Atmosphärendruckeinheiten
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Einheitenbezeichnung |
Bezug zur SI-Einheit – Pascal (Pa) und andere |
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Millimeter Quecksilbersäule (mmHg) |
1 mm. rt. Kunst. = 133,322 Pa |
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Millimeter Wassersäule (mm Wassersäule) |
1 mm Wasser Kunst. = 9,807 Pa |
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Technische Atmosphäre (at) |
1 bei = 9,807 10 4 Pa |
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Physikalische Atmosphäre (atm) |
1 atm = 1,033 atm = 1,013 10 4 Pa |
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1 Torus = 1 mm Hg. Kunst. |
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Millibar (mb) |
1 MB = 0,7501 mm Hg. Kunst. = 100 Pa |
Tabelle 24
Luftdruck-Einheitsverhältnis
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mmHg Kunst. |
mm Wasser Kunst. |
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Pascal, Pa | |||||
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Die Atmosphäre ist normal, atm | |||||
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Millimeter Quecksilbersäule, mmHg Kunst. | |||||
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Millibar, mb | |||||
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Millimeter Wassersäule, mm Wasser. Kunst. |
Von den in den Tabellen 23 und 24 aufgeführten Maßeinheiten sind die in Russland am weitesten verbreiteten mm. rt. Kunst. Und mb. Zur Vereinfachung von Neuberechnungen können Sie bei Bedarf das folgende Verhältnis verwenden:
760 mmHg Kunst.= 1013mb= 101300Pa(36)
Einfacherer Weg:
MB = mm. rt. Art.(37)
mmHg Kunst. = MB(38)
Instrumente zur Messung des atmosphärischen Drucks.
In Hygienestudien werden zwei Arten verwendet Barometer:
Flüssigkeitsbarometer;
Metallbarometer – Aneroid.
Das Funktionsprinzip verschiedener Modifikationen von Flüssigkeitsbarometern basiert auf der Tatsache, dass der atmosphärische Druck eine Flüssigkeitssäule einer bestimmten Höhe in einem an einem Ende (oben) verschlossenen Rohr ausgleicht. Je niedriger das spezifische Gewicht der Flüssigkeit ist, desto höher ist deren Säule, ausgeglichen durch den atmosphärischen Druck.
Am weitesten verbreitet Quecksilberbarometer , da das hohe spezifische Gewicht von flüssigem Quecksilber es ermöglicht, das Gerät kompakter zu machen, was durch den Ausgleich des atmosphärischen Drucks mit einer niedrigeren Quecksilbersäule im Rohr erklärt wird.
Es werden drei Systeme von Quecksilberbarometern verwendet:
becherförmig;
Siphon;
Siphonbecher.
Die angegebenen Quecksilberbarometersysteme sind in Abbildung 35 schematisch dargestellt.
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Stationsbecherbarometer (Abbildung 35). Bei diesen Barometern wird ein oben verschlossenes Glasrohr in einen mit Quecksilber gefüllten Becher gestellt. Im Rohr über dem Quecksilber bildet sich ein sogenannter Toricelli-Hohlraum. |
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Die Luft übt je nach Zustand den einen oder anderen Druck auf das Quecksilber im Becher aus. Dadurch wird der Quecksilberspiegel im Glasrohr auf eine bestimmte Höhe eingestellt. Diese Höhe gleicht den Luftdruck auf das Quecksilber im Becher aus und spiegelt daher den atmosphärischen Druck wider. Die Höhe des Quecksilbergehalts entsprechend dem Atmosphärendruck wird anhand der sogenannten kompensierten Skala bestimmt, die sich auf dem Metallrahmen des Barometers befindet. Tassenbarometer werden mit Skalen von 810 bis 1110 MB und von 680 bis 1110 MB hergestellt. Reis. 35. Tassenbarometer (links) A – Barometerskala; B – Schraube; B – Thermometer; G – Tasse mit Quecksilber |
Quecksilbersiphonbarometer
(Rechts) A – oberes Knie; B – unteres Knie; D – untere Skala; E – obere Skala; N – Thermometer; a – Loch im Rohr
In einigen Modifikationen gibt es zwei Skalen – in mm Hg. Kunst. und MB. Zehntel mm Hg. Kunst. oder mb werden auf einer beweglichen Skala gezählt - Nonius. Dazu müssen Sie mit einer Schraube die Nullteilung der Nonius-Skala auf die gleiche Linie mit der Oberseite des Meniskus der Quecksilbersäule einstellen, die Anzahl der ganzen Millimeter-Quecksilberteilungen auf der Barometerskala zählen und die Anzahl der Zehntelmillimeter Quecksilbersäule bis zur ersten Markierung der Noniusskala, die mit der Teilung der Hauptskala übereinstimmt.
Beispiel. Die Nullteilung der Noniusskala liegt zwischen 760 und 761 mmHg. Kunst. Hauptskala. Daher beträgt die Anzahl der ganzen Unterteilungen 760 mmHg. Kunst. Zu dieser Zahl muss die auf einer Noniusskala gemessene Anzahl von Zehntelmillimetern Quecksilber hinzugefügt werden. Die erste Teilung der Hauptskala fällt mit der 4. Teilung der Nonius-Skala zusammen. Der Luftdruck beträgt 760 + 0,4 = 760,4 mmHg. Kunst. Tassenbarometer verfügen in der Regel über ein eingebautes Thermometer (Quecksilber oder Alkohol, je nach erwartetem Lufttemperaturbereich während der Forschung), da für das Endergebnis spezielle Berechnungen erforderlich sind, um den Druck auf den Standard zu bringen Bedingungen von Temperatur (0°C) und Luftdruck (760 mm Hg. Art.).
