Как измеряют атмосферное давление нас учили еще в школах. Но вот зачем это нужно в памяти уже не откладывается. Между тем мы собираемся измерять давление в древнем мире. Мы что, будем вести дневники наблюдений на радость будущим метеорологам?
Все несколько проще. Атмосферное давление падает перед дождем. И чем сильнее будет буря, тем сильнее упадет давление. И упадет заранее — еще и облака на горизонте не появились, еще солнце светит, а стрелка ползет к отметке «гроза»… Барометр — незаменимая вещь для моряка!
Барометров существует много разных типов. Мы, естественно, выберем самый простой — ртутный барометр. Для его изготовления требуется всего лишь ртуть и налаженное стеклодувное дело. Такие барометры до сих пор можно найти на метеостанциях, да и прогноз атмосферного давления до сих пор говорят в «миллиметрах ртутного столба». Проблема возникает только в том, что нормальное давление — это 760 мм. рт. ст. Да, именно 760 мм, то есть 76 сантиметров. Трубка со ртутью должна быть длиной сантиметров 90 хотя бы — совсем неудобно даже для корабля.
Ртуть можно заменить простой водой, но вода куда легче и чтобы компенсировать атмосферное давление, ее нужно наливать в трубку длиной 10 метров — только в этом случае вверху трубки образуется вакуум. И, кстати — это причина, что насос, расположенный наверху колодца, не в состоянии засосать воду с глубины более 10 метров, ее просто атмосферное давление туда не протискивает.
Проблемы возникнут с калибровкой. Нет, если вы попали в прошлое на школьном автобусе и у вас достаточно линеек, чтобы отметить эти 76 см, то проблем нет. А если эталона сантиметра-метра у вас под рукой нет, то придется эмпирически подбирать отметку «ясно», «дождь», «буря» и прочее.
Основной недостаток использования жидкостей в открытых барометрах — испарение.
Более дешевый вариант- использовать гидростатический барометр (второй пример), без стекла. Просто в трубке будет болтаться поплавок с длинной соломинкой, торчащей вверх. На ней нужно нанести соответсвующие.
Более надежный вариант без применения стекла — запаянная, свернутая улиткой медная трубка. Не бъется, не испаряется, не врет.
Для уменьшения испарения достаточно капнуть масла. Да и вообще вместо воды можно масло налить — оно легче и столбик в трубке будет выше, то есть точнее можно определить.
А медная трубка…
Как изготовить тонкостенную медную трубку в условиях средневековья?
Можно медный лист согнуть и запаять, но оно будет настолько неравномерно и настолько нетонкостенно, что не годится для барометра. В самогонный аппарат — да, а в барометр никак.
Масло тоже испаряется, только медленнее, так что проблема не решена.
Медь мягкая и пластичная, рабочие температуры низкие, технология добычи и обработки (тонкой обработки!) известна и используется задолго до нашей эры, так что проблемы не вижу. Медные трубки отлично изготоавличаюстя низкотехнологичным способом: опрессовка большого диаметра из чушки, а потом повторяющееся волочение через оправку.
Знаете, я тут смотрю как волочение медной проволоки усовершенствовать с теми технологиями, а вы про тонкостенные трубки…
И хорошо вам сейчас говорить — «медь пластичная», когда у вас в руках кусок меди электролитического рафинирования и поэтому 99.95% чистоты. А та медь, что вам тогда в руки сунут — она как бы чуть другая по составу, и состав этот от поставки к поставке меняется. Да еще и в куске не будет однородности.
Чтобы реально сделать тонкостенную трубку (а тут нужно куда тоньше, чем годится для самогонного аппарата), нужно еще пару десятков технологий развить. А пока — пусть будет с трубочкой в жидкости.
Ну а испаряется масло — ну и пусть, на одно плавание хватит, а там в порту перекалибруем. Все много лучше, чем ничего.
Надо не перекалибровать, а долить. Измерять же всё равно разность уровней, так что количество на показания не влияет. Единственное, как испарение может повлиять на показания – это изменение давления насыщенного пара в закрытом колене. Там ведь не настоящий вакуум над поверхностью жидкости. И покажет ваш барометр не само атмосферное давление, а разность между атмосферным давлением и давлением насыщенного пара при данной температуре. Просто при правильном выборе жидкости изменчивость вычитаемого будет достаточно мала для точных измерений. Ну а если точность нужна выше, так погрешность у нас систематическая, рядом вешаем термометр и таблицу температурных поправок. Ну и плотность же самой жидкости от температуры тоже зависит, так что если «блох» ловим, или коэффициент объёмного расширения слишком велик, то вот Вам ещё один источник температурных поправок, которые тоже надо будет свести в таблицу, эта погрешность тоже систематическая, но не аддитивная, а мультипликативная.
Свинец?
где?
почему-то никто не сказал, что чувствительность относительного барометра к изменениям температуры будет едва ли не выше, чем к изменениям давления
Именно. Теория суха, а древо жизни пышно зеленеет.
http://livescience.ru/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8:%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80-%D0%B8%D0%B7-%D0%B1%D1%83%D1%82%D1%8B%D0%BB%D0%BA%D0%B8
Относительный надо стабилизировать по температуре, скорее всего — кипятить воду.
А температура кипения зависит от давления. Суйте уж тогда термометр в кипяток и вешайте рядом таблицу давлений насыщенного пара. Какая только жидкость для такого варианта лучше?
Как раз конструкцию анероида ещё можно забыть, назначение – нет. Можно даже умудриться забыть, что в жидкостном барометре юзалась ртуть, а не вода, или спирт. Можно забыть, как трубка барометра изначально заполняется ртутью. Но назначение барометра забыть не возможно, его можно только не узнать.
«Ртуть можно заменить простой водой, но вода куда легче и чтобы компенсировать атмосферное давление, ее нужно наливать в трубку длиной 10 метров — только в этом случае вверху трубки образуется вакуум.» Ровно десяти не хватит, так как даже нормальное атмосферное давление 10,3 м. А если повышенное? Оно бывает до 816 мм. Так что 11,06 м – это минимум, 900 мм соответствуют 12,19 м. Если вода морская, то минимум 10,74 м, потому что плотность этой воды больше на 3%. Но меньше никак. И по-извращенски можно даже мазут залить. Ну подумаешь барометр придётся делать ещё выше. Для суши сойдёт. Зато деления тоже больше. Башенный барометр рядом с башенными часами – это же круто. В открытое колено ещё поплавок бросить, на него накинуть тросик, намотать его на барабан, спустить другой конец снова вниз, повесить на него гирьку и приделать к барабану стрелку. Можно ещё сечение обоих колен сделать большим, а гирю и поплавок – тяжёлыми.
Только высота нужна метров 13.