"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Барометр — прибор, который измеряет атмосферное давление, то есть давление окружающего нас воздуха. Такие измерения помогают наблюдать за изменениями погоды. В ртутном барометре давление воздуха уравновешивается столбом ртути, а в барометре-анероиде показания меняются из-за деформации упругой металлической коробочки. Устройства различаются по строению, но оба показывают, как меняется давление.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Давление воздуха не видно, поэтому прибор помогает заметить и сравнить его изменения. Эти сведения нужны людям, чтобы наблюдать за погодой.
Атмосферное давление — давление, которое воздух оказывает на предметы и поверхность Земли. Воздух имеет массу, а сила тяжести притягивает его к Земле. Поэтому воздух давит на всё вокруг, хотя мы обычно этого не замечаем.
Ртутный барометр — прибор, в котором атмосферное давление уравновешивается давлением столба ртути. Ртуть находится в трубке и сосуде, а её высота меняется вместе с давлением воздуха. Такую высоту можно измерить и использовать как показание прибора.
Барометр-анероид — прибор без жидкости, в котором изменение давления вызывает деформацию упругой металлической коробочки. Деформация — это изменение формы предмета. Коробочка связана с механизмом и стрелкой, поэтому её небольшие движения становятся видимыми на шкале.
Воздух окружает Землю и состоит из частиц, у которых есть масса. Сила тяжести притягивает эти частицы к Земле, поэтому воздух давит на поверхность и находящиеся на ней предметы. Мы не всегда замечаем это давление, потому что оно действует со всех сторон, а внутри нашего тела ему противодействуют другие силы. Барометр нужен, чтобы измерять давление и следить за его изменениями.
В ртутном барометре ртуть находится в сосуде и в длинной трубке, закрытой сверху. Воздух давит на поверхность ртути в сосуде, а ртуть в трубке давит вниз собственным весом. Когда эти действия уравновешиваются, столб удерживается на определённой высоте. Поэтому высота столба связана с атмосферным давлением и служит показанием прибора.
Если атмосферное давление меняется, меняется и сила, с которой воздух давит на ртуть в сосуде. Равновесие между этим давлением и давлением столба нарушается: ртуть в трубке поднимается или опускается, пока не установится новое равновесие. Даже небольшое изменение можно заметить, если смотреть на отметки шкалы рядом с трубкой. Сравнив отметки в разные моменты, можно увидеть, как изменилось давление.
В анероиде атмосферное давление действует на упругую металлическую коробочку. Когда давление возрастает, коробочка немного сжимается, а когда уменьшается — расправляется. Коробочка соединена с механизмом, который передаёт её движение стрелке. Стрелка перемещается по шкале, поэтому изменение формы внутри прибора превращается в заметное показание.
Показания барометра помогают следить за изменением погоды, потому что перемены давления часто сопровождают перемены погодных условий. Если давление стало другим, это не означает, что барометр измерил температуру или саму погоду: он показывает именно давление воздуха. Наблюдая за показаниями в разные моменты, можно заметить тенденцию к изменению атмосферных условий. Поэтому барометр используют вместе с другими наблюдениями за погодой.
| Свойство | Ртутный барометр | Барометр-анероид |
|---|---|---|
| Что находится внутри прибора | Ртуть в сосуде и трубке | Упругая металлическая коробочка и механизм |
| Как атмосферное давление вызывает изменение показаний | Меняется равновесие давлений, поэтому изменяется высота столба ртути | Давление меняет форму коробочки, и механизм передаёт её движение стрелке |
| Как отображается результат измерения | По высоте столба ртути относительно шкалы | По положению стрелки на шкале |
| Главная особенность устройства | В показании используется столб жидкой ртути | Прибор работает без жидкости |
| Меры предосторожности при обращении | Обращаться осторожно, не ронять и не повреждать трубку с ртутью | Беречь от ударов и обращаться согласно инструкции |
Сначала сравни, что именно внутри каждого прибора меняется под действием давления. Затем посмотри, как это изменение превращается в видимое показание: высоту ртути или положение стрелки. Таблица показывает, что оба устройства измеряют давление, но делают это по-разному.
Ученик рассматривает прибор с трубкой и столбом ртути. Определите его название и укажите, что показывает высота столба. Чтобы ответить, нужно узнать характерную часть прибора и связать её с действием давления. Не следует считать ртуть просто жидкостью, которая движется сама по себе.
В условии названы трубка и столб ртути. Это признаки ртутного барометра.
