ТОП 10:

Лабораторна робота № 5. Вивчення методів визначення атмосферного тиску та їх практичного застосування



 

Обладнання: барометр-анероїд метеорологічний, барометр побутовий.

 

Завдання 1. Проаналізувати систему одиниць, що застосовуються при визначенні атмосферного тиску, та взаємопереходи між ними.

 

Завдання 2. Ознайомитись з будовою та принципами роботи основних приладів для визначення атмосферного тиску:

- барометра – анероїда,

- барометра ртутного чашечного,

- барографа-самописця.

Замалювати їх будову в зошиті, описати принципи роботи.

 

Завдання 3. Ознайомитись з основними барометричними формулами і сферами їх практичного застосування.

 

Завдання 4. Розв’язати задачі за барометричними формулами Бабіне та Лапласа.

 

Завдання 5 (висновок). Дати порівняльну оцінку барометричних формул, що застосовуються у метеорології.

Теоретичні відомості до роботи

Атмосферний тиск – це сила, з якою повітря тисне на одиничну площу біля поверхні землі.

Стандартний атмосферний тиск – це тиск, що врівноважується масою стовпчика ртуті висотою 760 мм з основою 1 м2 при температурі 150С на географічній широті 450 і на рівні моря, де прискорення вільного падіння дорівнює g=9,80665 м/с2.

Саме тому початковою одиницею для вимірювання атмосферного тиску став 1 мм. рт. стовпчика. Це – умовна одиниця, а абсолютною одиницею для виміру атмосферного тиску у системі одиниць СІ є Паскаль.

1 Паскаль – це тиск, що спричиняється силою в 1 Ньютон, яка рівномірно діє на одиничну поверхню площею 1 м2.

1 Па = 1 Н/1 м2

На практиці частіше використовують гектопаскалі.

1 гПа = 100 Па

Стандартний тиск на рівні моря при температурі 150С на географічній широті 450 становить 1013,25 гПа (або 760 мм. рт. ст.)

Перехід від однієї системи одиниць для виміру атмосферного тиску до іншої здійснюється за формулами:

1 мм. рт. ст. = 3/4 гПа

1 гПа = 4/3 мм.рт.ст.

В метеорології широко використовується поняття баричного ступеня та вертикального баричного градієнта.

Баричний ступінь – це кількісний показник, що характеризує висоту в атмосфері, при піднятті чи опусканні на яку значення атмосферного тиску змінюється на модиницю (1 гПа). Середнє значення баричного ступеня дорівнює 8 м (для приземного шару атмосфери).

Баричний градієнт – це кількісний показник, що характеризує зміну в атмосфері тиску на одиницю висоти (найчастіше – на 100 м). Середнє значення баричного градієнта дорівнює 12 гПа/100 м (у приземному шарі атмосфери).

Баричний градієнт розраховують за формулою:

G = 3,42*(Р/Т)

Тут Р і Т – відповідно значення тиску і температури, осереднене для деякого шару (100 м).

Баричний ступінь розраховують за формулою:

Нб = 100/ G або Нб = 8 000/Р*(1+аt)

Барометричні формули та сфери їх застосування.

Між висотою, температурою та атмосферним тиском існує чітка залежність, яку фізично обґрунтовує основне рівняння статики атмосфери:

- dp/dz = rg,

де:

р – атмосферний тиск,

z - висота над рівнем моря,

r - густина повітря,

g - прискорення вільного падіння.

 

У результаті інтегрування даного рівняння отримують ряд барометричних формул, які мають широке застосування на практиці. Найбільш відомими з них є формули Бабіне та Лапласа, які мають такий вигляд:

Формула Бабіне:

Н = 16 000*((Р0 – Р1)/ (Р01))*(1 + аt)

Формула Лапласа:

Н = 18 400*(1 + аt)*lgР01,

де:

Н – перевищення між двома рівнями 0 і 1,

Р0, Р1 – атмосферний тиск на цих рівнях,

а – коефіцієнт об’ємного розширення газів, а = 0,004,

t - середня температура шару Н.

 

Барометричні формули широко використовуються для розв’язання таких типів задач:

- визначення атмосферного тиску на верхньому або нижньому рівнях, якщо відоме перевищення між рівнями та середня температура шару,

- визначення перевищення між двома рівнями в атмосфері, якщо відомі тиск і температура на них,

- приведення тиску до рівня моря (з метою стандартизації та уніфікації даних),

- визначення середньої температури шару на основі даних про зміну тиску.

Найчастіше застосовується формула Бабіне, оскільки вона є простішою у використанні, не містить логарифмів.

Нижче наведемо перетворений вираз для розрахунку атмосферного тиску на верхньому або нижньому рівнях:

Р10*((16 000(1 + аt) – Н)/ (16 000(1 + аt) + Н))

Р01*((16 000(1 + аt) + Н)/ (16 000(1 + аt) - Н))

 

Рис. 10. Ртутний чашечкоеийРис. 11. Бараметр-анероїд

Барометр

Крім того, є прилади, принцип дії яких грунтується на пружних дефор­маціях порожніх металевих коробочок під впливом зовнішнього тиску иа них. Це анероїди і барографи (рис. 11,12).

Рис. 12. Барограф

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.93.75.30 (0.006 с.)