IN (Abbildung 35). Bei diesen Barometern wird der atmosphärische Druck anhand des Höhenunterschieds der Quecksilbersäule in den langen (versiegelten) und kurzen (offenen) Biegungen des Rohrs gemessen. Mit diesem Barometer können Sie den Druck mit einer Genauigkeit von 0,05 messen mmHg st. Mit einer Schraube an der Unterseite der Instrumente wird der Quecksilbergehalt im kurzen (offenen) Rohrbogen auf den Nullpunkt gebracht und anschließend die Barometerwerte ermittelt.
Siphonbecher-Inspektorbarometer. Dieses Gerät verfügt über zwei Skalen: links in mb und rechts in mmHg. Kunst. Zur Bestimmung von Zehntel mmHg. Kunst. dient als Nonius. Die ermittelten Werte des Atmosphärendrucks müssen wie bei der Arbeit mit anderen Flüssigkeitsbarometern durch Berechnungen oder spezielle Tabellen auf 0°C gebracht werden.
An meteorologischen Stationen wird nicht nur eine Temperaturkorrektur in die Barometerwerte eingeführt, sondern auch eine sogenannte konstante Korrektur: Instrumenten- und Schwerkraftkorrektur.
Barometer sollten entfernt von oder isoliert von Wärmestrahlungsquellen (Sonnenstrahlung, Heizgeräten) sowie von Türen und Fenstern installiert werden.
Aneroidbarometer aus Metall (Abbildung 36). Dieses Gerät ist besonders praktisch bei der Durchführung von Forschungsarbeiten unter Expeditionsbedingungen. Dieses Barometer muss jedoch vor der Verwendung mit einem genaueren Quecksilberbarometer kalibriert werden.
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Reis. 36. Aneroidbarometer |
Reis. 37. Barograph |
Das Prinzip des Aufbaus und der Funktionsweise eines Aneroidbarometers ist sehr einfach. Ein Metallpolster (Kasten) mit gewellten (für größere Elastizität) Wänden, aus dem die Luft bis zu einem Restdruck von 50–60 mm Hg entfernt wurde. Art. ändert unter dem Einfluss von Luftdruck sein Volumen und verformt sich dadurch. Die Verformung wird über ein Hebelsystem auf einen Pfeil übertragen, der den Atmosphärendruck auf dem Zifferblatt anzeigt. Aufgrund der oben erwähnten Notwendigkeit, die Messergebnisse auf 0°C zu bringen, ist auf dem Zifferblatt des Aneroidbarometers ein gebogenes Thermometer angebracht. Die Skaleneinteilung kann in mb oder mmHg erfolgen. Kunst. Einige Modifikationen des Aneroidbarometers verfügen über zwei Skalen – sowohl in mb als auch in mmHg. Kunst.
Aneroid-Höhenmesser (Höhenmesser). Bei der Messung der Höhe anhand des atmosphärischen Drucks gibt es ein Muster, nach dem ein Zusammenhang zwischen Luftdruck und Höhe besteht, der sehr nahezu linear ist. Das heißt, wenn Sie eine Höhe erreichen, nimmt der Luftdruck proportional ab.
Dieses Gerät dient zur Messung des Luftdrucks in der Höhe und verfügt über zwei Skalen. Einer von ihnen zeigt Druckwerte in mm Hg. Kunst. oder mb, andererseits - Höhe in Metern. Flugzeuge verwenden Höhenmesser mit einem Zifferblatt, auf dem die Flughöhe auf einer Skala ermittelt wird.
Barograph (Barometer-Recorder). Dieses Gerät ist für die kontinuierliche Aufzeichnung des Atmosphärendrucks konzipiert. In der hygienischen Praxis werden Barographen aus Metall (Aneroid) verwendet (Abbildung 37). Unter dem Einfluss von Änderungen des atmosphärischen Drucks wirkt ein Paket aus miteinander verbundenen Aneroidkästen durch Verformung auf das Hebelsystem und durch sie auf einen speziellen Stift mit nicht trocknender Spezialtinte. Mit steigendem Atmosphärendruck werden die Aneroidkästen zusammengedrückt und der Hebel mit der Feder hebt sich nach oben. Wenn der Druck nachlässt, dehnen sich die Aneroidkästen mit Hilfe von darin angebrachten Federn aus und der Stift zeichnet eine Linie nach unten. Mit einem Stift wird auf einer abgestuften Linie in mmHg eine Druckaufzeichnung in Form einer durchgehenden Linie gezeichnet. Kunst. oder MB-Papierband, das auf einer zylindrischen, mechanisch rotierenden Trommel platziert ist. Je nach Zweck, Zielsetzung und Art der Untersuchung kommen Barographen mit Wochen- oder Tagesaufzug mit entsprechenden Maßbändern zum Einsatz. Barographen werden mit einem elektrischen Antrieb hergestellt, der die Trommel dreht. In der Praxis ist diese Modifikation des Geräts jedoch weniger praktisch, da seine Verwendung unter Expeditionsbedingungen begrenzt ist. Um Temperatureinflüsse auf die Messwerte des Barographen zu eliminieren, sind in diese Bimetallkompensatoren eingesetzt, die die Bewegung der Hebel je nach Lufttemperatur automatisch korrigieren (korrigieren). Vor Arbeitsbeginn wird der Hebel mit dem Stift mit einer Spezialschraube in die Ausgangsposition gebracht, entsprechend der auf dem Maßband angegebenen Zeit und dem mit einem genauen Quecksilberbarometer gemessenen Druckniveau.
