barómetro - Wikilingue - Encydia
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El barómetro es un instrumento de medida, utilizado físico y en meteorología, que sirve a medir la presión atmosphérique. Puede, de modo secundario, servir de altímetro para determinar, de manera approximative, la altitud.
Se distingue principalmente :
- El barómetro a mercure : la presión atmosphérique es equilibrada por una columna de mercure superada de un espacio cerrado y vacío. Ha sido inventado por Evangelista Torricelli 1643 ;
- Los barómetros en gases : utilizan la variac. de volumen de uno cierto volumen de gas por efecto de la variac. de la presión atmosphérique ;
- El barómetro aneroide : la presión atmosphérique se ejerce sobre un recinto metálico, hermétiquement cerrada y parcialmente vacía de aire. Ésta se déforme de modo élastique y un sistema mécanique permite amplificar los movimientos que resultan de la variac. de presión para devolverlas visibles sobre una esfera o grabarlas sobre una banda de papel millimétré ;
- Los barómetros electrónicos : traducen en valores numéricos las deformaciones de una capsule a vacío, evitando la utilización de las piezas móviles de un barómetro aneroide clásico.
Sumario |
Historia
Los orígenes
En la época de Galileo , hacia 1635, los ingenieros y fontainiers de Florencia son cargados de construir gigantescas instalaciones hidráulicas en los jardines de los palacios. Instalan bombas aspirantes pero descubren con estupefacción que son incapaces de elevar el agua además de 18 remuevas, sea una decena de metros. Galileo es solicitado pero muere 1642 sin haber tenido el tiempo de resolver este problema : porqué no se puede paso aspirar el agua más allá de una cierta altura ? Se encontró más tarde, en sus notas, que había soñado que el aire tenía que tener un peso pero no había tirado de ninguna conclusión. La idea que el líquido no es aspirado por la bomba pero refoulé hacia ella por el efecto de una presión exterior era total contradicción con los dogmas admitidos a esta época, que querían que el agua se eleva en los tubes porque la naturaleza tiene horror del vacío.
La llegada del mercure
Torricelli Sucede a Galileo como físico al patio del Duque de Toscana. que Retoma las notas de su predecesor, hace experiencias para probar que la presión atmosphérique es responsable de la subida del agua en un espacio vacío. Para evitar de utilizar columnas de agua de una decena de metros de altura, tiene la idea de hacer pruebas con del mercure (hydrargyre, vivo-dinero…) que está 13,6 vez densa. Llena una longitud tube de vaso , la boca con el dedo y lo vuelve sobre un estanque llenado, lucido también, de mercure. Observa que el tube no se vacía que parcialmente en el estanque y que queda siempre una columna de mercure de aproximadamente 76 cm de altura, qué que sea el enfoncement del tube en el estanque. Deduce que la presión delaire sobre la superficie del estanque contrebalance el peso de la columna de mercure y que es que permite hacer subir el agua en las bombas de una altura de aproximadamente 10 m, pero no más. Así es como Torricelli inventa el barómetro en 1643. Remarca igualmente que la altura del mercure en el tube varía con los cambios climáticos y que un declive precede generalmente un periodo de mal tiempo (lluvia).
El réservoir abierto no es sin embargo no muy práctico si se quiere transporter el instrumento. Diversas soluciones son imaginadas, se realiza por ejemplo de los réservoirs en cuero poreux fijados al tube y que contiene una pequeña cantidad de mercure. Sir Robert Boyle imagina de replegar el tube barométrico hacia la altura, lo que da el « tube siphon » todavía utilizado hoy.
El físico francés René Descartes (1596-1650) mejora el sistema de Torricelli que añade una graduación en papel. Es el premier a emitir la idea que la presión atmosphérique tiene que disminuir con la altitud.
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El barómetro a cubeta es deducido directamente del tube de Torricelli. Sin dispositivo apropiado, la lectura precisa de la altura de la columna de mercure no es muy fácil. Se tiene pues dispuesto al-encima de la cubeta una vivo a dos extremos pointus, el subordinado que viene justo tangenter la superficie libre del metal en la cubeta. A la ayuda de un cathétomètre, se viene medir la diferencia de altura entre la punta superior de la vi y la superficie libre en el tube. La longitud de la vi, medida una vez para todas, es añadida a la indicación del cathétomètre y se obtiene así la altura de la columna de mercure.