Вспоминаем принцип его работы: давление воздуха на ртуть в сосуде уравновешивается давлением ртути в трубке. При новом равновесии столб занимает определённую высоту.
Значит, высота не случайна и связана с величиной атмосферного давления. По ней судят о давлении воздуха.
Ответ: это ртутный барометр; высота столба ртути показывает атмосферное давление.
Стрелка барометра-анероида переместилась после изменения погоды. Объясните, какая часть прибора изменила форму и как это привело к движению стрелки. Здесь важно проследить передачу движения внутри устройства, а не приписывать стрелке прямой контакт с воздухом. Для этого достаточно вспомнить, из каких частей состоит анероид.
В анероиде давление действует на упругую металлическую коробочку. Поэтому именно она немного сжимается или расправляется при изменении давления.
Коробочка соединена с механизмом. Когда её форма меняется, механизм передаёт это движение дальше.
Последним звеном передачи является стрелка. Она перемещается по шкале и показывает новое значение давления.
Ответ: форму изменила упругая металлическая коробочка. Её движение через механизм передалось стрелке, поэтому стрелка переместилась по шкале.
В одном месте установлены ртутный барометр и барометр-анероид. Сравните, что в них непосредственно реагирует на изменение атмосферного давления и как каждый прибор показывает результат. У обоих приборов причина изменения показаний одна — изменившееся давление воздуха, но внутри они устроены неодинаково. Разделим ответ на то, что реагирует, и то, что видно наблюдателю.
В ртутном барометре атмосферное давление действует на поверхность ртути в сосуде. При изменении равновесия меняется высота ртути в трубке.
В анероиде давление действует на упругую металлическую коробочку. Её деформация через механизм перемещает стрелку.
Теперь сравниваем показания: у первого прибора смотрят на высоту столба относительно шкалы, у второго — на положение стрелки. Оба способа позволяют наблюдать изменение атмосферного давления.
Ответ: в ртутном барометре меняется высота столба ртути, а в анероиде деформируется коробочка и движется стрелка. Результат первого измерения виден по уровню ртути, второго — по шкале со стрелкой.
Ошибка: считать, что барометр измеряет температуру. Так можно подумать, потому что барометр, как и термометр, используют при наблюдении за погодой. Проверь себя: температура показывает, насколько нагрет воздух, а барометр показывает атмосферное давление.
Ошибка: думать, что ртуть в трубке поднимается сама по себе. Кажется, будто жидкость просто перемещается внутри прибора, если не учитывать давление воздуха на ртуть в сосуде. Проверь объяснение через равновесие: положение столба связано с тем, как давление воздуха уравновешивает давление ртути.
Ошибка: считать барометр-анероид прибором с жидкостью. Название может быть незнакомым, а разные барометры легко перепутать. Проверь себя по устройству: в анероиде давление деформирует упругую металлическую коробочку, а не перемещает жидкость.
Ошибка: думать, что стрелка анероида непосредственно касается воздуха и реагирует на него. Стрелка видна снаружи, поэтому может показаться, что именно она чувствует давление. Проверь путь движения: сначала меняется форма коробочки, затем механизм передаёт движение стрелке.
Чтобы понять работу барометра, нужно знать, что воздух окружает Землю, имеет массу и оказывает давление. Это представление пригодится при изучении других измерительных приборов и явлений, связанных с атмосферой. Например, оно помогает различать измеряемую величину и способ, которым прибор показывает результат. Показания барометра используют при наблюдении за погодой и при дальнейшем изучении атмосферного давления.
Что измеряет барометр?
Барометр измеряет атмосферное давление — давление, которое воздух оказывает на предметы и поверхность Земли. По его показаниям можно следить за изменениями давления.
Почему воздух оказывает давление?
Воздух состоит из частиц и обладает массой. Сила тяжести притягивает воздух к Земле, а его частицы давят на окружающие предметы и поверхности.
Как атмосферное давление удерживает ртуть в трубке?
Давление воздуха на ртуть в сосуде уравновешивает давление столба ртути в трубке. Поэтому ртуть удерживается на определённой высоте, которая зависит от атмосферного давления.
Почему барометр-анероид работает без жидкости?
Внутри анероида находится упругая металлическая коробочка, а не жидкость. При изменении давления коробочка немного сжимается или расправляется, и механизм перемещает стрелку.
Как показания барометра помогают наблюдать за погодой?
Барометр показывает, меняется ли атмосферное давление. Такие изменения часто сопровождают перемены погодных условий, поэтому прибор помогает наблюдать за погодой.
Барометры