Tinte zur Aufzeichnung von Barogrammen kann nach folgendem Rezept hergestellt werden:
Luftvolumen auf normale Bedingungen bringen (760 mmHg, 0 MIT). Dieser Aspekt der Luftdruckmessung ist bei der Messung der Schadstoffkonzentrationen in der Luft sehr wichtig. Die Missachtung dieses Aspekts kann zu erheblichen Fehlern bei der Berechnung der Schadstoffkonzentrationen führen, die 30 Prozent und mehr erreichen können.
Das Bringen des Luftvolumens auf Normalbedingungen erfolgt nach der Formel:
Beispiel. Um die Staubkonzentration in der Luft zu messen, wurden 200 Liter Luft mit einem elektrischen Absauggerät durch einen Papierfilter geleitet. Die Lufttemperatur während der Aspirationszeit betrug - +26 C, Luftdruck - 752 mm Hg. Kunst. Es ist notwendig, das Luftvolumen auf Normalbedingungen, also auf 0°C und 760 mm Hg, zu bringen. Kunst.
Wir setzen die Werte der entsprechenden Parameter des Beispiels in die Formel X ein und berechnen das erforderliche Luftvolumen unter Normalbedingungen:
Daher muss bei der Berechnung der Staubkonzentration in der Luft das Luftvolumen von genau 180,69 berücksichtigt werden l, nicht 200 l.
Um die Berechnung des Luftvolumens unter normalen Bedingungen zu vereinfachen, können Sie Korrekturfaktoren für Temperatur und Druck (Tabelle 25) oder berechnete vorgefertigte Werte aus Formel 39 und (Tabelle 26) verwenden.
Tabelle 25
Korrekturfaktoren für Temperatur und Druck, um das Luftvolumen auf normale Bedingungen zu bringen
(Temperatur 0 O
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Luftdruck, mm rt. Kunst. |
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Ende von Tabelle 25
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Luftdruck, mm rt. Kunst. |
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Tabelle 26
Koeffizienten, um das Luftvolumen auf normale Bedingungen zu bringen
(Temperatur 0 O C, Luftdruck 760 mm Hg. Kunst.)
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mm rt. Kunst. |
mm rt. Kunst. | ||||||
Ein Gerät zur Berücksichtigung atmosphärischer Druckschwankungen. Die Oberflächenschicht unseres Planeten ist mehrere Dutzend Kilometer dick. Die Konzentration der darin enthaltenen Mischgase zeichnet sich durch eine geringe Masse aus, übt jedoch in so großen Volumina eine erhebliche Belastung auf die Oberfläche aus. Tatsächlich spürt es ein Mensch selten, da er an den Einfluss dieses Faktors angepasst ist. Allerdings ist dieser Wert durchaus realistisch zu messen.
Das Funktionsprinzip der einfachsten Geräte
Das einfachste Gerät zur Messung des Atmosphärendrucks (BP) ist ein einfaches Gerät, das aus einem dünnwandigen Glasrohr und einem Quecksilberfüller besteht. Eine der Standardgrößen eines solchen Geräts: ein Rohr mit einer Dicke von 1 Millimeter und einer Länge von einhundert Zentimetern.
Wenn Sie den Behälter mit dem geschlossenen Ende nach oben und dem offenen Teil nach unten drehen, wird eine bestimmte Menge Quecksilber entfernt und ein bestimmter Teil verbleibt im Inneren. Der Gehalt an flüssigem Metall nimmt ab, bis sich der Innen- und Außendruck stabilisiert.
Aneroid- und Quecksilbergerät
Aneroidbarometer, was ist das? Grundsätzlich berücksichtigt der Betrieb dieses Gerätes Vibrationen durch ein rundes Metallgehäuse mit wellenförmigen Wänden, aus dem Luft abgepumpt wird.
Die elastischen Seitenwände der Box verbiegen sich, wenn der Druck zunimmt, und wölben sich, wenn der Druck abnimmt. Die Arbeitskammern sind durch einen speziellen Mechanismus mit dem Pfeil verbunden. Es gibt den Wert des atmosphärischen Drucks auf einer Skala in Millimetern Quecksilbersäule an.
Das Gerät zur Messung des atmosphärischen Drucks ist ein U-förmig gebogener Glaskolben, der mit Quecksilber gefüllt ist. Die Messwerte werden durch den Unterschied im Inhalt im vergrößerten und kleinen Teil des Kolbens bestimmt.
Mithilfe von Barographen werden Blutdruckschwankungen auf einem Band aufgezeichnet, das sich in einer Trommeleinheit befindet. Die Messwerte werden in Millimeter (mmHg) oder Millibar (mbar) erfasst.
Barograph
Das Folgende ist ein Barograph. Auf die Frage – ein Barometer, was ist das in dieser Konfiguration? können Sie antworten – es handelt sich um ein Aufzeichnungsgerät zur ständigen Aufzeichnung des Luftdrucks. Seine Wirkung beruht auf Blutdruckschwankungen. Dadurch wird die Verformung vom System auf das Gerät übertragen. Wenn die Messwerte steigen, werden die Kästen zusammengedrückt, der Hebel mit dem Stift geht nach oben, und wenn der Druck nachlässt, werden die Kammern unter der Wirkung der Steuerfeder breiter und der Rekorder zeichnet eine niedrigere Linie. Feste Druckwerte werden auf einem speziellen, graduierten Papierband abgezogen, das auf einer rotierenden Trommel angebracht ist.
