Barometar jemjerni instrument zamjerenjetlaka zraka. Za apsolutna mjerenjatlaka najpogodniji su barometri saživom. Najjednostavniji oblik barometra sa živomstaklena jecijev svinuta u obliku slova J, kojoj je dulji krak, dug oko 90 centimetara, zatvoren, a kraći otvoren. Cijev je napunjena živom tako da se u dužem kraku iznad žive nalazi zrakoprazan prostor (vakuum), a na površinu žive u kraćem kraku djeluje atmosferski tlak. Tlak zraka određuje se tako što se na skali očitavisina stupca žive u obim krakovima.Težina stupca žive, kojemu je visina jednaka razlici pročitanihvisina, mjera je za tlak zraka. Kako težina stupca žive ovisi o njezinojtemperaturi i ozemljopisnoj širini mjesta, treba dobivenu razliku visinâ stupaca žive ispraviti (korigirati). Kod praktičnih izvedbi barometarska cijev sa živom ravna je i uronjena u posudicu sa živom. Tlak zraka djeluje na površinu žive u posudici. KodFortinova barometra čita se samo visina žive u zatvorenoj cijevi, a živa u posudi dovodi se uvijek na istu razinu na taj način što se dno posude, koje je načinjeno od savitljiva materijala (na primjerkože), namjesti tako da površina žive dotakne vrh šiljka učvršćena na gornjem dijelu posude. Kodstaničnog barometra, koji se upotrebljava i na našimmeteorološkim postajama (Kew-barometri), promjene razine žive u posudici uzete su u obzir na samoj ljestvici barometra (reducirana ljestvica), pa se visina stupca žive može odmah očitati.
Za mjerenje tlaka zraka iskorištava se još ideformacijaelastičnih tijela zbog djelovanja tlaka (aneroid) i promjenavrelišta zbog promjene tlaka. U suvremenim je uređajima omogućeno električno ili elektroničko mjerenje pretvaranjem tlaka uelektrične veličine. Kako se tlak zraka smanjuje s porastom visine, to se visinska razlika može naći ako se tlak zraka izmjeri barometrom na dva mjesta različitih visina, uzimajući u obzir meteorološke elemente (temperaturu,vlagu). Barometarsko mjerenje visine primjenjuje se uzračnom prometu.[1]
Prvi barometar je bio takozvanivodeni barometar (nazvan jošGoetheov jer ga je Goethe popularizirao) koji je radio na principu posude s neštozraka koja je uronjena u vodu, te je stupac vode u posudi porastao kad je opao tlak zraka jer se je tada stupac zraka smanjio. Najčešće se ipak koristi živin barometar (stupacžive koji se povisuje ili smanjuje ovisno o promjeni tlaka zraka). Otkrio ga jeEvangelista Torricelli. Još postoji i suhi barometar (aneroid). To je metalna kutija bez zraka čije se stranice deformiraju s promjenom tlaka zraka jer zrak pritišće navakuum unutar kutije.Barograf je barometar s pisaljkom koji stalno bilježi promjene tlaka zraka. Barometar je nezamjenjiv instrument umeteorologiji. Koristan je i u takozvanoj pučkoj meteorologiji jer se obično smatra da s porastom tlaka zraka slijedi sunčanijevrijeme, a s padom oblačnije.
Tlakzraka nije u svako doba isti na jednom mjestuZemlje. On nije jednak ni na dva mjesta koja se razlikuju unadmorskoj visini. Tlak opada s visinom, a osim toga mijenja se s promjenom količine vlage u zraku.Vlaga je naime lakša od zraka, pa što je ima više u zraku, to će zrak biti lakši, a zbog toga je i tlak manji.[2]
Najstariji tip barometra jebarometar sa živom iliživin barometar. Umetalnu posudu napunjenuživom uronjen je donji kraj okomite, tankestaklene cijevi.Cijev je duga 1metar, djelomice je ispunjena živom, a na vrhu zatvorena tako da se u dijelu iznad stupca žive nalazi zrakoprazan prostor ilivakuum. Na površinu žive u posudi djeluje vanjskitlak zraka, zbog čega se razina u posudi diže ili spušta prema vanjskom tlaku zraka, a time se mijenja i visina stupca žive u okomitoj cijevi. To znači da je visina stupca žive direktno proporcionalna tlaku zraka, pa se tlak može očitati naumjerenoj (kalibriranoj) skali postavljenoj uz cijev. Prema konstrukciji posude sa živom razlikuju se 2 osnovna tipa živina barometra: barometar s pomičnim dnom i barometar s umanjenom (reduciranom) skalom.
