибара (мб), который широко используется в прогнозировании погоды, но полоса не является принятой единицей СИ, поэтому единицы миллибар следует избегать. Когда считается полезным указать миллибары для ясности, следует также указать эквивалентную единицу СИ (гПа).
В следующей таблице перечислены некоторые другие единицы и коэффициент преобразования, необходимые для преобразования этих единиц в паскали:
Блок | Аббревиатура | Коэффициент пересчета в P a |
миллибар | мб | 100 (т.е., 1 мб = 1 гПа) |
бар | б | 100000 * |
атмосфера | атм | 101325 * (прибл.760 мм рт. Ст. Или 29,92 дюйма рт. Ст. Или 14,7 фунт / кв. Дюйм) |
миллиметра ртутного столба | мм рт. Ст. | 133,322387415 * |
дюйма ртутного столба | дюйм рт. Ст. | 3376.85 при 60 ° F — избегать, кроме авиационных высотомеров |
торр | Торр | 101325/760 * (примерно 1 мм рт. Ст.) |
фунтов на квадратный дюйм | фунтов на квадратный дюйм или фунт / дюйм 2 | 4.4482216 / (0,0254) 2 * или прибл. 101325 / 14,7 |
Единицы измерения ртути связаны с высотой ртутного столба, который будет поддерживаться заданным атмосферным давлением. Например, «миллиметры ртутного столба» изначально основывались на физических свойствах ртути и поэтому требовали температурной коррекции, предотвращения загрязнения и поправки на изменения силы тяжести.Единица теперь определена точным отношением к паскалю. Исключением являются «дюймы ртутного столба», которые в обычном использовании по-прежнему определяются в терминах ртутного столба. Таблица предлагает избегать использования «дюймов ртутного столба» по этой причине.
Вопрос
Выберите значение SI, которое правильно соответствует каждому из следующих измерений давления. (Выберите лучший ответ.)
a) 18 мм рт. Ст .: —2.4 Па 240 Па 2400 Па 24000 Па
2400 Па
b) 14,54 фунтов на кв. Дюйм: —100,2 Па 101,3 Па 100,250 Па 101,325 Па
100,250 Па
в) 989 мб: —9,89 x 10 Па 9,89 x 10 Па 9,89 x 10 Па
9,89 x 10⁴ Па
г) 1.021 атм: —103,4 Па 103,453 Па 102,1 Па 102,100 Па
103 453 Па
Правильные ответы указаны выше.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Сравнительная таблица единиц измерения давления. Изображение из NCAR / EOL.
Основы » Закон Дальтона (Закон частичных давлений)Основными компонентами атмосферы Земли являются азот, кислород, водяной пар, аргон и несколько газовых примесей, включая двуокись углерода. Закон Дальтона гласит, что в смеси газов компоненты действуют независимо, внося свой вклад в общее давление, поэтому общее давление является суммой парциальных давлений составляющих газов.Следуя закону Дальтона, альтернативная форма закона идеального газа может быть записана для каждого компонента идеального газа как
, где n — числовая концентрация молекул газа (равная количеству молей в объеме, умноженному на постоянную Авогадро (N A ), а k — постоянная Больцмана (равная универсальной газовой постоянной, деленной на N A ). Если компоненты (обозначенные i ) складываются независимо друг от друга для получения общего давления, тогда p i = n i kT и
, где одинаковая температура (относящаяся к средней кинетической энергии молекул) применяется ко всем компонентам.Числовая доля n i / Σ n j также называется мольной долей, потому что такое же количество молекул присутствует в моль любого вещества, поэтому парциальное давление компонента равно мольная доля этого компонента, умноженная на общее давление.
Состав воздуха, показанный как количество молекул каждого газа, занимающих фиксированный объем и создающих парциальное давление. Доли, показанные для всех фракций, кроме водяного пара, относятся к сухому воздуху с добавлением 100%.При добавлении водяного пара эти доли компонентов сухого воздуха уменьшаются. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Числовая доля водяного пара значительно варьируется в пределах тропосферы. Парциальное давление водяного пара зависит от температуры и относительной влажности или, что то же самое, от точки росы. Его доля может быть достаточно большой, чтобы оказывать значительное влияние на средний молекулярный вес влажного воздуха. График калькулятора давления пара ниже представляет собой график зависимости давления водяного пара от точки росы.Калькулятор является интерактивным, поэтому вы можете увидеть, как изменяется доля каждого газа при изменении давления водяного пара и как это влияет на средний молекулярный вес и газовую постоянную воздуха.
Вопрос
Используйте калькулятор в упражнении, чтобы определить парциальное давление водяного пара в воздухе, насыщенном на уровне моря, в международной стандартной атмосфере, где температура составляет 288,15 К, а давление — 1013,25 гПа (101 325 Па).(Обратите внимание, что это не стандартная температура и давление, STP, часто используемое для T = 0 ° C и P = 100000 Па, но также и для различных других стандартных условий.)
Парциальное давление водяного пара будет (выберите лучший ответ):
Правильный ответ — б.
Из приведенного выше взаимодействия или из онлайн-калькулятора мы находим, что парциальное давление водяного пара, p_H 2 O, составляет 17,06 гПа (1706 Па) для относительной влажности (RH) = 100% при T = 288.15К.
Таким образом, водяной пар в этих условиях оказывает 1706 / 101,325 = 1,7% от общего давления.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Вопрос
Каково парциальное давление молекулярного кислорода (O 2 ) на вершине Эвереста (высота: 8848 метров), где давление = 334,30 гПа (33,430) Па, температура = -25 ° C, а относительная влажность = 0,01%? (Выбрать лучший ответ.)
Парциальное давление O2 будет:
Правильный ответ — б.
С помощью калькулятора мольная доля кислорода составляет 0,20946, или 20,95% от общего давления. На вершине Эвереста парциальное давление кислорода составляет 6985 Па.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Вопрос
Какое парциальное давление углекислого газа на уровне моря (над уровнем моря: 0 метров) в атмосфере с относительной влажностью 34%? Давление там, где вы находитесь, 1015.2 гПа и температура 14 ° C. (Выберите лучший ответ.)
Правильный ответ: a.
При относительной влажности 34% углекислый газ составляет 0,00033 атмосферы при парциальном давлении 33,5 Па или 0,335 гПа. Также обратите внимание, что кислород составляет 0,20834 атмосферы на уровне моря для данных параметров, в результате чего парциальное давление составляет 21,151 Па или 211,51 гПа.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Вопрос
В приведенных выше настройках, если более сухой воздух смешивается, вызывая снижение относительной влажности с 34% до 14%, но все остальные параметры остаются прежними, каково будет влияние на углекислый газ и молекулярный кислород (O 2 )? давление? (Выбрать лучший ответ.)
Правильный ответ c.
Согласно закону Дальтона смешивание более сухого воздуха без изменения температуры или давления приведет к увеличению парциальных давлений как углекислого газа, так и молекулярного кислорода.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Основы » Уравнение гидростатикиПоскольку гидростатическое давление связано с весом воздуха выше контрольной высоты, изменение давления с высотой можно определить по закону идеального газа.Рассмотрим поверхность с единичной площадью в горизонтальной плоскости. Если плотность воздуха равна ρ, а ускорение свободного падения составляет g , то вес на единицу площади небольшой части воздуха над поверхностью толщиной 𝛿z будет составлять ⍴ г z. Таким образом, при замене малых приращений на предельную производную изменение давления (𝛿 p ) для изменения высоты z составляет
Это уравнение гидростатики, представляющее баланс между силой, действующей на участок, возникающей из-за градиента давления, и силой тяжести в условиях гидростатического равновесия.