Um Temperaturschwankungen zu eliminieren, die die Genauigkeit der Messwerte beeinträchtigen, sind in den Geräten Bimetallkondensatoren verbaut. Die Geräte werden entfernt von Heizgeräten installiert und müssen vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden. Der Aufzugsmechanismus ist für einen Tag oder eine Woche ausgelegt.
Nutzungsmerkmale
Die Messwerte des Barometers werden unter Berücksichtigung der Veränderungen der klimatischen Bedingungen in verschiedenen Regionen erfasst, da der Luftdruck kein konstanter Wert ist, wie seit dem Naturkundeunterricht in der Schule bekannt ist.
Bei gutem, warmem und windstillem Wetter zeigt ein Wand- oder Tischbarometer hohe Werte an. Wenn die Daten sinken, ist dementsprechend in naher Zukunft mit kaltem Wetter oder Niederschlag zu rechnen.
Das im Haus befindliche Gerät funktioniert genauso wie in einem Raum, der nicht durch Zäune, Mauern und Zäune begrenzt ist. Die Höhe des Gebäudes verändert die Messwerte des Geräts geringfügig, da der Druck im 9. Stockwerk niedriger und höher ist als in den unteren Etagen desselben Gebäudes.
Höhenanpassung
Je höher der Anstieg, desto niedriger ist der Luftdruck. Das identifizierte Muster wird in Luftfahrtinstrumenten zur Bestimmung der Flughöhe verwendet. Solche Geräte werden Höhenmesser genannt.
Natürlich unterschieden sich die Ergebnisse der ersten, nicht ganz perfekten Instrumente erheblich von den Wetterfaktoren, da negative Wetterbedingungen mit einem Druckabfall einhergingen und die Instrumentenwerte dementsprechend Daten anzeigten, die objektiv über dem tatsächlichen Niveau lagen. Um korrekte Messwerte zu erhalten, sind Anpassungen der Ausgangsparameter erforderlich. Das Funktionsprinzip moderner Höhenmesser ist anders – sie nutzen nicht den Atmosphärendruck zur Höhenmessung.
Wie benutzt man?
Bei Uhren mit Barometer und anderen Gerätetypen handelt es sich um Zeigerinstrumente mit einer runden oder ovalen Skala, auf der sich Unterteilungen befinden. Der Messwert wird in Millimeter Quecksilbersäule angegeben.
Bei Werten von 750-760 mm Hg. Kunst. Kunst. In Zukunft wird ein wunderschöner schöner Tag erwartet, der einem Spaziergang, einem Ausflug in die Natur oder einer Datscha nicht im Wege steht. Fällt das Barometer unter 750, besteht die Möglichkeit eines weiteren Rückgangs, was bedeutet, dass mit schlechtem Wetter, plötzlichen Kälteeinbrüchen und starken Regenfällen zu rechnen ist.
Die Überwachung Ihres Blutdrucks ist für Menschen, die an Bluthochdruck leiden, von entscheidender Bedeutung. In Zeiten kritischer Veränderungen dieses Indikators sind diese Menschen anfällig für eine Verschlechterung ihres Gesundheitszustands. Informationen über Wetterveränderungen sind für sie wichtig, um rechtzeitig Medikamente einzunehmen und ihre Leistungsfähigkeit und Gesundheit zu erhalten.
Moderne Exemplare
Heutzutage werden am häufigsten Becher- oder Siphonbarometer verwendet. Bei stationären Geräten, die mit einer kompensierten Skala ausgestattet sind, wird der Atmosphärendruck direkt aus der Position des Quecksilbers im Glasbehälter berechnet.
Bei Proben für Expeditionen wird vor Beginn der Beobachtungen zunächst der Quecksilbergehalt in der Schale mit einer Stellschraube auf Null eingestellt. Bei Siphonbechergeräten wird der Blutdruckwert anhand des Höhenunterschieds der Säule im langen und offenen Abschnitt gemessen. Ein solches Gerät misst mit einer Genauigkeit von fünf Hundertstel. Zur Bestimmung von Zehntelsäulen wird eine bewegliche Metallschablone verwendet.
Die erhaltenen numerischen Ergebnisse des atmosphärischen Drucks werden gemäß einer speziellen Tabelle auf null Grad Celsius reduziert. Temperaturanpassungen der Messwerte können sehr erheblich sein. Unabhängig von der Art der Barometer werden sie entfernt von Wärmequellen (Öfen, Heizungen, direkte Sonneneinstrahlung) sowie von Tür- und Fensteröffnungen installiert.
Besonderheiten
Das betreffende Gerät kann in einer praktischen und kompakten Bauweise verwendet werden. Eine Uhr mit Barometer hat beispielsweise folgende Funktionalität:
- Wasserundurchlässigkeit bis zu 50-100 Meter.
- Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und mechanische Beanspruchung, was für Fischer, Jäger und Liebhaber extremer Freizeitaktivitäten wichtig ist.
- Mit dem Barometer können Sie Änderungen des Luftdrucks und des Wetters im Allgemeinen vorhersagen.
- Darüber hinaus kann die Uhr mit einem Thermometer, Hintergrundbeleuchtung, Kompass und sogar einem Navigator ausgestattet werden, was den Aufenthalt in unbekannten Gebieten deutlich erleichtert.
