A do të bjerë shi sot? A do të jetë një kohë e mirë? Dhe si mund ta thoni? Një mënyrë e thjeshtë është matja e presionit të ajrit.
Nëse është në rritje dhe presioni është i lartë, shanset janë që do të jetë një ditë e mirë. Nëse presioni po bie, ka më shumë gjasa të jetë i lagësht, me erë dhe mjegull. Instrumentet që matin presionin e ajrit quhen barometra dhe njerëzit i kanë përdorur për parashikimin e motit dhe kërkimin shkencor për qindra vjet.
Le të hedhim një vështrim më të afërt dhe te kuptojme se çfarë është barometri dhe se si funksionojnë ato!
Çfarë është Barometri
Përpara se të kishte aplikacione që mund të ofronin parashikimin e motit me një klikim të gishtit, ekzistonte barometri. Shumë kohë më parë në mesin e shekullit të 17-të, një shkencëtar italian me emrin Evangelista Torricelli, vendosi të krijojë një pajisje për të matur presionin atmosferik. Kjo pajisje quhet barometër.
Funksioni i një barometri është t’ju njoftojë nëse presioni atmosferik po rritet apo po bie. Ato janë mjete thelbësore për parashikuesit e motit dhe shkencëtarët kur bëhet fjalë për të kuptuar natyrën e stuhive ose parashikimin e ndryshimeve të motit.
Një barometër është një sensor presioni që përdoret për të matur presionin atmosferik. Kjo pajisje është shumë e ndjeshme dhe janë në gjendje të matin presionin absolut.
Një barometër mund të masë presionin e ushtruar nga atmosfera me ndihmën e ujit, ajrit ose merkurit. Presioni atmosferik do të ndryshonte sipas distancës mbi ose nën nivelin e detit, barometri mund të përdoret gjithashtu për të matur lartësinë.
Llojet kryesore të barometrave që përdoren gjerësisht janë barometri merkuri dhe aneroid. Barometri mund të masë presionin atmosferik në njësi matëse të quajtura atmosfera ose bare.
Çfarë është presioni i ajrit?
Nëse keni qenë ndonjëherë në zhytje në skuba, do ta dini se si është presioni. Zhyt poshtë sipërfaqes së detit dhe së shpejti do të ndjeni peshën e ujit që ju shtyp.
Sa më thellë të shkoni, aq më shumë ujë ka sipër jush, aq më shumë peshon dhe aq më shumë presion ndjeni. Por trupi juaj po ju shtyn me presion edhe nëse nuk shkoni kurrë në det.
Shikoni lart në qiell dhe përpiquni të imagjinoni peshën e atmosferës: sasinë e madhe të gazit që rrethon planetin tonë dhe tërhiqet në sipërfaqen e tij nga graviteti. I gjithë ai gaz mund të duket si një re e madhe, e zbrazët e asgjësë, por gjithsesi ka peshë. Dhe ende shtyp trupin tuaj. Ky është presioni i ajrit.
Kur jeni nën det, pesha e ujit që shtyp trupin tuaj e bën të vështirë frymëmarrjen nga rezervuari juaj i oksigjenit. Presioni i ajrit nuk e ka kurrë këtë efekt sepse trupat tanë janë të zbrazët dhe mushkëritë tona janë plot me ajër, kështu që ajri shtyp në mënyrë të barabartë brenda dhe jashtë trupit tonë në të njëjtën kohë.
Kjo është arsyeja pse ne nuk e ndiejmë presionin e ajrit në të njëjtën mënyrë që ndiejmë presionin e ujit.
Pse presioni i ajrit ndryshon nga vendi në vend
Presioni i ajrit ndryshon në të gjithë planetin tonë. Është më e larta në nivelin e detit (ku ka sasinë më të madhe të ajrit që shtyhet poshtë) dhe bëhet më e ulët sa më lart të ngjiteni. Sa më lart në atmosferë, ka shumë më pak ajër – kështu që ka më pak oksigjen për të marrë frymë.