В этой визуализации гидростатического баланса составляющая градиента давления dp / dz представлена синей восходящей силой, а составляющая, представляющая гравитацию, обозначена красной нисходящей силой.
Закон идеального газа часто используется с уравнением гидростатики. Как обсуждалось на предыдущей странице и более подробно в уроке «Приборы и измерение атмосферной температуры», закон идеального газа записывается как:
, где R a — газовая постоянная для воздуха (т.е.е. отношение универсальной газовой постоянной R * к молекулярной массе воздуха M a ), а T — температура воздуха (в единицах K).
Вопрос
На основе закона идеального газа (выберите лучший ответ):
a) Для типичных атмосферных условий, когда человек движется с большей высотой, давление — увеличивается уменьшается
убавляется
и температура будет ниже.
нижний
b) При постоянной температуре давление на уровне моря будет — ниже выше чем давление на 2000 метров.
выше
Если температура останется постоянной, плотность на высоте 2000 метров будет — ниже, чем на уровне моря.
нижний
Правильные ответы выделены выше.
Пожалуйста, сделайте выбор.
В общем, давление, плотность и газовая постоянная все зависят от смеси газов в воздухе и особенно от количества присутствующего водяного пара, как описано ранее. В уравнении гидростатики при замене 𝜌 по закону идеального газа следует использовать средний молекулярный вес воздушной смеси M a :
, который интегрируется с
, где температура зависит от высоты, а ускорение свободного падения зависит от высоты и широты.Молекулярный вес воздуха также зависит от высоты, потому что количество водяного пара сильно варьируется. Напомним, из урока по приборостроению и измерению атмосферной температуры, что виртуальная температура — это температура, при которой сухой пакет будет иметь такую же плотность, что и влажный, поэтому интегрирование можно заменить интегрированием по виртуальному профилю температуры с M d (для сухого воздуха) используется вместо M a .Выше 80 км отношение кислорода к азоту начинает отклоняться от тропосферного значения, что изменяет средний молекулярный вес сухого воздуха и затрудняет интеграцию на этих высотах.
Для расчета геопотенциальной высоты ускорение свободного падения определяется как фиксированное значение 9,80665 м / с 2 . Упражнение на следующей странице дает более подробную информацию о геопотенциальной высоте.
Основы »Уравнение гидростатики» Исследование геопотенциальной высотыУравнение гидростатики описывает профиль давления как функцию высоты и может использоваться для расчета профиля давления для столба воздуха.Это основа для Международной стандартной атмосферы и определения геопотенциальной высоты. Чтобы узнать больше о расчетах, связанных с международной стандартной атмосферой и давлением в контексте геопотенциальной высоты, см. Следующее упражнение.
Основы » Международная стандартная атмосфера (ISA)Уравнение гидростатики может применяться для расчета Международной стандартной атмосферы (ISA), описанной на предыдущей странице.ISA определяется путем задания профиля температуры, давления и температуры на уровне моря, а затем интегрирования уравнения гидростатики для определения высоты как функции давления. Полученные профили температуры и давления показаны на следующем рисунке.
Профили давления (слева) и температуры (справа) для международной стандартной атмосферы. Красные точки показывают расположение тропопаузы (отделяющей тропосферу от стратосферы) и стратопаузы (разделяющей стратосферу и мезосферу).Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Вопрос
Почему профиль давления имеет другую форму в соответствии с международными стандартами атмосферы, чем профиль температуры? Используйте уравнение гидростатики dp / dz = −ρg и закон идеального газа, чтобы объяснить свой ответ. Пожалуйста, введите свой ответ.
Давление определяется весом атмосферы на площадь над заданной высотой, и уравнение гидростатики позволяет напрямую рассчитать это уменьшение с высотой.Температурный профиль не имеет таких ограничений и зависит от источников и стоков излучения, особенно от поглощения солнечного ультрафиолетового излучения озоном в стратосфере. Это приводит к повышению температуры в верхних слоях стратосферы, что характерно для стандартной атмосферы.
ISA определяется как для тропосферы, так и для стратосферы. Выше 86 км расчет становится более сложным, как описано в определяющем документе для U.S. Standard Atmosphere, 1977, доступно по этому адресу: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770009539.pdf.
Основы » Регулировка давления по уровню моряКарты погоды отображают распределение давления на больших площадях, измеренное с множества станций, каждая из которых расположена на разной высоте. Если бы на поверхностных картах давления давление, измеренное на этих станциях, просто отображалось в виде изолиний, результирующие поля давления имели бы большие градиенты и ложные модели, возникающие из-за изменения высоты станций.Поэтому желательно определять репрезентативные значения давления на уровне моря на каждой станции. Уравнение гидростатики является основой для этой экстраполяции. Если бы температурный профиль был известен от отметок станции до уровня моря, предлагаемая поправка была бы
., где < T > представляет собой надлежащим образом усредненную температуру по известному профилю.
Показанное уравнение является одной из форм гипсометрического уравнения, которое часто используется для расчета изменения высоты с точки зрения изменения давления и средней температуры.Представленный столб воздуха находится под землей и поэтому является чисто гипотетическим. Чтобы избежать ложных суточных эффектов, значение, используемое для < T >, является средним за 24 часа. У поверхности Земли часто имеется значительное количество водяного пара, поэтому использование виртуальной температуры (T v ) компенсирует этот эффект, но поскольку не учитываются изменения с высотой, это значение является лишь приблизительным.
Вопрос
Сопоставьте каждый член гипсометрического уравнения с его описанием.(Выберите лучший ответ.)
а) п 0 — давление на измерительной станции давление на уровне моря
давление на уровне моря
б) п с — давление на измерительной станции давление на уровне моря
давление на измерительной станции
c) — значение не изменяется при изменении температуры с высотойзначение без изменения высоты
d) — значение, не меняющееся при изменении температуры с высотойизменение температуры с высотой
Правильные ответы показаны выше.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Гипсометрическое уравнение устраняет многие ошибки, зависящие от высоты, но опыт исправления показал, что часто присутствуют дополнительные смещения, поэтому часто вводятся дополнительные поправки, зависящие от станции. Подходы включают использование профиля температуры с ближайшей, но более низкой станции, чтобы уменьшить неопределенность, или использование предполагаемой скорости отклонения для экстраполяции. Чтобы узнать больше об этой сложной теме, см. Эту публикацию (Pauley, P.М., 1998: Погода и прогнозирование, 13, 834–850.)
Карта, показывающая глобальный вид среднемесячного давления на уровне моря в мбар за январь.
Вопрос
Опишите важность гипсометрического уравнения для измерения давления. Пожалуйста, введите свой ответ.
Гипсометрическое уравнение вычисляет высоту в атмосфере на основе заданных измерений давления и температуры.
Требования к измерению давления
Затем мы рассмотрим стандартные характеристики приборов, представленные в уроке «Основы метеорологического приборостроения и измерений», с уделением внимания особым требованиям к датчикам давления. Затем мы соотносим эти характеристики с некоторыми типичными потребностями в измерениях. Особое внимание уделяется характеристике неопределенности, поскольку многие приложения предъявляют строгие требования к значениям неопределенности.Приведенные примеры отражают многие потребности в измерениях. Они показывают, как использовать требования к измерениям, чтобы определить, подходит ли данный датчик для конкретного применения.
Давление — важное измерение радиозонда. Электронный блок радиозонда позволяет проводить измерения температуры, влажности и ветра с высоким разрешением для исследовательских и прогнозных целей.