Auf die Frage „Barometer, was ist das?“ Das können wir auf jeden Fall beantworten – das Gerät ist besonders wichtig für Reisende, Fischer, Jäger und Segler. Darüber hinaus können Sie mit diesem Ding für den täglichen Gebrauch Wetterschwankungen recht genau vorhersagen, was für Menschen mit Erkrankungen des Herz-Kreislauf- und Nervensystems wichtig ist.
Die Gewichtskraft einer 10 km hohen Luftsäule, die auf eine Einheit der Erdoberfläche einwirkt, wird als Atmosphärendruck bezeichnet. Im SI-System ist die Druckeinheit Pascal (Pa)
Allerdings ist 1 Pa ein sehr kleiner Druckwert, daher werden bei der Messung des atmosphärischen Drucks mehrere Einheiten verwendet: kPa = 1000 Pa und MPa = 10 6 Pa = 1000 kPa.
Neben Pascal werden auch systemfremde Einheiten zur Messung des atmosphärischen Drucks verwendet – Millimeter Quecksilbersäule (Wassersäule) und Bar sowie
1 bar = 101,3 kPa = 760 mm. rt. Kunst.,
Dies ist genau der Wert des Luftdrucks auf Meereshöhe.
Ein Gerät zur Messung des Luftdrucks wird Barometer genannt. Der gebräuchlichste Typ ist das Metall-Aneroidbarometer, dessen Aufbau in Abb. dargestellt ist. 1.2. Der Aneroid basiert auf einer zylindrischen Kammer. ZU, aus dem die Luft abgepumpt wurde. Die Kammer ist mit einer dünnen gewellten Membran hermetisch verschlossen M. Um zu verhindern, dass der atmosphärische Druck die Membran abflacht, wird Traktion eingesetzt T mit einer Feder verbunden P, am Gehäuse des Geräts befestigt. Zur Feder aufklappbar 
Das untere Ende des Pfeils ist fixiert MIT, das sich um eine Achse drehen kann UM. Zur Messung der Instrumentenwerte wird eine Skala verwendet. Sh. Wenn sich der Atmosphärendruck ändert, biegt sich die Membran nach innen oder außen und bewegt die Nadel entlang der Skala, um den Druckwert anzuzeigen (die Skala eines Aneroidbarometers wird anhand der Messwerte eines Quecksilberbarometers kalibriert und überprüft).
Reis. 1.2 – Schematische Darstellung eines Aneroidbarometers
A 
Neroide sind sehr bequem zu verwenden, langlebig, klein, aber weniger genau als Quecksilberbarometer. Das Aussehen des Aneroidbarometers ist in Abb. dargestellt. 1.3.
Reis. 1.3– Aneroidbarometer
Nach der barometrischen Formel
(1.5)
Das heißt, der Wert des atmosphärischen Drucks hängt von der Höhe über der Erdoberfläche ab. Daher kann die Skala des Aneroidbarometers entsprechend der Druckverteilung über der Höhe in Metern kalibriert werden. Ein Aneroid mit einer Skala, anhand derer man die Höhe des Anstiegs über der Erde bestimmen kann, wird als Höhenmesser (Höhenmesser) bezeichnet. Sie werden häufig in der Luftfahrt, beim Fallschirmspringen und beim Bergsteigen eingesetzt.
1.4. Instrumente und Methoden zur Messung der Luftfeuchtigkeit
Atmosphärische Luft enthält immer eine gewisse Menge Wasserdampf und ist daher im Wesentlichen eine mechanische Mischung aus trockener Luft und Wasserdampf, entsprechend den Gesetzen idealer Gase. Zur Charakterisierung des Luftfeuchtigkeitsgrades werden absolute und relative Luftfeuchtigkeit herangezogen.
Absolute Luftfeuchtigkeit– Die in 1 m 3 Luft enthaltene Wasserdampfmenge wird in kg/m 3 (g/cm 3) gemessen.
Relative Luftfeuchtigkeit– das Verhältnis der tatsächlichen Dichte (Druck) der Luft zur maximal möglichen bei einer bestimmten Temperatur:
(1.6)
Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent ausgedrückt und ist eine der wichtigsten meteorologischen Größen. Zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit werden psychrometrische und Haarhygrometer eingesetzt.
Haushaltspsychrometer Wird zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit verwendet. Es besteht aus zwei Thermometern (Abb. 1.4, A), und der Behälter des rechten Thermometers wird in ein mit Wasser angefeuchtetes Tuch gewickelt. Das linke Thermometer ist trocken und dient zur Messung der Lufttemperatur. Die Messwerte des rechten und linken Thermometers dienen gleichzeitig zur Berechnung der relativen Luftfeuchtigkeit.
ZU 
Das Stück Stoff, das die Thermometerkugel umhüllt, muss sauber sein; wenn es verschmutzt ist, muss es durch ein neues ersetzt werden. Bei Dauergebrauch sollte der Stoff alle zwei Wochen ausgetauscht werden.
In der Nähe des Geräts dürfen sich keine Gegenstände befinden, deren Temperatur von der Lufttemperatur abweicht und die Messwerte des Geräts beeinflussen könnte.
Die Luftfeuchtigkeit wird mithilfe psychrometrischer Tabellen und Diagramme bestimmt ( Anhang A Und IN), die Bestimmungsmethode ist in der Laborarbeit 1 angegeben.