Kjo është arsyeja pse alpinistët shpesh duhet të përdorin cilindra oksigjeni. Është gjithashtu arsyeja pse aeroplanët duhet të kenë kabina nën presion (ndarjet e brendshme të pasagjerëve, ku ajri mbahet në presion më të lartë se sa do të ishte normalisht në atë lartësi) në mënyrë që njerëzit të mund të marrin frymë rehat.
Edhe në një vend, presioni i ajrit ndryshon vazhdimisht. Kjo për shkak se Toka vazhdimisht rrotullohet dhe lëviz rreth Diellit, kështu që pjesë të ndryshme po ngrohen me sasi të ndryshme. Kur ajri ftohet dhe bie, ai rrit presionin më afër tokës.
Rajonet me presion të lartë si ky janë të lidhura me mot të mirë. E kundërta ndodh kur ajri ngrohet dhe ngrihet për të krijuar rajone me presion të ulët dhe mot të lagësht.
Si mund ta masim presionin e ajrit?
Imagjinoni se jeni një shpikës dhe detyra juaj është të krijoni një makinë që mund të masë presionin e ajrit. Si do ta bësh? Mendoni për ajrin që ju shtyp dhe shikoni nëse mund të imagjinoni të ndërtoni diçka që do të masë presionin e tij.
Shihni nëse mund të skiconi diçka tani në një copë letër. Këtu është një e dhënë. Imagjinoni që ajri që shtypet poshtë është i përfshirë brenda një tubi gjigant, të padukshëm që shtyp sipërfaqen e Tokës pranë këmbëve tuaja.
Nëse keni imagjinuar diçka paksa si një palë peshore që mund të masë peshën e ajrit në tub, urime! Kjo është pak a shumë zgjidhja. Një pajisje që mund të masë presionin e ajrit (të cilin ne e quajmë barometër) funksionon duke matur se sa ajri po e shtyp atë.
Si të lexoni barometrin dhe çfarë do të thotë kur një barometër rritet ose bie?
Përpara se të lexojmë barometrin duhet të goditet paksa, ndërsa kontrollojmë gjilpërën duhet të trokasim butësisht xhamin dhe duhet të kontrollojmë se në cilën drejtim lëviz gjilpëra.
Ne mund të përcaktojmë rritjen dhe uljen e presionit duke përdorur një barometër dhe nëse gjilpëra nuk lëviz, atëherë barometri qëndron i qëndrueshëm
Barometri është një pajisje që mund të masë presionin e ajrit, barometri në rritje tregon rritjen e presionit të ajrit dhe barometri në rënie tregon uljen e presionit të ajrit.
Llojet e barometrave
Barometri me merkur
Një barometër i merkurit përbëhet nga një tub qelqi, dhe ky tub qelqi është i mbyllur në një skaj dhe ka një rezervuar të hapur të mbushur me merkur në bazë.
Vakuumi do të krijohet në pjesën e sipërme të tubit për shkak të peshës së merkurit, kështu që nëse niveli i merkurit bie në tubin e qelqit, atëherë vakuumi krijohet në pjesën e sipërme. Pra, në thelb një barometër i merkurit funksionon duke balancuar peshën e merkurit në tubin e qelqit mbi peshën e presionit atmosferik.
Niveli i merkurit në tubin e qelqit rritet nëse pesha e merkurit është më e vogël se presioni atmosferik. Niveli i merkurit do të ulet nëse pesha e merkurit është më e madhe se presioni atmosferik.
Niveli i merkurit do të ndryshonte vazhdimisht derisa pesha e merkurit në tub të jetë e barabartë me peshën e ajrit mbi rezervuar. Duke përdorur një vizore ne mund të masim ngritjen dhe rënien e merkurit.
Barometri aneroid
Barometri aneroid mund të konsiderohet një barometër i avancuar sepse nuk ka disavantazhet e një barometri merkuri. Barometri i merkurit është i brishtë dhe nuk do të funksionojë siç duhet nëse shqetësohet nga lëvizja e jashtme.
Barometri aneroid nuk përdor asnjë lëng dhe është me të vërtetë kompakt. Transportueshmëria e barometrit aneroid e bën atë një pajisje të përshtatshme për t’u përdorur në det ose në fushë.