Blaise Pascal y la presión atmosphérique
La presión atmosphérique obliga el mercure a subir en el tube sobre una columna de aproximadamente 76 cm de altura pero no es suficiente para combler el vacío que se forma en la parte superior.
En los años 1640, lo una de las cuestiones más conversadas entre el sabio este : el aire ha- un peso ?
Blaise Pascal, hombre de ciencia precoz pero también excelente expérimentateur, acaba de inventar a 22 años una máquina a calcular. Rehace la experiencia de Torricelli y opina, como Descartes, que si el aire tiene un peso, entonces el mercure tiene que subir menos elevado en el tube si se hace la experiencia en altitud. Es bien este que verifica, pero con una precisión demasiado débil, a la cumbre de la Torre Santa-Jacques a París (52 m). Gracias a su cuñado que vive en el pie del puy de Cúpula, el 19 de septiembre de 1648, rehace la experiencia en diversas altitudes y constata que en efecto, la altura del mercure disminuye bien a medida que se se eleva.
La palabra « barómetro » aparece algunos años más tarde, creado por el físico y químico irlandés Robert Boyle (barometer, 1665-1666). Es formado sobre el griego baros (peso, pesanteur). Pero hará falta esperar el medio del XIXe siglo para que los constructores de instrumentos, los opticiens, los horlogers, comienzan a producir barómetros, a finales científicos primeramente, después a finales domésticos. A marchar de 1870 las graduaciones se acompañan indicaciones meteorológicas (« buen tiempo », « variable »…). La denominación « barómetro » no se impone en Francia que después de la publicación en 1676 de laPrueba sobre la naturaleza del aire por Edme Mariotte.
Más tarde, se dará el nombre de pascal (sin mayúscula) a launidad internacional de presión, que vale un newton por metro cuadrado.
La casualidad puede traer en un descubrimiento. 1675, el abad Picard, transportant de noche un barómetro a mercure, hace un curioso descubrimiento. A cada movimiento brusque del metal, un fulgor bleuâtre ilumina el tube. Este fenómeno es estudiado entre demás por un alumno de Robert Boyle, Francis Hauksbee. Naturalmente, ninguna explicación satisfactoria no es encontrada en aquellos tiempos pero así es como debuten las primeras investigaciones sobre las descargas eléctricas en los gases raréfiés… Se sabe ahora que el frottement del mercure sobre el vaso es la causa de esta luminescence.
El barómetro a mercure
El tube de Torricelli, bautizado por la continuación barómetro, es un tube U ligado a una graduación de referencia que permite medir la diferencia de nivel entre ambas superficies libres del mercure.
El barómetro a mercure presente de numerosos inconvenientes :
- El tube de vaso es que carga y frágil ;
- El mercure es un metal caro y tóxico (hoy en dia es prohibido para numerosas aplicaciones como los termómetros médicos) ;
- La muy fuerte tensión superficial del mercure devuelve su superficie libre convexe y hace que en las tubes estrechos, el nivel del mercure se establece un poco al-debajo de su valor teórico ; falla pues no sólo hacer una apuntada tangentielle pero también corregir el valor obtenido en funciones del diamètre del tube ;
- Otra corrección tiene que ser practicada en funciones de la temperatura, para compensar la dilatación del metal y pues la variac. de densidad que lo acompaña, por eso todo buen barómetro es asociado en un termómetro y a las mesas de corrección adéquates.
Aunque el origen sea controvertido, se atribuye en el físico holandés Christian Huygens un de entidad perfectionnement del tube de Torricelli, 1672. Un tube en U contiene del mercure como précédemment y una zona de vacío del lado cerrado, pero la rama abierta contiene un líquido no volatil además débil densidad cuyo nivel depende de aquel del mercure. Descartes Había realizado ya aparatos de este tipo. que Escoge convenablement las secciones de las tubes, se puede así obtener una amplificación del orden de 10, lo que devuelve la lectura mucho más fácil y precisa. Esta técnica permite indigne de evitar la oxidación lenta del mercure porel oxígeno del aire.