Reis. 1.4– Feuchtemessgeräte:A - Haushaltspsychrometer; b – Haarhygrometer
Haarhygrometer(Abb. 1.4, B) dient auch der Messung der relativen Luftfeuchtigkeit. Die Funktionsweise des Gerätes basiert auf der Eigenschaft entfetteter menschlicher Haare, ihre Länge zu ändern, wenn sich die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft ändert. Der Hauptzweck eines Haarhygrometers besteht darin, die Luftfeuchtigkeit bei frostigem Wetter zu messen, wenn die Luftfeuchtigkeit nicht mit einem Psychrometer bestimmt werden kann. Da die Messwerte eines Hygrometers jedoch durch Vergleich mit einem Psychrometer korrigiert werden müssen, werden die Beobachtungen mit dem Hygrometer das ganze Jahr über durchgeführt. Wenn sich während des Countdowns herausstellt, dass das Ende des Pfeils über die Hundertstelteilung hinausgegangen ist, müssen Sie grob abschätzen, auf welcher Teilung sich der Pfeil befinden würde, wenn die Skala um 110 erweitert würde, und den „extrapolierten“ Wert notieren. Die Lufttemperatur wird mit dem Trockenthermometer eines Psychrometers gemessen.
Die Charakteristik des Drucks ist die Kraft, die gleichmäßig auf eine Flächeneinheit des Körpers wirkt. Diese Kraft beeinflusst verschiedene technologische Prozesse. Der Druck wird in Pascal gemessen. Ein Pascal entspricht dem Druck einer Kraft von einem Newton pro Fläche von 1 m2. Zur Druckmessung werden Instrumente eingesetzt.
Druckarten
- AtmosphärischDer Druck wird durch die Erdatmosphäre erzeugt.
- VakuummeterDruck ist Druck, der den atmosphärischen Druck nicht erreicht.
- ÜbermäßigDruck ist ein Druckwert, der größer als der Atmosphärendruck ist.
- AbsoluteDer Druck wird aus dem Wert des absoluten Nullpunkts (Vakuum) bestimmt.
Typen und Arbeit
Geräte, die den Druck messen, werden genannt Manometer. In der Technik ist es am häufigsten erforderlich, einen Überdruck zu ermitteln. Ein erheblicher Bereich gemessener Druckwerte und besondere Bedingungen für deren Messung in verschiedenen technologischen Prozessen bestimmen die Vielfalt der Manometertypen, die sich in Konstruktionsmerkmalen und Funktionsprinzipien unterscheiden. Betrachten wir die wichtigsten verwendeten Typen.
Barometer
Ein Barometer ist ein Gerät, das den Luftdruck in der Atmosphäre misst. Es gibt verschiedene Arten von Barometern.
Quecksilber Das Barometer basiert auf der Bewegung des Quecksilbers in einer Röhre entlang einer bestimmten Skala.
Flüssig Ein Barometer arbeitet nach dem Prinzip, eine Flüssigkeit mit dem atmosphärischen Druck auszugleichen.
Aneroidbarometer funktioniert, indem es unter dem Einfluss des atmosphärischen Drucks die Abmessungen einer versiegelten Metallbox mit Vakuum im Inneren verändert.
Elektronisch Das Barometer ist ein moderneres Instrument. Es wandelt die Parameter eines herkömmlichen Aneroids in ein digitales Signal um, das auf einer Flüssigkristallanzeige angezeigt wird.
Flüssigkeitsdruckmessgeräte
Bei diesen Gerätemodellen wird der Druck durch die Höhe der Flüssigkeitssäule bestimmt, die diesen Druck ausgleicht. Flüssigkeitsinstrumente zur Druckmessung bestehen meist aus zwei miteinander verbundenen Glasgefäßen, in die Flüssigkeit (Wasser, Quecksilber, Alkohol) gegossen wird.
Abb. 1
Ein Ende des Behälters ist mit dem Messmedium verbunden, das andere Ende ist offen. Unter dem Druck des Mediums fließt die Flüssigkeit von einem Gefäß zum anderen, bis sich der Druck ausgleicht. Der Unterschied im Flüssigkeitsstand bestimmt den Überdruck. Solche Geräte messen Druckdifferenz und Vakuum.
Abbildung 1a zeigt ein 2-Rohr-Manometer, das Vakuum, Überdruck und Atmosphärendruck misst. Der Nachteil ist der erhebliche Fehler bei der Messung pulsierender Drücke. Für solche Fälle werden 1-Rohr-Manometer verwendet (Abbildung 1b). Sie enthalten einen Rand eines größeren Gefäßes. Der Becher ist mit dem zu messenden Hohlraum verbunden, dessen Druck die Flüssigkeit in den engen Teil des Gefäßes bewegt.
Bei der Messung wird nur die Höhe der Flüssigkeit im schmalen Krümmer berücksichtigt, da die Flüssigkeit ihren Pegel im Becher nur unwesentlich verändert, und dies wird vernachlässigt. Zur Messung kleiner Überdrücke werden 1-Rohr-Mikromanometer mit schräg geneigtem Rohr verwendet (Abbildung 1c). Je größer die Neigung des Rohrs ist, desto genauer sind die Messwerte des Geräts aufgrund der zunehmenden Länge des Flüssigkeitsspiegels.
Als besondere Gruppe gelten Geräte zur Druckmessung, bei denen die Bewegung einer Flüssigkeit in einem Behälter auf ein empfindliches Element einwirkt – einen Schwimmer (1) in Abbildung 2a, einen Ring (3) (Abbildung 2c) oder eine Glocke (2). ) (Abbildung 2b), die mit einem Pfeil verbunden sind, der eine Druckanzeige darstellt.
Abb. 2
Die Vorteile solcher Geräte liegen in der Fernübertragung und Aufzeichnung von Werten.