Требования к измерениям давления » Важные характеристики датчиков давленияВыбор датчика давления или барометра зависит от требований к измерению, включая необходимое разрешение, время отклика, точность, чистую погрешность и чувствительность.Эти характеристики обсуждались в общих чертах на уроке «Основы метеорологических приборов и измерений» и более подробно на уроке «Рабочие характеристики метеорологических приборов». Требования к измерениям давления существенно различаются в зависимости от области применения.
Рассмотрим измерения поверхностного давления, где изменения порядка 1 гПа значительны при общем давлении 1000 гПа. В этой ситуации требование низкой неопределенности имеет первостепенное значение, а потребность в быстром времени отклика не так важна.Этот компромисс означает, что датчики давления на поверхности могут усреднять измерения за некоторый промежуток времени, чтобы уменьшить неопределенность и при этом удовлетворить потребности в измерениях. Эти потребности отличаются от требований к датчикам на исследовательском самолете или вышке. В этих случаях время отклика может быть важным, потому что датчики используются для измерения колебаний, которые происходят на высоких частотах, возможно, 10 Гц.
Требования к автоматизации также различаются: многие приложения требуют автономной работы и, следовательно, полагаются на электронные датчики.Стоимость датчиков также сильно различается: от нескольких долларов США (USD) за простой механический датчик до нескольких тысяч долларов США или даже больше за высококачественный датчик кристаллического резонанса.
Мобильные измерительные станции для измерения давления, ветра и других метеорологических характеристик в условиях сильной грозы. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Вопрос
Вы настраиваете прибор для измерения атмосферного давления на трех заданных высотах на башне.Какие из следующих факторов необходимо учитывать для получения полезных измерений давления? (Выберите все, что подходит.)
Правильные ответы: a, b, c, e.
Время отклика, неопределенность, надежность и разрешающая способность — все это важные факторы, которые необходимо учитывать при планировании вашей измерительной кампании. Вы узнаете больше об этих факторах и их связи с измерением давления на следующих страницах.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Требования к измерениям давления » Вклад в погрешность измерения Таблицы технических характеристик приборачасто являются отправной точкой для определения неопределенности. Для датчика давления в технических характеристиках обычно указывается несколько значений, в том числе:
- неопределенность (часто неправильно называемая «точностью»), которая сочетает в себе возможные систематические ошибки и случайную неопределенность. Разрешение
- (часто характеризует оцифровку аналогового сигнала, а не истинное разрешение)
- диапазон
- время отклика
В любом приложении для измерения давления на погрешность может влиять конструкция датчика, включая тип используемого напорного патрубка, соединительную трубку и температуру устройства.Калибровка высококачественных датчиков важна для контроля стабильности прибора, но следует отметить, что калибровка также может вносить неопределенности. Для аналоговых датчиков, отобранных с помощью аналого-цифровых преобразователей, отбор и обработка данных может внести дополнительную неопределенность, связанную с цифровым разрешением. Время отклика или динамическое отставание всех датчиков может привести к дополнительным ошибкам при измерении кратковременных изменений или переходных событий.
Ценный способ обработки неопределенности измерения — это табулирование источников элементов, вносящих вклад в чистую неопределенность, а затем соответствующее объединение индивидуальных вкладов.Хорошим примером, который учитывает калибровку, переходные условия, влияние портов и обработку данных, является следующая публикация: E. N. Brown, 1988: «Калибровка ошибки местоположения самолета для измерения давления с использованием заднего конуса». NCAR Tech. Примечание NCAR / TN-313 + STR. См. Особенно таблицу в конце документа.
Вопрос
Какие из следующих характеристик прибора влияют на погрешность измерения датчиков давления? (Выберите все, что подходит.)
Правильные ответы: a, b, c, e, f, g.
Ответы a, b, c, e, f и g вносят вклад в погрешность измерения, связанную с датчиком давления.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Набор бортовых приборов, включая датчик давления с 5 отверстиями (вторая канистра справа), готовый к развертыванию на NSF / NCAR HIAPER Gulfstream V. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Многие характеристики прибора определяются путем наблюдения, а не на основании опубликованных спецификаций.Например, «точность» — это характеристика, которая часто не упоминается, но отличается от чистой неопределенности. Точность может иметь решающее значение, если важна необходимость в многократных измерениях таким образом, чтобы уменьшить неопределенность, или в измерении различий, для которых абсолютная величина имеет второстепенное значение. Точность — это стандартное отклонение, которое характеризует случайную неопределенность и может быть определено путем многократного измерения фиксированного давления. Время отклика можно определить путем измерения отклика на известные сигналы, как описано в уроке «Основы метеорологического оборудования и измерений» https: // www.meted.ucar.edu/training_module.php?id=1228. Сопоставление результатов измерений с разных приборов — ценный метод проверки того, что независимые приборы работают в установленных пределах.
Требования к измерениям давления » Примеры приложений и соответствующие требованияИзмерения давления широко используются в исследованиях атмосферы, часто для помещения других измерений, таких как температура или химический состав, в атмосферный контекст, в котором они измеряются.Следующие ниже примеры иллюстрируют типичные требования, определяющие необходимые характеристики датчиков давления. Они включают некоторые из самых строгих требований, чтобы проиллюстрировать, как следует выбирать подходящие датчики. Обратите внимание, что есть много более простых приложений, где потребности удовлетворяются более простыми приборами с большей погрешностью. Например, домашние метеостанции часто предоставляют надежные индикаторы повышения или понижения давления с помощью простых инструментов. С другой стороны, измерение временных рядов атмосферного давления с высоким разрешением является одним из наиболее требовательных приложений и требует наличия датчика самого высокого качества.
Датчик давления и температуры, установленный на башне на крыше NCAR в Боулдере, штат Колорадо, обеспечивает данные о погоде в реальном времени. Эти данные используют простой инструмент, не связанный с исследованиями, но предоставляют очень полезные данные для широкой публики. Более подробная информация доступна на https://www.eol.ucar.edu/cgi-bin/weather.cgi?site=fl&units=english. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Требования к измерениям давления »Примеры приложений и соответствующие требования» Поля высот на аэрологических картах и геострофический ветерНеопределенность, указанная для датчиков давления на радиозондах, используемых для зондирования атмосферы, на основе которых строятся аэрологические карты, равна 0.5 гПа. Это значение означает погрешность высоты около 8 м напорной поверхности 500 гПа. Изолинии высот часто наносятся на карту с интервалами около 60 метров, поэтому неопределенность 0,5 гПа, связанная с датчиками давления, устанавливаемыми радиозондами, является достаточной для построения карт погоды на высотах при 500 гПа. Однако такой же неопределенности недостаточно для построения карт погоды при 5 гПа.
Геопотенциальные высоты на уровне 500 гПа в декаметрах. Сплошные черные линии — это линии постоянной геопотенциальной высоты (называемые изогипсами), а метеосводка каждой станции включает геопотенциальную высоту в этом месте зондирования в виде трехзначного числа справа от дисплея погоды станции.Текущее изображение см. По этому URL-адресу. Изображение NCAR / RAL.
В следующем примере мы видим, что требования к измерениям давления для определения геострофического ветра могут быть более строгими. Для ветров в геострофическом балансе градиент давления составляет
, где 𝜌 — плотность воздуха, f — параметр Кориолиса, а u — составляющая скорости в направлении x , перпендикулярном направлению y .