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El primer barómetro en esfera ha sido construido 1663 por el astrónomo inglés Robert Hooke. Un flotteur que descansa sobre el mercure sigue la variac. del nivel y acciona una aguja que indica la presión sobre una esfera. La lectura es más fácil y más precisa que con el barómetro de Torricelli pero, según Privat-Deschanel y Focillon, « el barómetro en esfera es siempre un aparato bastante grosero, qué que sea el lujo de su presentación ».
En los barómetros a siphon construidos sobre el modelo imaginado por Louis Joseph Gay-Lussac, la rama corta tiene la misma sección que la rama larga, cuya es separada por un tube muy fino destinado a impedir el aire de penetrar en el cuarto a vacío. La abertura O deja pasar el aire pero es suficientemente pequeña para impedir el mercure de salir fácilmente. Bunten Ha añadido un réservoir de guardia CD destinado a piéger los bulles de aire que podrían, por accidente, superar el siphon.
El francés Jean Fortin (1750-1831) realizó un barómetro a mercure transportable que lleva su nombre. Con el fin de disminuir el volumen del mercure en la cubeta inferior y de facilitar la lectura, Fortin imaginó, en colaboración con el mecánico Ernst, un sistema de vi y de membrane de cuero que permite traer la superficie libre en el nivel de uno ficha de altura fija por informe al tube. Un cursor relacionado a éste permite la medida directa de la altura de la columna barométrica. Se anotará la concepción del trépied, cuyas ramas replegadas constituyen amparos para el tube de vaso.
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Es al XVIIIe siglo que aparecieron los primeros barómetros de marina a mercure. Su desarrollo fue frenado por los marineros ellos-mismos, muy atados a los métodos ancestrales de previsión del tiempo.
El almirante británico Fitzroy tuvo la idea, 1858, de equipar todos los puertos de pesca de un barómetro.
Los barómetros a agua
Según un documento de 1619, un Holandés, Gijsbrecht de Donckere, habría inventado un barómetro a agua. El aire encerrado en una parte del aparato se dilate o se contrae según la presión que padece, produciendo una variac. de nivel relativamente de entidad en el tube fino conectado al aire libre. Johann Wolfgang von Goethe, hacia 1792-93, habría réinventé un aparato de este tipo, a marchar de los principios de Torricelli. Cuando la presión atmosphérique aumenta, el nivel del líquido en el tube baja. Inversamente, cuando la presión declive, hay menos espaldarazo sobre el agua y el líquido sube.
Las indicaciones de los barómetros a agua son evidentemente muy ligada a la temperatura, y se no se sirve más aparatos que a finales décoratives.
 | Fichero:Barometer Goethe 02.jpg | Fichero:Barometer Goethe 04.jpg | Fichero:Barometer Goethe 03.jpg |
Los barómetros a gases
El barómetro Eco-Celli es un instrumento cuya precisión puede ser comparada con aquella de un barómetro de Torricelli. Su funcionamiento es totalmente diferente ya que no contiene de mercure. Como los barómetros a agua, este instrumento mide la presión atmosphérique gracias a la compressibilité de un volumen de gas encerrado que se comprime o se détend en funciones de la presión atmosphérique. El volumen del gas depende igualmente temperatura ambiental y falla pues hacer una corrección. Ésta es realizada muy simplemente desplazando la escalera de un cursor hasta que el índice metálico sea al mismo nivel que el líquido azul del termómetro. Por informe a un barómetro a mercure mero, el barómetro Eco-Celli permite una amplificación de 4 vez, lo que devuelve la lectura más precisa y sobre todo más fácil.
El barómetro inventado por el Británico Alexandre Adie 1818 es claramente más pequeño que un barómetro de Torricelli. Ha compuesto dos elementos, un tube en forma de U (líquido rojo) y un termómetro (líquido azul) que son puesto paralelo. Una baja presión hace subir el líquido rojo del barómetro y una alza el apeado. El termómetro permite hacer las correcciones necesarias.