Dehnungsmessstreifen
Im technischen Bereich erfreuen sich Dehnungsmessstreifen zur Druckmessung zunehmender Beliebtheit. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, das Sensorelement zu verformen. Diese Verformung erfolgt unter Druckeinwirkung. Das elastische Bauteil ist mit einem Ablesegerät verbunden, das über eine Skala mit Druckeinheiten verfügt. Verformungsdruckmessgeräte werden unterteilt in:
- Frühling.
- Balg.
- Membran.
Abb. 3
Federmanometer
Bei diesen Geräten ist das empfindliche Element eine Feder, die über einen Übertragungsmechanismus mit dem Zeiger verbunden ist. Im Inneren des Rohres wirkt Druck, der Querschnitt versucht eine runde Form anzunehmen, die Feder (1) versucht sich abzuwickeln, dadurch bewegt sich der Zeiger entlang der Skala (Abbildung 3a).
Membrandruckmessgeräte
Bei diesen Geräten ist die elastische Komponente die Membran (2). Es verbiegt sich unter Druck und wirkt über einen Übertragungsmechanismus auf den Pfeil. Die Membran ist kastenförmig ausgebildet (3). Dies erhöht die Genauigkeit und Empfindlichkeit des Geräts aufgrund der größeren Auslenkung bei gleichem Druck (Abbildung 3b).
Balgmanometer
Bei Balggeräten (Abbildung 3c) ist das elastische Element ein Balg (4), der in Form eines dünnwandigen Wellrohrs hergestellt ist. Auf dieses Rohr wird Druck ausgeübt. Gleichzeitig vergrößert sich der Balg und bewegt mit Hilfe eines Übertragungsmechanismus die Manometernadel.
Zur Messung geringer Überdrücke und Unterdrücke werden Balg- und Membrandruckmessgeräte eingesetzt, da die elastische Komponente eine geringe Steifigkeit aufweist. Wenn solche Geräte zur Vakuummessung eingesetzt werden, nennt man sie Tiefgangsmesser. Ein Gerät, das Überdruck misst Druckmesser , zur Messung von Überdruck und Vakuum eingesetzt Schubmessgeräte .
Geräte zur Druckmessung vom Verformungstyp haben gegenüber Flüssigkeitsmodellen einen Vorteil. Sie ermöglichen die Fernübertragung und automatische Aufzeichnung der Messwerte.
Dies geschieht durch die Umwandlung der Verformung der elastischen Komponente in ein elektrisches Stromausgangssignal. Das Signal wird von Messgeräten erfasst, die in Druckeinheiten kalibriert sind. Solche Geräte werden dehnungselektrische Manometer genannt. Dehnungsmessstreifen, Differenztransformatoren und magnetische Modulationswandler sind weit verbreitet.
Differentialtransformator-Wandler
Abb. 4
Das Funktionsprinzip eines solchen Wandlers besteht darin, den Induktionsstrom abhängig vom Druckwert zu ändern.
Geräte mit einem solchen Wandler verfügen über eine Rohrfeder (1), die den Stahlkern (2) des Transformators bewegt, und nicht den Pfeil. Dadurch ändert sich die Stärke des über den Verstärker (4) dem Messgerät (3) zugeführten Induktionsstroms.
Magnetomodulationsgeräte zur Druckmessung
Bei solchen Geräten wird die Kraft durch die Bewegung eines Magneten, der mit einer elastischen Komponente verbunden ist, in ein elektrisches Stromsignal umgewandelt. Bei der Bewegung wirkt der Magnet auf den magnetischen Modulationswandler.
Das elektrische Signal wird in einem Halbleiterverstärker verstärkt und an sekundäre elektrische Messgeräte weitergeleitet.
Dehnungsmessstreifen
Auf einem Dehnungsmessstreifen basierende Wandler arbeiten auf der Grundlage der Abhängigkeit des elektrischen Widerstands des Dehnungsmessstreifens vom Ausmaß der Verformung.
Dehnungsmessstreifen (1) (Abbildung 5) werden am elastischen Element des Gerätes befestigt. Das elektrische Signal am Ausgang entsteht durch eine Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens und wird von sekundären Messgeräten erfasst.
Elektrische Kontaktmanometer
Die elastische Komponente im Gerät ist eine rohrförmige Einzelwindungsfeder. Durch Drehen der Schraube im Kopf (3), der sich an der Außenseite des Glases befindet, werden die Kontakte (1) und (2) für eventuelle Markierungen auf der Instrumentenskala hergestellt.
Wenn der Druck abnimmt und seinen unteren Grenzwert erreicht, schaltet der Pfeil (4) über den Kontakt (5) den Lampenkreis der entsprechenden Farbe ein. Steigt der Druck auf den oberen Grenzwert, der durch Kontakt (2) eingestellt wird, schließt der Pfeil den Stromkreis der roten Lampe mit Kontakt (5).
Genauigkeitsklassen
Messmanometer werden in zwei Klassen eingeteilt:
- Exemplarisch.
- Arbeiter.
Beispielhafte Instrumente bestimmen den Fehler der Messwerte von Arbeitsinstrumenten, die an der Produktionstechnologie beteiligt sind.
Die Genauigkeitsklasse hängt mit dem zulässigen Fehler zusammen, der das Ausmaß der Abweichung des Manometers von den tatsächlichen Werten darstellt. Die Genauigkeit des Gerätes wird durch den Prozentsatz des maximal zulässigen Fehlers zum Nennwert bestimmt. Je höher der Prozentsatz, desto geringer ist die Genauigkeit des Geräts.