Разумная потребность в измерениях может заключаться в определении горизонтальной составляющей скорости и с погрешностью до 1 м / с с использованием датчиков, разнесенных на 100 км в направлении y или , перпендикулярном , направлении. В этом случае мы предполагаем, что неопределенности в, f и расстояние 𝛥 y пренебрежимо малы по сравнению с неопределенностями в двух измерениях давления, поэтому эти две неопределенности доминируют в результирующей ошибке в геострофическом ветре.Затем с
неопределенность в u (𝛿 u ) составляет.
Требуется, чтобы погрешность измеренного перепада давления была меньше, чем это дает для значений 𝜌 = 1 кг / м 3 и f = 10 -4 рад / с.
Неопределенность разницы между двумя измерениями составляет √2𝛿 p , где 𝛿 p — неопределенность отдельных измерений, поэтому требуемая неопределенность отдельных датчиков давления равна.Это требование трудно выполнить, поскольку оно требует погрешности измерения порядка 7 Па, где общее давление может составлять около 70 000 Па, или погрешность около 0,01%.
Требования к измерениям давления »Примеры приложений и соответствующие требования» Измерение высотыДавление часто используется для вычисления высоты в соответствии с уравнением гидростатики, рассмотренным ранее. Мы можем определить разрешение, необходимое для расчета заданного изменения высоты, используя уравнение
Вопрос
Используйте уравнение для расчета разрешения по давлению | 𝛿P | требуется для изменения высоты на 1 метр при температуре 273 ° C.15K и давление 700,00 гПа (70 000 Па). (Выберите лучший ответ.)
Правильный ответ — б.
Для съемки изменения высоты на 1 метр требуется разрешение по давлению | 𝛿P | из:
Пожалуйста, сделайте выбор.
В приведенном выше примере предъявляются очень строгие требования к датчику давления. Плотность, пропорциональная p / T, уменьшается с высотой, поэтому требуемая погрешность становится еще меньше с увеличением высоты.
NSF / NCAR HIAPER Gulfstream V. Порт «статической кнопки», используемый для измерения давления, показан в виде увеличенного поля и расположен, как показано красной линией. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Требования к измерениям давления »Примеры приложений и соответствующие требования» Измерения поверхности для карт погоды и настройка высотомераНа карте погоды на поверхности контуры постоянного давления (называемые изобарами) часто наносятся с интервалом в 2 гПа, поэтому, чтобы быть полезными, основные измерения должны иметь небольшую погрешность по сравнению с 2 гПа.Достаточно погрешности в 0,2 гПа, особенно потому, что поправка к уровню моря в большинстве случаев вносит, по крайней мере, такую большую погрешность. Датчики ASOS (автоматизированные системы наблюдения за поверхностью) должны соответствовать этому требованию неопределенности, чтобы иметь возможность предоставлять полезные данные.
Измерения приземного давления с поправкой на уровень моря по типовой карте приземного давления. Контуры, показанные черными линиями, представляют давление на поверхности в гПа. Текущую карту см. По этому URL-адресу.Изображение NCAR / RAL.
Вопрос
Датчики давления, используемые в ASOS, которые обеспечивают большинство измерений поверхностного давления в США, имеют указанную погрешность 0,02% от полной шкалы (1013,25 гПа или 103,125 Па). Достаточно ли этих датчиков для измерения наземных карт погоды? (Выберите лучший ответ.)
Правильный ответ: a.
Да, датчика хватит. Погрешность датчика 0.02% дает погрешность около 20 Па или 0,20 гПа, поэтому они соответствуют требованиям карты погоды на поверхности.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Еще одно важное применение измерений приземного давления — определение настроек высотомера, используемых самолетом. Ошибка в давлении около 1 гПа приводит к типичной ошибке в высоте около 10 метров у поверхности, поэтому желательно, чтобы измерения давления имели небольшую погрешность по сравнению с 1 гПа.
Требования к измерениям давления »Примеры приложений и соответствующие требования» Характеристики полей турбулентного давленияДля измерения турбулентных колебаний давления требуются датчики, способные измерять высокочастотные изменения с малыми амплитудами. Точность датчика давления при измерении с максимальной скоростью должна быть меньше ожидаемых колебаний, что для колебаний около 10 Гц требует, чтобы точность датчика была около 0.2 Па или 0,002 гПа. Этому требованию могут соответствовать только специализированные и дорогие преобразователи.
Компоненты датчиков давления
В датчиках давленияиспользуется детектор определенного типа для преобразования давления в измеряемую величину, такую как напряжение или высоту столба жидкости. Преобразователи — это подмножество этих детекторов, которые вырабатывают электрический сигнал, часто напряжение, но здесь термин будет использоваться в более общем смысле, чтобы включать детекторы, такие как столб жидкости или движущийся указатель над шкалой, которую необходимо считывать вручную.Датчики классифицируются по типу детектора, встроенного в прибор. В частности, в случае датчиков давления другие части прибора и конфигурация измерения имеют важное влияние на качество измерения. Эти факторы включают порт давления и трубки, используемые для передачи давления на датчик, а также любой резервуар, используемый в качестве эталона для дифференциального измерения.
Компоненты типового датчика давления.
Компоненты датчиков давления » ПреобразователиПреобразователь — это элемент в датчике давления, который реагирует на давление, выдавая измеряемый сигнал.Сигналом может быть расширение жидкости или любое из множества электронных устройств, производящих электронный сигнал. Многие широко используемые преобразователи давления являются дифференциальными, что означает, что они сравнивают измеренное давление с эталонным давлением. Для использования в метеорологии изменения абсолютного давления по отношению к среднему давлению обычно невелики. Абсолютный датчик обычно имеет более низкое разрешение, чем дифференциальный датчик.
Компоненты стандартного датчика давления с выделенным компонентом преобразователя.
Есть три основных типа датчиков:
- В жидкостных абсолютных барометрах часто используется ртуть, чтобы минимизировать их размер, хотя ртуть больше не широко используется, потому что это опасный материал. Водяные манометры до сих пор используются в аэродинамических трубах, особенно в учебных целях, поскольку они обеспечивают недорогой способ визуализации распределения давления.
- Механические барометры широко используются метеорологами, самолетами авиации общего назначения, а также в манометрах в шинах.Эти инструменты могут обеспечивать низкую погрешность и подходят для использования в качестве высотомеров.
- Электронные преобразователи служат для самых разных целей и используются, когда люди недоступны для снятия показаний. Они варьируются от относительно недорогих твердотельных устройств, которые сейчас используются в сотовых телефонах и часах, до инструментов исследовательского уровня. В их число входят, среди прочего, пьезорезистивные преобразователи, преобразователи емкости и резонансные преобразователи.
В таблице приведены типы датчиков, их использование и ограничения.Они обсуждаются более подробно на следующих страницах.
Датчик тип | Типовые применения | Преимущества и ограничения |
Fluidic | В основном исторические; демонстрационные и сувенирные изделия; климатологические справки. | Фиксированное место, где наблюдатель доступен для чтения. |
Механический | Высотомер авиационный; некоторые домашние метеостанции. | Мобильный, легко читаемый наблюдателем. |
Электронный | Автоматизированные станции, такие как станции NWS, требующие низкой неопределенности. | Может собирать наблюдения с самолета или зонда, башни или земли. Обеспечивает автоматическую или автоматическую работу. |
Датчики жидкости или барометры используют разницу давлений между верхом и низом столба жидкости, чтобы поднять столб жидкости против силы тяжести.В этих приборах верхняя часть обычно подвергается воздействию вакуума, а нижняя — измеренному давлению. Тогда давление будет зависеть от веса на площадь подвешенной трубы и может быть измерено по высоте колонны.