Një barometër aneroid ka një dhomë të mbyllur dhe do të zgjerohej dhe tkurret sipas presionit atmosferik rreth tij. Duke përdorur mjete të caktuara mekanike mund të matim sa zgjerohet dhe tkurret dhoma. Barometri aneroid përbëhet nga një kapsulë e evakuuar me mure fleksibël, ky mur do të devijonte sipas ndryshimeve në presionin atmosferik.
Barometër me bazë uji
Ky lloj barometri ka një enë qelqi me trup të mbyllur dhe do të jetë gjysmë e mbushur me ujë. Një grykë e ngushtë lidhet me trupin nën nivelin e ujit dhe ngrihet mbi nivelin e ujit dhe gryka e ngushtë është e hapur për atmosferën.
Pra, kur presioni i ajrit është më i ulët se sa ishte në kohën e mbylljes së trupit, niveli i ujit në grykë do të rritet mbi nivelin e ujit në trup. Kur presioni i ajrit është i lartë, atëherë niveli i ujit në grykë do të bjerë nën nivelin e ujit në trup.
Cilat janë perdorimet e barometrit?
- Përdoret për të matur motin
- Shkenca dhe industria
- Përdoret në orë dhe smartfonë
- Kjo pajisje mund të përdoret për të kontrolluar lartësinë
- Barometrat aneroid përdoren në instrumente portative
- Barometri aneroid përdoret në lartësimatësit e avionëve
Si funksionojnë barometrat
Barometrat modernë janë plotësisht elektronikë dhe tregojnë leximin e presionit në një ekran LCD. Dy llojet tradicionale të barometrit quhen barometra torricellian dhe aneroid (dial)—dhe ja se si funksionojnë.
Barometrat torricellian (Me merkur)
Lloji më i thjeshtë i barometrit është një tub i gjatë i mbyllur që qëndron me kokë poshtë në një banjë me merkur (një metal i dendur i lëngshëm në temperaturën e dhomës), kështu që lëngu ngrihet pjesërisht lart në tub, paksa si në një termometër me merkur.
Ne përdorim merkur në barometra sepse është më i përshtatshëm se përdorimi i ujit. Uji është më pak i dendur (në fakt më pak i rëndë) se merkuri, kështu që presioni i ajrit do të ngrejë një vëllim të caktuar uji shumë më lart në një tub sesa i njëjti vëllim merkur.
Me fjalë të tjera, nëse përdorni ujë, ju nevojitet një tub vërtet i gjatë dhe barometri juaj do të jetë aq i madh sa të jetë jopraktik. Por nëse përdorni merkur, mund t’ia dilni me një pajisje shumë më të vogël.
Një pajisje si kjo quhet barometër torricellian për matematikanin italian Evangelista Torricelli (1608–1647), një nxënës i Galileos, i cili shpiku instrumentin e parë të këtij lloji në 1643. Ai mori një tub të gjatë qelqi, të mbyllur në njërin skaj, e mbushi me merkur nga një tas, vendosi gishtin mbi skajin e hapur, e ktheu me kokë poshtë dhe e vendosi drejt në tasin me merkur.
Meqenëse ai ishte i kujdesshëm që të mos lejonte asnjë ajër në tub, hapësira që u formua mbi kolonën e merkurit ishte një vakum. Në të vërtetë, kjo ishte hera e parë që dikush kishte prodhuar ndonjëherë një vakum në një laborator (dhe një vakum i bërë në këtë mënyrë quhet vakum Torricellian për nder të shpikësit të tij).
Në nivelin e detit, atmosfera do të shtyjë poshtë një pellg merkuri dhe do ta bëjë atë të ngrihet në një tub në një lartësi prej afërsisht 760 mm (afërsisht 30 in). Ne e quajmë këtë presion të ajrit një atmosferë (1 atm). Ngjituni në një mal dhe merrni me vete barometrin tuaj Torricellian dhe do të zbuloni se presioni bie sa më lart të ngjiteni.
Atmosfera nuk e shtyn më merkurin aq shumë sa që të mos ngrihet aq larg në tub. Ndoshta do të rritet në më shumë se 65 cm (25 in). Presioni në majë të malit Everest është pak më pak se një e treta e presionit normal atmosferik në nivelin e detit (afërsisht 0,3 atm).