Los barómetros aneroides
El barómetro aneroide fue puesto al punto por el Francés Lucien Vidi que depositó el brevet en 1844 (en colaboración con Antoine Redier, inventor del despierta-mañana). Las paredes de una capsule vacía de aire, dicha « capsule de Vidie » son mantenidas apartadas por uno resalta. La presión atmosphérique apoya más o menos sobre la caja (capsule) aneroide y hace así girar la aguja sobre la esfera, gracias a un mecanismo de precisión.
La idea ha sido retomada por Eugène Bourdon 1849 que utilizó la deformación que padece un tube aplati vacío de aire por efecto de la variac. de la presión exterior. « Este bonito barómetro de consejería no podría reemplazar el barómetro a mercure en las observaciones de precisión : pero, asociado a este barómetro, puede devolver grandes servicios en las excursiones científicas » (Privat-Deschanel y Focillon).
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El principio de este aparato había sido propuesto 1700 por el sabio alemán Gottfried Wilhelm Leibniz ; el gran mérito de Vidie ha sido de transformarlo en un objeto práctico y poco onéreux. El barómetro aneroide es menos preciso que el barómetro a mercure pero permite en contrapartida de fabricar instrumentos compactos, mucho más robustes y fácilmente transportables, sobre todo en mar.
Barógrafos
El sistema el plus antiguo de barómetro enregistreur fue inventado por el Inglés Moreland 1670 pero es la capsule de Vidie que es el motor » de la mayoría de los aparatos actuales. Para obtener un desplazamiento y de los esfuerzos más de entidad se utiliza un empilement de capsules, generalmente cinco. Los barómetros enregistreurs son llamados todavía barógrafos. Mucho son presentados como de los objetos « de lujo » en una caja vitrée a los importes de acajou u otro bosque precioso pero hay también modelos mucho más rústicos. En los barógrafos más recientes, la capsule es reemplazada por un sensor piézorésistif y el tambor por una pantalla LCD.
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Evoluciones recientes
1989, Casio ha puesto sobre el mercado la primero reloj-pulsera proveída de una función barómetro, inaugurando una serie de relojes multi-funciones destinadas a las randonneurs (con altímetro) y a los plongeurs (con manomètre).
Datos científicos sobre la presión atmosphérique
La presión atmosphérique puede ser expresada en milímetros de mercure (mm Hg) ; o utilizando la unidad habitual de presión : el millibar (mb), llamado oficialmente "el hectopascal (hPa)" desde 1986, de modo a recordarse más fácilmente que vale 100 pascals.
Cuando se se eleva, la presión disminuye ; no de modo lineal, pero cada vez menos rápidamente. Depende también perfil de temperatura que reina al-encima del lugar donde se la mide. En las observaciones meteorológicas, se indica generalmente tres valores : la presión al nivel de la estación (llamada "QFE"), medida por un barómetro bien étalonné ; la presión reducida al nivel mediano de la mar en la atmósfera estándar (llamada "QNH"), es decir la que reinaría teóricamente, al mismo sitio, a la altitud cero de referencia (el nivel mediano de la mar no es fácil a definir…) ; y finalmente la presión reducida al nivel mediano de la mar" en la atmósfera real (llamada "QFF").
-La formula aquí-debajo permite calcular la presión reducida en la atmósfera ESTÁNDAR. En una tal atmósfera imaginaria, reina siempre una temperatura de 15° Celsius (= 288,15 K) a la altitud cero (Si la temperatura es sensiblemente diferente, la reducción comportará un error no négligeable. Ver al respecto el artículo sobre la presión atmosphérique) ; la temperatura disminuye de 6,5 °C por km (pues de 0,0065°C por metro) hasta la altitud de 11 km ; la presión al nivel cero vale 1013,25 hPa ; la aceleración debida a la pesanteur es en todas partes constante y vale 9,80665 m/s2 ; y no hay en absoluto de agua !
![p_{red} = QFE + 1013,25 \left[ 1- \left(\frac{288,15-0,0065 h}{288,15} \right)^{5,255} \right]](../../../../../math/9/3/f/93f7d1497ec87a562c93947a68c6f05c.png)
QFE = Presión absoluta [hPa]
pred = Presión reducida al nivel mediano de la mar [hPa]
H = altitud al-encima del nivel mediano de la mar [m]
Es siempre útil de tener órdenes de magnitud. A baja altitud, si se sube 10 m, la presión declive de aproximadamente 1,25 hPa.