Жидкостные барометры можно настроить как один из трех основных типов:
- дифференциал (с отдельными концами столба жидкости, каждый из которых подвергается воздействию одной из двух измеряемых величин)
- абсолютное (один конец столба жидкости подвергается воздействию вакуума)
- манометр (один конец столба жидкости подвергается воздействию окружающего или другого эталонного давления)
Примером жидкостного барометра является манометр, который представляет собой манометр, в котором концы столба жидкости внутри трубки подвергаются различным давлениям.Столбик жидкости одновременно измеряет и обеспечивает визуальную индикацию давления. Ниже показаны различные типы жидкостных барометров.
Манометр работает, подвергая концы столба жидкости в трубке разному давлению.
Жидкостный барометр — это широко используемый тип датчика давления.
Чтобы преобразовать измеренный объем жидкости в массу, необходимо знать плотность жидкости. (Использование жидкости с более высокой плотностью, такой как ртуть, позволяет использовать инструмент меньшего размера.) Поскольку плотность жидкости изменяется в зависимости от температуры, необходимо измерить или указать температуру и внести поправки, чтобы избежать ошибок. Дополнительные корректировки могут потребоваться, если местная сила тяжести, которая изменяется в зависимости от широты и высоты, отличается от той, в которой инструмент был откалиброван.
Компоненты датчиков давления »Преобразователи» Механические датчикиМеханические датчики имеют камеру измерения давления, установленную внутри окружающей среды, которая обычно находится под другим давлением.Эти механические преобразователи часто являются дифференциальными датчиками. Чувствительная камера реагирует на изменение давления, производя некоторое механическое движение, которое преобразуется в меру давления.
Вот два распространенных примера механических датчиков:
Барометр-анероид
Барометр-анероид измеряет давление на основе обнаруженного движения в результате упругого сжатия набора тонких дисков или другой формы напорной диафрагмы.Дисковая система или диафрагма устанавливаются таким образом, чтобы разница давлений между двумя давлениями сжимала конструкцию.
В барометре-анероиде атмосферное давление сжимает датчик и перемещает указатель.
Циферблат и схема механизма барометра-анероида. Левое изображение предоставлено NCAR / EOL, правое изображение — WikiCommons.
Датчик Бурдона
В манометре Бурдона используется радиус кривизны изогнутой трубки, содержащей газ с измеренным давлением.Радиус изменяется при изменении давления относительно давления газа, окружающего трубку, и это изменение радиуса можно использовать для перемещения указателя.
Лицевая сторона и внутренний механизм трубки Бурдона. Изображения из NCAR / EOL.
В барометре-анероиде или манометре Бурдона механическая связь может преобразовывать движение чувствительного элемента в движение иглы по фиксированной шкале. Барометры-анероиды часто используют откачанную камеру для эталонного давления.В любом приборе может потребоваться указать рабочую температуру или применить температурную поправку.
Компоненты датчиков давления »Преобразователи» Электронные преобразователиЭлектронные преобразователи обладают характеристиками, которые изменяются при воздействии давления. Характеристики различных классов электронных преобразователей включают:
- пьезорезистивные преобразователи: недорогие, но подходящие для многих приложений Емкостные преобразователи
- : стабильны, особенно при постоянной температуре Резонансные преобразователи
- : потенциально обеспечивают наименьшую погрешность измерения
Как и в случае с другими типами преобразователей, обычно требуются температурные поправки (часто называемые компенсацией), поэтому электронные датчики температуры часто интегрируются с такими устройствами.В некоторых случаях электронный преобразователь помещается в корпус, в котором поддерживается постоянная температура (обычно путем нагрева, который легче реализовать, чем охлаждение). Нагрев преобразователя также снижает внутреннюю относительную влажность, предотвращая накопление влаги.
(Цифровой датчик давления воздуха) Пьезорезистивные и резонансные преобразователи. На левом изображении сам датчик является верхним центральным компонентом с отверстием для входа, а все остальные компоненты на печатной плате предназначены для формирования сигнала и температурной компенсации.Изображения из NCAR / EOL.
В настоящее время электронные преобразователи обычно комплектуются цифровой электроникой (включая встроенные микропроцессоры) для оцифровки сигнала преобразователя, применения калибровки датчиков и температурной компенсации, а также экспорта результатов измерения в форме, полезной для компьютера или регистратора данных.
(слева) Датчик абсолютного давления с переменной емкостью. В полости за входом находится гибкая металлическая диафрагма, а с другой стороны — вакуумированная полость, поэтому диафрагма изгибается под давлением.Это изменяет емкость, которая определяется синусоидальным сигналом, подаваемым на мост, где конденсатор является одним элементом. Электроника формирования сигнала преобразует результат в выходное напряжение, откалиброванное для представления давления. (справа) Радиозонд, использующий емкостный датчик для измерения давления, с соответствующей электроникой для обработки измерения и передачи его на землю. Изображения предоставлены NCAR / EOL.
Национальный центр атмосферных исследований (NCAR) управляет исследовательскими самолетами, в которых для измерения давления используются абсолютные и дифференциальные кварцевые преобразователи, являющиеся резонансными преобразователями.Измерения основаны на изменении резонансной частоты кристалла кварца, когда он подвергается воздействию давления, приложенного к кристаллу. Напряжение создается одним из механических механизмов преобразователя, описанных выше, часто сильфоном или трубкой Бурдона. Изменения давления вызывают колебания кристалла, и их частота измеряется с высокой точностью. Одновременно измеряется температура кристалла, чтобы компенсировать тепловые эффекты. В результате измерения давления могут быть получены с погрешностью измерения, равной 0.01% от полной шкалы, или около 0,10 гПа при атмосферном давлении.
Компоненты датчиков давления »Преобразователи» Упражнение по сравнению преобразователейВопрос
Выполните следующее упражнение перетаскивания, чтобы сопоставить каждую характеристику с типом датчика, к которому она применяется.
Сопоставьте характеристики преобразователя с соответствующим типом преобразователя.
Автоматизированный
Климатологический справочник
Использование высотомера
Для исследовательских приложений
Зависит от высоты колонны
Для авиационного применения
Правильные ответы показаны на изображении ниже.
Компоненты датчиков давления » Другие компоненты полного датчикаПреобразователь является важным и часто определяющим элементом датчика давления, но при сборке датчика необходимо учитывать несколько других деталей.Некоторые из них могут показаться тривиальными, но они важны, особенно когда необходимы измерения качества исследования.
Давление достигает датчика через порт в атмосферу. Этот порт может быть подключен к датчику через впускной трубопровод . Сам датчик часто представляет собой диафрагму , которая либо механически отклоняется из-за разницы в давлении (силе) с обеих сторон от нее, либо остается неподвижной, но имеет тензодатчик для измерения действующей на нее силы. Другая сторона диафрагмы либо соединена с другим портом для создания дифференциального барометра, либо соединена с герметичным объемом , который либо откачан (эталонное давление равно нулю), либо содержит воздух с некоторым давлением.Этот объем может быть соединен с датчиком через трубку контрольной стороны.
Изучите следующую схему мембранного датчика давления, изменив давление и температуру. Количественное изменение, связанное с температурой, особенно иллюстрирует необходимость регулирования или компенсации температуры.
Компоненты датчиков давления »Другие компоненты полного датчика» Порт давленияПорт давления соединяет датчик с внешним миром.Порт давления в датчике часто представляет собой простое отверстие «точечного отверстия». Точечное отверстие хорошо работает, если инструмент находится в защищенном месте. Однако многие приложения требуют измерения в местах, подверженных воздействию ветра, осадков, насекомых и т. Д.