Modellmanometer haben eine viel höhere Genauigkeit als Arbeitsmodelle, da sie dazu dienen, die Konsistenz der Messwerte von Arbeitsmodellen von Geräten zu beurteilen. Standard-Manometer werden hauptsächlich unter Laborbedingungen verwendet und daher ohne zusätzlichen Schutz vor der äußeren Umgebung hergestellt.
Federmanometer haben 3 Genauigkeitsklassen: 0,16, 0,25 und 0,4. Arbeitsmodelle von Manometern haben Genauigkeitsklassen von 0,5 bis 4.
Anwendung von Manometern
Druckmessgeräte sind in verschiedenen Branchen die beliebtesten Geräte bei der Arbeit mit flüssigen oder gasförmigen Rohstoffen.
Wir listen die wichtigsten Einsatzorte von Druckmessgeräten auf:
- Gas- und Ölindustrie.
- Wärmetechnik zur Überwachung des Energieträgerdrucks in Rohrleitungen.
- Luftfahrtindustrie, Automobilindustrie, Flugzeug- und Automobilwartung.
- Maschinenbauindustrie beim Einsatz hydromechanischer und hydrodynamischer Einheiten.
- Medizinische Geräte und Instrumente.
- Eisenbahnausrüstung und Transport.
- Chemische Industrie zur Bestimmung des Stoffdrucks in technologischen Prozessen.
- Orte mit pneumatischen Mechanismen und Einheiten.
Grundbegriffe und Maßeinheiten
Atmosphärendruck ist der Druck einer Luftsäule, die sich pro Einheit der Erdoberfläche vom Boden bis zur oberen Grenze der Atmosphäre erstreckt.
Druckeinheiten:
1 bar = 1 Million Dyn/cm2; 1/1000 bar = 10 mb
Im SI-System ist 1Pa = 1N/m2 = 10-5 = 0,01 mb.
Aus praktischen Gründen werden folgende Maßeinheiten verwendet:
1 hPa = 100 PA = 1 mb = 0,75 mmHg.
1 mmHg = 1,33 hPa
Als Druck wird ein Druck von 1012 hPa bezeichnet, der einer Masse der Quecksilbersäule von 760 mm bei t = 0ºС auf einem Breitengrad von 45º und auf Meereshöhe entspricht normaler Atmosphärendruck.
durch den Wind nennt man die horizontale Bewegung der Luft relativ zur Erdoberfläche. Wind wird durch Geschwindigkeit und Richtung charakterisiert. Die Windgeschwindigkeit wird in m/s gemessen, seltener in km/h oder Punkten. Die Richtung des Windes wird durch den Rhumb oder Azimut des Punktes am Horizont bestimmt, von dem aus der Wind weht. Bei der Windmessung werden 8 Hauptrichtungen verwendet.
Aneroidbarometer BAAM(Abbildung 6.1) – dient zur Messung des atmosphärischen Drucks unter stationären und Expeditionsbedingungen.
Der aufnehmende Teil des Aneroids ist ein dickwandiger Metallkasten, in dem die Luft stark abgeführt wird. Wenn der Druck zunimmt, wird der Kasten komprimiert, und wenn er abnimmt, wird er durch eine Feder gedehnt. Diese Änderungen werden über ein Hebelsystem und eine Kette auf einen Zeiger übertragen, der sich entlang einer kreisförmigen Aneroidskala bewegt, geteilt durch 0,5 mmHg. Auf dem Zifferblatt des Aneroids befindet sich ein Thermometer mit einer Skala von 1 °C. Der gesamte Aneroidmechanismus ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht.
Abbildung 6.1 – Aneroidbarometer BAMM
Druckmessung an einem Ort hergestellt, an dem es keine plötzlichen Änderungen der Lufttemperatur gibt. Durch Antippen des Glases mit dem Finger wird von der Position des Pfeilendes relativ zur Skala ein Messwert mit einer Genauigkeit von einem Zehntelteil (0,1 mm Hg oder 0,1 hPa) abgelesen. Eine Temperaturkorrektur wird in die Messwerte eingeführt, indem zunächst die Temperatur auf der Thermometerskala des Geräts gemessen wird.
Barograph(Abbildung 6.2) dient der kontinuierlichen Aufzeichnung von Änderungen des Luftdrucks.
Der Barograph ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Am unteren Rahmen des Gehäuses ist ein Metallstopfen angebracht, auf dem die gesamte Mechanik des Gerätes montiert ist.
Das empfindliche Element des Geräts ist ein Druckblock, der über ein Hebelsystem mit dem Stiftpfeil verbunden ist. Die Position der beweglichen Schraube, die über ein Scharnier in der Halterung verfügt, wird von oben durch die Schraube und von unten durch eine Druckfeder fokussiert. Per Knopfdruck können Markierungen auf dem Barographenband angebracht werden.
Abbildung 6.2 – Barograph
Installation des Geräts erfolgt auf einer separaten Ablage der Wetterstation abseits von Heizgeräten, Fensteröffnungen und Orten, an denen direkte Sonneneinstrahlung eindringen kann.
Bearbeitung und Montage von Barographenbändern erfolgt auf die gleiche Weise wie mit einem Thermographen. Barographenbänder werden alle 2 MB in gleichen horizontalen Abständen ausgelegt und alle 10 MB markiert. Auf der vertikalen Zeitskala betragen die Unterteilungen zwischen benachbarten Bögen 15 Minuten für das tägliche Aufziehen und 2 Stunden für das wöchentliche Aufziehen des Uhrwerks.