Un barómetro, qué que sea, da siempre la presión que corresponde a la altitud donde se encuentra. La presión atmosphérique dato por las estaciones climas es traída siempre al nivel mediano de la mar", con el fin de tener un punto de referencia.
-Con respecto a la presión reducida al nivel mediano de la mar en la atmósfera REELLE, PUEDE calcularse gracias a la fórmula siguiente (porque, contra la fórmula de reducción en la atmósfera estándar que es universal, la fórmula utilizada para la atmósfera real varía país al otro !) :
QFF = QFE.exp(gz/RT)
QFF = Presión reducida al nivel mediano de la mar
QFE = Presión de la estación en hPa
z2 = altitud de la estación en metros
T = (T2 + T1) / 2 en kelvins
T1 = 288,15 – 0,0016 Z2 temperatura mediana al nivel de la mar ajustada a la altitud
T2 = temperatura mediana de la estación sobre 12 horas en kelvins o (Tmax+Tmin)/2
G = aceleración LOCAL debida a la pesanteur = de 9,77 a 9,83 m/s2
R = 287,0529 J/kgK = constante massique de los gases perfectos para el aire seco
R = R* / Mi
R* = constante Muela de los gases perfectos = 8,31432 J K-1 mol-1
Mi masa muela del aire seco = 28,9644 g mol-1
Al por mayor, a baja altitud, la presión disminuye de 1hPa cuando se sube 8,3 m o aumenta de 1 hPa cuando se baja 8,3 m. (Para una temperatura de 283 Kelvin c-a-d 10°C)
El barómetro es- un instrumento de previsión del tiempo?
TIENE un sitio dado, la indicación dada por un barómetro varía continuellement, de modo muy rápido bajo la acción del viento, sobre todo se sopla en rachas, pero también a más largo término (algunos minutos, algunas horas o de modo cotidiano) por efecto de otras causas relacionadas a varios fenómenos meteorológicos o climáticos.
Es generalmente imposible de hacer una muy buena previsión a marchar de una mera lectura de barómetro en un lugar dado. Sin embargo, es bueno de saber que el enfoque de una depresión o de un hueco barométrico se traduce por una tendencia de presión al declive sobre un periodo del orden de 3 a 12 horas. El valor y la rapidez del declive de presión son indicadores válidos de la intensidad de la perturbación atmosphérique que se aproxima.
En la ausencia de previsiones meteorológicas modernas, o en suplemento de éstas, un observador pensado puede llegar a hacer una previsión a corto plazo de un cierto valor manteniendo cuenta de la climatologie local, de los vientos, de las nubes y de la tendencia de presión.
El rol del barómetro en la historia de la meteorología
Aunque varios demás instrumentos de medida (termómetro, hygromètre, anemómetro, girouette, para no nombrar que ellos) hayan habido un rol a jugar en la genèse científica de la meteorología, es claro que el barómetro es importancia toda especial. El barómetro mide una propiedad mécanique de la atmósfera, la presión, que, contra el viento, a la temperatura, o misma a la humedad, escapa generalmente a nuestros sentidos. Desde su invención, las científicas han sospechado la importancia de la presión como parámetro meteorológico, pero los progresos que llevan a una comprensión real han sido lentos. Se tiene a veces dado a la lectura del barómetro una importancia mal ubicada, fundada sobre observaciones empíricas de una exactitud que hoy en dia aparece discutible.
En efecto, hasta el comienzo del XXe siglo, la mécanique atmosphérique era todavía mal comprendida. La corriente-jet , por ejemplo, es permanecido esencialmente insoupçonné hasta en los años 1940. Es en este periodo de la primera mitad del siglo que de los investigadores tales que Vilhelm Bjerknes y Carl-Gustav Arvid Rossby han dado a la meteorología a gran escala el marco conceptuel que se conoce hoy, fundado sobre un sólido formalisme de físico matemático. Es que era difícil, antes la multiplicación de los vínculos de comunicaciones, de medir el estado de la atmósfera a una escalera comparable a aquella de los grandes sistemas meteorológicos. Los científicos del XIXe siglo eran pues el más a menudo reducidos a intentar de conectar empiriquement las fluctuaciones locales de presión con la índole del tiempo y del viento.