Схема типового датчика давления, показывающая порт как выход во внешний мир.
Пример порта давления, используемого для измерения давления с наземных станций, показан ниже. На этом рисунке два набора круглых пластин изменяют воздушный поток, чтобы он стал приблизительно горизонтальным, когда ветер проходит через набор небольших отверстий, действующих как статические порты, во внутреннюю камеру, помогая уменьшить погрешности динамического давления.
Порт «четырехдисковый» для использования в метеорологии. Два набора круглых пластин изменяют воздушный поток, чтобы он стал примерно горизонтальным, когда ветер проходит через набор небольших отверстий, действующих как статические отверстия во внутреннюю камеру. Второй набор отверстий (не виден) в середине этой камеры позволяет уравновесить давление внутри серой трубки. Измерения в аэродинамической трубе показывают, что погрешности динамического давления невелики до угла падения 30 градусов. Изображения предоставлены NCAR / EOL.
Если не сконфигурирован для устранения воздействия ветра, как в четырехдисковом порте на рисунке, порты давления часто вызывают ошибки.Интерактивное упражнение «Датчик перепада давления» на предыдущей странице показало, как на порт давления может влиять направление ветра. Даже после тщательной корректировки давление в статическом порте все еще может зависеть от воздушного потока, потому что любое изменение скорости воздушного потока сопровождается изменением давления. Например, при размещении статических портов на летательном аппарате необходимо учитывать схему воздушного потока вокруг летательного аппарата, чтобы порты можно было разместить там, где давление в этом воздушном потоке соответствует давлению окружающей среды.
Компоненты датчиков давления »Другие компоненты полного датчика» РезервуарБарометры, у которых есть только один порт, часто имеют герметичную полость на «контрольной» стороне диафрагмы. В современных абсолютных барометрах объем этой полости может быть довольно небольшим, и эта полость часто объединена с самим корпусом диафрагмы. В некоторых конструкциях датчиков полость откачивается до почти полного вакуума (P ref = 0), потому что полезно, чтобы измеренное давление на мембране всегда имело один знак.
Схема типового датчика давления с выделенным эталонным резервуаром.
Иногда ошибки возникают из-за температурной чувствительности эталонного резервуара, как показано в интерактивном упражнении «Датчик перепада давления», поэтому эту проблему необходимо устранить с помощью калибровки или других процедур коррекции.
Принципиальная схема емкостного датчика давления. Резервуар, откачанный до низкого давления, близкого к нулю, разделяет две металлические пластины, жесткую и гибкую, которые образуют конденсатор.Изоляторы разделяют пластины электрически и механически.
Анимация емкостного датчика давления. Давление, приложенное к гибкой пластине, вызывает ее деформацию, изменяя емкость, которая затем измеряется электронным способом. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Использование датчика с малым диапазоном дает лучшее (то есть более высокое) разрешение и меньшую погрешность измерения. Эти значения могут быть достигнуты, если давление в пласте поддерживается близким к давлению окружающей среды.Были сконструированы «микробарографы» (барометры, которые регистрируют очень небольшие изменения атмосферного давления), в которых эталонное давление подводится к порту через капиллярную трубку, которая действует как фильтр нижних частот. Таким образом, измеренная разность давлений представляет собой разницу между атмосферным давлением и этим отфильтрованным эталонным давлением. Эти системы не могут измерять абсолютное давление или низкочастотные изменения, но могут наблюдать небольшие высокочастотные колебания, которые иначе трудно измерить.
Компоненты датчиков давления »Другие компоненты полного датчика» Воздействие на трубкиСоединения между портом, датчиком и резервуаром могут иметь большое влияние на работу барометра. В примере, показанном на схеме, эти соединения называются трубками, хотя возможны и другие реализации.
Схема типового датчика давления, показывающая соединения трубок между портом и датчиком, а также датчиком и эталонной камерой.
На входной стороне трубки могут вносить резонансные колебания, могут ослаблять высокочастотные колебания и изменять температуру образца.
Техник по авиационным приборам оценивает трубку датчика давления. Изображение NCAR.
Компоненты датчиков давления » Упражнение« Компоненты датчика »Вопрос
Перетащите каждую метку, чтобы сопоставить ее с компонентом, который она описывает на схеме датчика давления.
Обратная связь показана на изображении ниже.
Калибровка датчиков давления
Эталоном калибровки давления является манометр с грузоподъемным поршнем. Система работает по принципу P = F / A, где P — давление, F — сила, рассчитанная путем умножения массы гирь на силу тяжести г , а A — площадь поршня.В процессе калибровки на манометр подается внешнее давление, которое регулируется до тех пор, пока грузы не начнут плавать. Такое же давление прикладывается к калибруемому датчику, поэтому эталон собственного веса становится эталоном для калибровки. Зная массу, силу тяжести и диаметр поршня, можно точно рассчитать давление. Для наименьшей погрешности следует измерить местную гравитацию.
Поршневой манометр абсолютной грузоподъемности. Известные грузы надеваются на поршень, чтобы установить желаемое давление.Сила (F) возникает из-за комбинированного веса поршня и калибровочного груза. Во время работы внутренняя часть стеклянной банки вакуумируется. Изображения предоставлены NCAR / EOL.
Измерение воздушной скорости
До сих пор в этом уроке динамическое давление или изменение давления, вызванное ветром, считалось ошибкой при измерении статического давления. Однако во многих приложениях для измерения скорости полета используется динамическое давление.
В уравнении Бернулли несжимаемой жидкости вклад в давление от движения жидкости равен
, где ρ — плотность жидкости, а v — воздушная скорость.Таким образом, воздушная скорость может быть вычислена из разницы в давлении между статическим портом (показанным как набор портов в кольце вокруг стороны зонда ниже, обозначенным P s ) и портом (P t ) направленным по ветру. В случае высокоскоростного летательного аппарата предположение о несжимаемом потоке недействительно, и необходимо использовать модифицированное соотношение, основанное на уравнении сжимаемого Бернулли.
В датчике давления с 5 отверстиями добавлены еще две пары портов (Pp + / Pp- и Py + / Py-).Разница в давлении между каждой из пар портов приблизительно пропорциональна двум компонентам скорости, перпендикулярным оси зонда. Таким образом, с помощью такого зонда все три составляющие вектора ветра могут быть измерены тремя датчиками перепада давления. На практике каждый датчик с 5 отверстиями калибруется индивидуально, поскольку небольшие изменения углов и конструкции датчика могут вызвать значительные ошибки в измерениях скорости.
Схема и фотография зонда с 5 отверстиями на бортовом приборе.Приблизительное полное давление (Pt) измеряется по средней линии на передней части зонда. Разница в давлении между двумя другими парами отверстий (Pp + / Pp- и Py + / Py-) является функцией углов тангажа и рыскания зонда относительно ветра. Набор портов на задней стороне корпуса зонда измеряет статическое давление (Ps). Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Упражнение по выбору датчика давления
Вы разрабатываете эксперимент для изучения изменений в пограничном слое на сложной местности и того, как изменения ветра влияют на приземное давление в дневное время и изо дня в день в течение летнего сезона.Вы выбираете открытый пологий холм в вашем районе, ориентированный перпендикулярно наиболее распространенному с климатической точки зрения направлению ветра.
Вопрос
Чтобы получить точную оценку изменений давления, вы определяете, что вам необходимо измерить поверхностное давление с точностью до 0,5 гПа. Достаточно ли для этого применения прибора с указанной погрешностью 0,018% от полной шкалы? (Выберите лучший ответ.)
Правильный ответ — это.