Barometar s pomičnim dnom ima posudu sa živom tako napravljenu da sevisina i oblik dna posude mogu podešavati pomoćuvijka. Podešavanjem oblika dna mijenja seobujam (volumen) posude, pa se tako na jednostavan način može razina žive u posudi postaviti na nulti položaj i na skali cjevčice očitati visina živina stupca, to jest vrijednost tlaka zraka.
Barometar s reduciranom skalom imakrutu posudu sa živom. Na posudi je mali otvor kroz koji vanjski tlak zraka djeluje na površinu žive u posudi. Posuda sa živom i okomita cijev nalaze se u zajedničkom kućištu, koje na donjem dijelu nositermometar, a na gornjem dijelu pomičniprsten snonijem. Skala je za očitavanje stupca žive nepomična i podijeljena namilimetre imilibare. Pri očitavanju pomični prsten namjesti se tako da njegov donji rubtangira zaobljeni vrh (meniskus) stupca žive i prema oznaci na prstenu odredi se na skali visina stuca. Desetinke dijelova osnovne podjele skale određene su pomoću nonija. Površina presjeka posude je znatno veća od površine presjeka žive u cijevi, pa svakoj promjeni visine žive u posudi odgovara srazmjerno znatno veća promjena visine žive u cijevi. U ovom tipu barometra razina žive u posudi ne može se podesiti da dođe u nulti položaj, pa je stoga skala na cijevi barometrareducirana tako da je svaki dio skale nešto kraći od jednog milimetra. Redukcija skale ovisi o omjeru površina presjeka cijevi i posude, to jest o odnosu između pomaka žive u cijevi i posudi. Redukcijom je skale postignuto da se na skali očita točna visina tlaka zraka iako razina žive u posudi nije dovedena na nulu.
Brodski barometar je učvršćenkardanskim zglobom tako da jecijev uvijek okomita, bez obzira na nagibbroda. Osim toga, cijev je na jednom mjestu sužena da bi se smanjileoscilacije u cijevi uzrokovane ljuljanjem broda.
Aneroid (grč.νηρός: mokar) jemjerni instrument zamjerenjetlaka zraka. Izumio ga jeLucien Vidi 1843; sastoji se od jedne ili više šupljih kutija kružna presjeka, od tanka i valovitalima, iz kojih je isisan zrak i u kojima se nalaziopruga. Promjene tlaka zraka mijenjaju ravnotežni položajdeformiranih kutija ielastične opruge, a dobiveni se pomaci prekopoluga povećavaju i prenose na kazaljku ispod koje se nalazi ljestvica s naznačenim vrijednostima tlaka zraka. Ranije uvedene i još uvijek zadržane naznakelijepo vrijeme,kiša,promjenljivo, imaju vrlo ograničenu upotrebljivost jer vrijeme ne ovisi samo o tlaku zraka, pa aneroid nije dovoljan zaprognozu vremena. Aneroid umjeren (baždaren) u jedinicama visine koristi se kao barometarski altimetar ilivisinomjer.[3]
Visinomjer ilialtimetar je vrstaaneroida koji služi za mjerenje visina. Skala im je podijeljena u jedinicama visine, a mogu se namjestiti prema tlaku zraka na morskoj razini ili na meteorološkoj postaji. Altimetri su temperaturno kompenzirani. Upotrebljavaju se i za terenska mjerenja tlaka zraka, na zrakoplovima i drugim letjelicama.