Así, 1883, Privat-Deschanel y Focillon dan las indicaciones siguientes :
- a París, el barómetro es generalmente en el plus elevado cuando el viento soplo del N-NO y al plus bajo se sopla de la S, las direcciones que se modifican aproximadamente poco según las estaciones. La variac. de presión atmosphérique no son ligadas directamente en el frío y a la lluvia pero como aquel es ligado más bien en el viento del N y ésta en el viento de la S o SO, la observación del barómetro permite preverlos con una fiabilidad relativamente buena.
- a Pétersbourg (ex Petrograd, después Leningrado, después St-Pétersbourg), llueve indifféremment por todos los vientos, las indicaciones del barómetro son sin valor.
- Los grandes tormentas son precedidas descensos de presión de tanto más grandes que se es más lejos del ecuador. Durante el huracán que dévasta una parte de Europa, en febrero 1783, el barómetro había bajado bruscamente de 0,031 m (alturas de mercure) en Inglaterra, de 0,018 a 0,030 m en Francia y en Alemania, de 0,007 m sólo a Roma.
- En las regiones intertropicales, una separación de 0,001 a 0,002 m bastada para presagiar un violento huracán.
Y, remarcan- con cordura :
- Los cultivateurs que tienen el plus de interés a prever los cambios de tiempos adquieren a menudo una gran inteligencia de los signos meteorológicos, y el barómetro los engaña mucho menos a menudo que los habitantes de las ciudades.
Estos remarces contengan algunos elementos de verdad, pero no son apoyadas por una comprensión suficiente de los mecanismos bajo-jacents. Por ejemplo, es correcto de decir que las grandes tormentas son precedidas de un declive de presión pero la relación con el ecuador no es que una observación, incomprise, y finalmente incorrecta a la luz de los conocimientos actuales.
Hoy en dia, el barómetro conserva una importancia fundamental entre una batería creciente de instrumentos. Las medidas de presión, de velocidad del viento, de temperatura y de humedad tomada en la superficie y en altitud son comunicadas en todas partes. Estas medidas apresamientos in-situ han por supuesto un gran valor intrinsèque para la observación clima pero este valor es multiplicada cuando se considera que sirven también a la étalonnage y a la validación de instrumentos de medida en distancia que operan a marchar de satélites, de aviones o de la superficie terrestre. El barómetro goza así un rol fundamental en la explosión en el transcurso del volumen de los datos de observación de la Tierra por medida a distancia.
Cómo Medir la altura de un edificio con un barómetro ?
Una historia célebre cuenta diferentes maneras de medir la altura de un edificio con un barómetro : sirviéndose como masa para un hilo a plomb o como un pendule cuyo se mediría la frecuencia propia, como masa para medir el tiempo de caída, como mercancía para soudoyer el guardián del edificio… La respuesta esperada » (mide de la diferencia de presión entre el bajo y la altura) no siendo citada que último.
Esta historia habría sido de hecho publicada en el Reader's Digest 1958 y se habría transformado en el hilo del tiempo en una anécdota supuesta real y atribuida a Niels Bohr, deviniendo así una leyenda moderna[1]. Se puede preguntarse si el recurso en esta persona célebre no es una manera de transformar una anécdota amusante en un panfleto contra la rigidez de la enseñanza escolar » opuesta en la creatividad ».
TIENE la Asamblea nacional
TIENE la Asamblea nacional, se llama "barómetro" el distintivo puesto en los diputados, llevado particular durante las ceremonias oficiales. Este nombre proviene de la semejanza entre el distintivo llevado por los diputados y el aparato llamado "barómetro".
Notas y referencias
Ver también
Artículos connexes
Vínculos externos
- La Página Clima del Sudeste de Jean-Marie Muggianu (barómetros) : [4]
- Humor : La medida de la altura de un edificio con un barómetro : (numerosas páginas internet, cuya [5] )
- Barógrafo : [6]
Bibliographie
- Privat-Deschanel Y Focillon, Diccionario general de las ciencias teóricas y aplicadas, 4e edición. París, Delagrave y Garnier, 1883.
Portal de la meteorología 