При 1031,25 гПа погрешность 0,018% соответствует ~ 18 Па или 0,18 гПа. Инструмент, имеющий эту неопределенность, будет работать для желаемого применения.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Вопрос
Какой тип датчика может работать в этом приложении? (Выберите лучший ответ.)
Правильный ответ — б.
Электронный преобразователь будет очень хорошо работать для этого приложения, потому что он поддерживает непрерывную и автоматическую запись измерения и может обеспечить необходимый уровень неопределенности.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Вопрос
Выберите критерии измерения, которые следует учитывать для успеха вашего проекта. (Выберите все, что подходит.)
Правильный ответ — все вышеперечисленное.
Все вышеперечисленное является важным фактором при выборе датчика давления для применения и должно учитываться при разработке успешного проекта.
Пожалуйста, сделайте выбор.
Резюме
Необходимость измерения давления встречается во всех науках об атмосфере либо непосредственно поставщиками данных, либо косвенно пользователями данных. Этот урок предоставил введение в то, как выполняются эти измерения, но используется большое количество датчиков, так что это только иллюстративные примеры. Целью этого урока было подготовить тех, кто производит или использует измерения, к пониманию принципов, на которых основаны различные датчики, и к пониманию потенциальных ограничений их измерений.Те, кто проводит измерения, также должны понимать, как охарактеризовать ограничения этих измерений. Те, кто использует измерения, должны интерпретировать эти характеристики, чтобы оценить, какие ошибки могут войти в их исследования.
Серия мобильных мезонетов делает паузу для проведения измерений возле сильного шторма в Центральных Великих равнинах США. Изображение предоставлено NCAR / EOL.
Экспериментатору может потребоваться выбрать датчик для конкретного приложения из множества вариантов. При выборе необходимо учитывать несколько факторов, в том числе:
- Требуемые неопределенность, точность, разрешение и время отклика
- Тепловая среда и наличие температурной «компенсации»
- Стоимость
- Уровень автоматизации и требования к обработке данных
Другие проблемы при проведении или использовании измерений включают:
- Обеспечение надлежащего воздействия измеряемой величины (трубки, порты и т. Д.))
- По возможности отдавать предпочтение дифференциальным датчикам для увеличения разрешения за счет уменьшения диапазона
- Проверка акустических резонансов и других ошибок, вносимых трубкой
Пользователь или экспериментатор, хорошо разбирающийся в материале этого урока, будет лучше подготовлен к выполнению многих аспектов исследований в области атмосферных наук. Содержание «Контрольно-измерительные приборы и измерение атмосферного давления» является основополагающим для общей структуры материала в полном курсе по приборам.
Вы подошли к концу урока. Пожалуйста, пройдите викторину и поделитесь с нами своим мнением через опрос пользователей.
Авторы
MetEd и программа COMET® являются частью программ сообщества (UCP) Университетской корпорации атмосферных исследований (UCAR) и спонсируются:
Чтобы узнать о нас больше, посетите веб-сайт COMET.
Учебная серия по приборам и измерению атмосферных параметров стала возможной благодаря поддержке Национального научного фонда (Награда NCAR № 1642735 и Премия Университета Миллерсвилля № 1642643).
Участники проекта
Руководитель проекта
- Элисон Роквелл, NCAR / EOL
Основные научные сотрудники
- Д-р Уильям Купер, NCAR / EOL
- Др.Стив Онкли, NCAR / EOL
Научные консультанты
- Д-р Ричард Кларк, Университет Миллерсвилля
- Д-р Джули Хаггерти, NCAR / EOL
- Д-р Стивен Семмер, NCAR / EOL
- Д-р Хольгер Фемель, NCAR / EOL
Руководитель проекта COMET
- Эми Стевермер, UCAR / COMET
Инструктивный дизайн
- Эми Стевермер, UCAR / COMET
- Др.Алан Бол, UCAR / COMET
Графика / Анимация
- Стив Дейо, UCAR / COMET
- Сильвия Кесада, UCAR / COMET
Разработка мультимедиа / Дизайн интерфейсов
- Сильвия Кесада, UCAR / COMET
- Гэри Пачеко, UCAR / COMET
Аудио / Видео Монтаж / Производство
Аудио повествование
- Др.Хольгер Фемель, NCAR / EOL
Сотрудники COMET, июнь 2018 г.
Кабинет директора
- Доктор Элизабет Малвихилл Пейдж, директор
- Тим Альберта, помощник директора по операциям и информационным технологиям
- Пол Кучера, помощник директора международных программ
Деловое администрирование
- Лорри Альберта, администратор
- Аулия МакКоли-Хартнер, помощник по административным вопросам
- Тара Торрес, координатор программы
ИТ-услуги
- Боб Бубон, системный администратор
- Джошуа Хепп, помощник студента
- Джои Ренер, инженер-программист
- Мальте Винклер, инженер-программист
Услуги по обучению
- Др.Алан Бол, конструктор / ученый
- Сара Росс-Лазаров, конструктор инструкций
- Цветомир Росс-Лазаров, Инструктор-конструктор
Международные программы
- Росарио Альфаро Окампо, переводчик / метеоролог
- Дэвид Русси, координатор переводов
- Мартин Стейнсон, руководитель проекта
Производство и медиа-услуги
- Стив Дейо, дизайнер графики и 3D
- Долорес Кисслинг, инженер-программист
- Гэри Пачеко, веб-дизайнер и разработчик
- Сильвия Кесада, помощник по производству
Научная группа
- Др.Уильям Буа, метеоролог
- Патрик Диллс, метеоролог
- Брайан Гуаренте, конструктор инструкций / метеоролог
- Мэтью Кельш, гидрометеоролог
- Эрин Риган, помощник студента
- Андреа Смит, метеоролог
- Эми Стевермер, метеоролог
- Ванесса Винсенте, метеоролог
Облака
Облака«Метеорологические приборы»
Энсли Холостяк и Алисин Келлер
7 ноября 2000 г.
1.В ходе практического эксперимента и исследовательского обсуждения учащиеся узнают о различных типах погодных инструментов, о том, как они используются и что они измеряют.
2. Четвертый класс — Динамическая Земля — Объясните, как использовать погодные инструменты для предсказания и записи погоды.
Барометр
Датчик дождя
Гигрометр
Флюгер / анемометр
Термометр
3. Есть определенные инструменты, которые мы используем для измерения погоды.Самый распространенный инструмент — термометр. Этот прибор измеряет температуру в градусах Цельсия, Фаренгейта и Кельвина. Большинство термометров сделаны из стекла и содержат жидкость, называемую ртутью. Ртуть указывает на степень тепла или холода измеряемого вещества. Уровень ртути повышается, указывая на более высокую температуру, и понижается, чтобы указывать на более низкую температуру. Дождь замерзает при 32 градусах по Фаренгейту и 0 градусам Цельсия.
Другой распространенный метеорологический прибор — дождемер.Этот инструмент используется для измерения осадков. Инструмент представляет собой стеклянную пластиковую трубку, на внешней стороне которой нанесены сантиметры и дюймы. Если датчик дождя расположен на открытой местности, он точно укажет количество осадков, выпадающих в данном районе во время ливня или шторма.
Флюгер — еще один метеорологический прибор. Этот инструмент используется для измерения направления ветра. Флюгер может быть изготовлен из различных материалов, но должен быть достаточно тяжелым, чтобы выдерживать сильный ветер.Многие флюгеры имеют наверху декоративное животное или рисунок, но все они имеют стрелки, указывающие в четырех основных направлениях (север, юг, восток и запад). Анемометр также измеряет ветер, но он измеряет скорость ветра. Этот инструмент имеет три чашки, соединенные со стержнями, которые вращаются на одном центральном стержне. Скорость ветра измеряется в милях в час.
