Ртутные барометры: устройство и принцип работы

Барометр – это специальный прибор для того, чтобы измерять атмосферное давление. Эти устройства могут быть жидкостными, механическими и электронными. К механическим относится барометр-анероид, слово «анероид» с греческого языка можно перевести как «без воды». Ртутным барометром принято называть прибор с жидкостью, в котором давление атмосферы определяется высотой столбика ртути в трубке, которая запаяна сверху, а ее открытый конец погружен в емкость со ртутью.

Принято считать, что ртутный барометр сконструировал в 1644 г. молодой итальянский физик и по совместительству математик – Эванджелиста Торричелли. Он являлся учеником великого ученого Галилео Галилея и внес большой вклад в такие науки, как математика, механика, гидравлика, оптика. Но в историю физики он вошел как человек, который впервые доказал наличие давления атмосферы, а также собрал первый в мире барометр.

До середины 17 века было принято считать верным утверждение древнегреческого философа и ученого Аристотеля, что жидкость, присутствующая в насосе, движется за поршнем, потому что «природа не терпит пустоты». Но при возведении фонтанов в городе Флоренция оказалось, что вода в насосах не может подняться выше 33–34 футов. Архитекторы попросили помощи у старика Галилея, а он поручил разобраться с этим ученикам Вивиани, Торричелли, которые поняли, что высота поднятия жидкого вещества за цилиндрической деталью будет тем меньше, чем больше его плотность.

В 1643 г. Эванджелиста Торричелли, делая опыты, сделал вывод, что пространство надо ртутью в трубке пусто, а жидкая ртуть не выливается назад в сосуд, так как воздух атмосферы производит давление на ее поверхность, следовательно, он имеет вес.

Простой ртутный барометр представляет собой трубку из стекла длиной около 80 см и диаметром 3 мм, запаянную с одного конца и открытую с другого. Внутри нее находится ртуть. Открытый конец вертикально расположенной трубки погружается в чашу со ртутью, поэтому прибор часто называют чашечным барометром. В такой стеклянной емкости отсутствует воздух, а пространство в ее верхней части, насыщенное ртутными парами, именуется торричеллиевой пустотой (естественно, от фамилии изобретателя). К трубке из стекла прикреплена шкала с делениями для того, чтобы вести отсчет высоты столбика ртути.

Высота ртутного столбика в трубке из стекла показывает атмосферное давление. Когда оно изменяется, ртуть в стеклянной емкости под давлением воздуха поднимается или опускается, небольших размеров поплавок указывает движение массы ртути. Он замирает на отметке, которая указывает уровень жидкости в миллиметрах. Нормой принято считать давление 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.).

Существует следующий порядок, как измерить давление атмосферы барометром с ртутью:

• перед тем как приступить к отсчету, рекомендуется постучать пальцем по стеклянной трубке прибора так, чтобы слева и справа от мениска (искривленной поверхности жидкости) появились треугольные просветы;
• вращая ручку настройки, надо подвести вспомогательную шкалу сверху до касания ее срезов вершины поверхности ртути в трубке;
• произвести измерение давления атмосферы с точностью до 0,1 деления шкалы.

Снижение показателей атмосферного давления указывает на ухудшение погоды, повышение – на улучшение. Если давление внезапно падает, это предвещает грозу или шторм. Стабильные показатели указывают на прекращение осадков, ослабление ветров и улучшение погоды. В зимний период высокое атмосферное давление предсказывает заморозки, низкое – потепление и дождь; летом высокие показатели предвещают жару, а низкие – прохладу и ненастье.

Ртутные чашечные барометры крайне редко используются в быту, так как ртуть – это опасный яд для организма человека, а конструкция прибора слишком громоздка. Такой вид барометра применяется, как правило, в лабораториях, на научных метеорологических станциях, в промышленности в связи с тем, что он точнее любых других типов барометров.

Принцип работы ртутного барометра смотрите далее.