Barograf jeautograf za kontinuirano bilježenje tlaka zraka. Sastoji se od skupa Vidieovih kutija međusobno spojenih radi povećanja malih pomaka. Sustavpoluga prenosi pomake na kazaljku s perom, koja piše po traci omotanoj oko valjka što ga pokreće satni mehanizam. Valjak napravi puni okret tokom 24 sata ili jednom u tjedan dana.
gdje je:k -konstanta ovisna o tipu barometra i o vrstimaterijala od kojeg je izrađena njegova vanjska cijev, at -temperaturažive u°C za vrijeme očitavanja. Ako se stanica ne nalazi na 45°zemljopisne širine, dodaje se na očitano stanje i korekcija:
gdje je:φ -zemljopisna širina mjesta. Na stanicama koje se nalaze iznad 500 metaranadmorske visine treba pri korekciji barometarskog stanja uzeti u obzir i promjenusile teže s visinom.
Nasinoptičkim kartama označena je razdioba tlaka zraka narazini mora. Budući da tlak zraka opada s nadmorskom visinom, to će mjesta na različitoj nadmorskoj visini i uz inače iste vremenske uvjete imati različite vrijednosti tlaka. Da bi se izmjereni tlakovi mogli međusobno uspoređivati, treba da budu reducirani (svedeni) na morsku razinu. Korekcija je tlaka:
U praksi za tu redukciju služe priručne tablice, a srednja apsolutna temperatura odredi se tako da se temperatura zraka na meteorološkoj stanici doda 0,5 °C za svakih 100 m nadmorske visine meteorološke postaje.[4]
Milimetar žive,torr ilimilimetar živina stupca (oznaka mmHg), staramjerna jedinica tlaka, danas iznimno dopuštena samo za izražavanje tlaka tjelesnih tekućina, vrijednosti 133,322Pa.[5]
Zrak vrši na svaku plohu neki atmosferski tlak. Taj je tlak to manji što se više dižemo uvis, jer se time smanjuje sloj zraka koji vrši pritisak. Koliki je tlak na 1 cm2 površine, to jest atmosferski tlak, pokazao je talijanski fizičarTorricelli početkom 17. stoljeća svojimpokusom koji je izveo saživom. On je uzeocijev, dugu 1metar i napunio je živom do ruba. Zatim ju je začepio prstom, okrenuo i stavio okomito u posudu sa živom. Živa nije ostala do vrha u cijevi, ali nije ni sva iscurila. Prostor iznad žive je prazan prostor, a zove se Torricellijevvakuum. U stvari to nije potpuno prazan prostor jer se u njemu nalaze živinepare. Živa nije posve iscurila jer je u cijevi drži vanjski tlak. Ako je visina stupca žive 750mm, onda isto toliki atmosferski tlak mora držati ravnotežu težini toga stupca. Kako jegustoća žive 13 534 kg/m3, to stupac žive od 0,75 m presjeka 1 cm2 (0,000 1 m2) imatežinu, odnosno stvara tlak:
p = ρ ∙ g ∙ h = 0,75 m 9,81 m/s2 13 534 kg/m3 = 99 576 N/m2 ≈ 1 bar
Kako zrak tlači približno od 1bar, to na primjer na površinu stola od 1 m2 vršipritisak od oko 10 000kg ili 10tona. Da se stol ne smrvi, uzrok je u tome što postoji tlak i odozdo na ploču stola jer se tlak uplinovima širi na sve strane. (aerostatski tlak u zraku djeluje jednako kao ihidrostatski tlak u vodi).Površina čovječjeg tijela iznosi oko 1,5 m2, pa je atmosferski pritisak na tu površinu oko 150 000 kg ili 15 tona. Taj pritisak ne može zdrobiti čovjeka jer je unutarnji tlak jednako toliki koliki i vanjski atmosferski tlak.