Гигрометр — еще один прибор, используемый для измерения погоды. Этот прибор используется для измерения влажности. Он состоит из двух термометров с лампочкой в каждом из них.Правый градусник накрывают влажной тканью. Температура на этом термометре ниже, чем на другом термометре. Влажность измеряется путем сравнения двух температур и с помощью диаграммы.
Другой погодный прибор — барометр, который измеряет давление воздуха. Давление воздуха измеряется в миллиметрах. Нормальное атмосферное давление составляет 760 миллиметров или 760 торр. Водяной барометр слишком велик для повседневного использования. А вот жидкой ртути 13.В 6 раз тяжелее воды, а высота столба ртути, поддерживаемого нормальным атмосферным давлением, составляет всего около 760 мм. Обычный ртутный барометр состоит из стеклянной трубки высотой около 840 мм, закрытой в верхнем конце и открытой в нижнем. Трубка заполняется ртутью, а открытый конец помещается в чашку с той же жидкостью. Трубка создает вакуум, и колебания атмосферного давления заставляют жидкость подниматься и опускаться в трубке. Более удобная форма барометра и наиболее точная — это анероид, в котором атмосферное давление сгибает эластичный верх частично вакуумированного барабана, приводя в действие стрелку.Частично откачанный металлический барабан расширяется или сжимается в ответ на изменение давления воздуха. Серия рычагов и пружин преобразует движение верхней части барабана вверх и вниз в круговое движение стрелок вдоль лицевой стороны барометра-анероида.
4. По окончании этого урока дети должны понимать:
a. Температура измеряется в градусах с помощью термометра (стр. 49, концепция 18, 1995 г.).
г. Вода замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту и 0 градусов Цельсия (стр.50, концепция 27, 1995 г.).
г. Осадки измеряются в сантиметрах и дюймах с помощью дождемера (стр. 49, концепция 18, 1995).
г. Направление ветра измеряется с помощью флюгера. Он измеряется как север, юг, восток или запад (стр. 49, концепция 18, 1995).
г. Анемометр измеряет скорость ветра в милях в час (стр. 49, концепция 18, 1995).
эл. Влагомер измеряет влажность (стр. 49, концепция 18, 1995 г.).
ф. Давление воздуха измеряется барометром (стр.49, концепция 18, 1995 г.).
5. Мешок со льдом, двенадцать чашек, двенадцать термометров, шесть больших контейнеров с солью, например, один флюгер, один датчик дождя, одно ведро для полива, один лоток
6. Процедуры: Шаг 1: Учитель будет иметь две чашки на группу из шести человек на партах, когда они вернутся с перемены. В каждой чашке уже есть лед. У каждой группы будет термометр и ящик с солью. Учитель скажет одному человеку из группы насыпать хорошее количество соли в одну чашек.Затем учитель попросит учеников положить по одному градуснику в каждую чашку и наблюдать за изменением температуры. Студенты должны записать температуру каждой чашки на листе бумаги.
Шаг 2: После того, как у студентов будет около десяти минут, чтобы изучить термометр и лед, они будут практиковаться в использовании другого инструмента для определения погодных условий. Учитель будет звать столик, чтобы подойти к ней, где она будет наливать воду из ведра на дождемер, установленный на поддоне, чтобы собрать лишнюю воду.Детей попросят взглянуть на датчик дождя и измерить результат, с которым все согласны.
Шаг 3: Учитель отзовет учеников от их партов на пол в задней части комнаты. Она начнет с того, что расскажет студентам, что они только что использовали два очень распространенных инструмента для определения погодных условий. Затем она спросит, что они наблюдали, когда измеряли температуру льда. У учителя будет доска для сухого стирания, на которой будут записаны выводы группы о двух разных чашках.Учитель обратится к предыдущему уроку о круговороте воды и к тому, что они узнали о точке замерзания. Учитель будет в основном фасилитатором на этом коллоквиуме. Однако она позаботится о том, чтобы ученики поняли, что соль понижает температуру ниже нуля. В погоду температура может опускаться ниже нуля.
День второй
Шаг 4: Затем учитель обсудит дождемер и то, как он точно измеряет количество осадков, получаемых в данной местности.Затем она обсудит другие погодные инструменты и то, что они измеряют: барометр, гигрометр, флюгер и анемометр. Во время этой части коллоквиума преподаватель будет держать флюгер перед вентилятором и объяснять, как он показывает направление ветра.
Шаг 5: Учитель выберет разных учеников (убедившись, что у каждого ребенка есть возможность), чтобы продемонстрировать свое понимание того, как работает каждый погодный инструмент, с помощью творческой драмы.
7.Оценка будет проводиться во время коллоквиума. Мы будем использовать творческую драму, чтобы оценить понимание детьми того, как работают эти погодные инструменты. Они будут действовать с помощью флюгера, измеряющего направление ветра. Они будут разыгрывать термометр (ртуть поднимается и опускается), показывая температуру — другие дети будут разыгрывать горячие и холодные температуры вокруг людей с термометром. Они будут действовать анемометром, быстро и медленно пройдя по кругу, чтобы определить скорость ветра. Они будут показывать дождемер аналогично термометру.Они также будут изображать гигрометр, имея двоих детей в роли термометров, на одного из которых будет наложена влажная ткань. Они будут разыгрывать барометр, когда ребенок будет указателем, а другие дети — металлическим барабаном, расширяющимся и сжимающимся. У некоторых других детей будет атмосферное давление.
8. Интернет-ресурс http://ericir.syr.edu/Virtual/Lessons/Science/Earth/EAR0013/html
9. Наблюдение — эксперимент
Общение — коллоквиум
Делаем выводы — коллоквиум и творческая драма
Измерение — температура, осадки
Список литературы
Эксперимент и некоторая информация об облаках были получены от:
Usborne Science & Experiments Погода и климат Фиона Уотт и Фрэнсис Уилсон
Авторские права 1992 г., Usborne Publishing Ltd.
Энсли Бакалавр
Камень
Критика уроков по приборам погоды
Я начал этот урок с того, что каждая группа измерила температуру чашки, полной льда, и чашки, полной льда и соли, и записала ее. Что-то, что мне следовало сделать, — это дать детям предположение о температуре каждой чашки. Это включило бы научный метод. В течение этого времени, когда я должен был установить временные рамки для проверки температуры, чтобы получить более точные показания, я позвал каждую группу, чтобы прочитать датчик дождя.Детям эти занятия очень понравились. После того, как каждая группа увидела и прочитала датчик дождя, я позвал детей подойти и сесть на пол.
Я спросил детей, какими двумя инструментами мы только что пользовались. Затем мы перешли к обсуждению разницы температур между чашкой со льдом и чашкой со льдом и солью. Я записал их температуру для каждого и спросил, почему чашка с солью холоднее. Поначалу было трудно заставить детей говорить, и это оказалось скорее вопросом / ответом, чем дискуссией.Я думаю, что, поскольку дети не привыкли к такой стратегии, им было труднее обсуждать друг с другом. Дети в конце концов обнаружили связь соли и более низкой температуры, когда я посоветовал им вспомнить наше обсуждение круговорота воды.
Накануне я спросил учителя Venture, есть ли у него какие-нибудь погодные приборы. У него было все, что мне было нужно. На следующий день я перезвонил детям, поднял каждый метеорологический прибор и спросил их, что это такое.Мы посмотрели на каждый инструмент и обсудили, что он измеряет.