Barometrat aneroid
Barometrat torricellian janë të dobishëm dhe të saktë, por merkuri është helmues – dhe askush nuk dëshiron vërtet një liqen të madh merkuri të pjerrët në shtëpinë e tij. Kjo është arsyeja pse shumica e njerëzve që zotërojnë barometra kanë të tillë me numra të lehtë për t’u lexuar, të cilët quhen barometra aneroid.
Në vend që të kenë një pishinë me merkur që atmosfera e shtyn poshtë, ata kanë brenda një kuti metalike të mbyllur dhe të ajrosur. Ndërsa presioni i ajrit rritet ose bie, kutia ose shtypet pak nga brenda ose përkulet nga jashtë.
Një sustë është ngjitur me dinakëri në kuti dhe, ndërsa kutia lëviz brenda dhe jashtë në përgjigje të ndryshimeve në presionin e ajrit, susta zgjerohet ose tkurret dhe lëviz treguesin në numërues. Formuesi është i kalibruar (i shënuar me numra) kështu që ju mund të lexoni presionin e ajrit në çast.
Një barometër aneroid është ndërtuar rreth një kutie të mbyllur (blu, e quajtur ndonjëherë një qelizë aneroide) që zgjerohet ose tkurret me presion në rritje. Ndërsa lëviz, ai tërheq ose shtyn një sustë (të kuqe) dhe një sistem levash (portokalli), duke lëvizur një tregues (të zi) lart ose poshtë numrit (të verdhë).
Barometrat aneroid matin presionin e ajrit kur trokitni faqet e tyre prej xhami. Kur i inspekton për herë të parë, gjilpëra tregon presionin siç ishte kur i shikove për herë të fundit – sado kohë më parë mund të ketë qenë. Jepini gotës një goditje të mprehtë dhe gjilpëra do të hidhet në një pozicion të ri duke treguar presionin ashtu siç është tani.
Mënyra se si lëviz gjilpëra është e rëndësishme. Nëse lëviz në drejtim të akrepave të orës, lart, presioni po rritet kështu që moti ka të ngjarë të bëhet më i nxehtë, më i thatë dhe më i mirë; nëse gjilpëra kthehet në të kundërt të akrepave të orës, presioni po zvogëlohet dhe moti ka të ngjarë të bëhet më i freskët, më i lagësht dhe më i vrant.
Barografi
Presioni i ajrit ndryshon gjatë gjithë kohës. Nëse jeni në biznesin e mbajtjes së të dhënave të motit, nuk dëshironi të vazhdoni të shikoni një barometër dhe të shënoni leximin çdo dy minuta. A nuk do të ishte mirë nëse një makinë mund ta bënte atë punë për ju automatikisht?
Kjo është ajo që quhet një barograf: është një barometër që mban një regjistrim të vazhdueshëm të matjeve të presionit të ajrit. Barografitë e modës së vjetër (si ajo e paraqitur më poshtë) ishin tërësisht mekanike. Ata përdorën barometra aneroid për të matur presionin dhe një levë e thjeshtë regjistroi matjen në një copë letër.
Një mekanizëm i orës bëri që letra e regjistrimit të rrotullohej ngadalë në një daulle, në mënyrë që barografi të mund të mbante një regjistrim për orë ose ditë në të njëjtën kohë. Sot, presioni ka më shumë gjasa të matet në mënyrë dixhitale dhe të regjistrohet nga pajisjet e bazuara në kompjuter.
Barometrat elektronikë
Ne jetojmë në një epokë dixhitale tani dhe barometrat mekanikë, megjithëse janë simpatikë si dekorime muri, janë mjaft të papërshtatshëm dhe të modës së vjetër. Pra, si ta masim presionin e ajrit në botën moderne?
Zakonisht duke përdorur barometra të bazuar në çip që zbulojnë ndryshimet e presionit me sensorë të vegjël gome sintetike. Në thelb, ndërsa presioni i ajrit ndryshon, një membranë e vogël gome përkulet brenda ose jashtë dhe rezistenca e saj elektrike ndryshon në përputhje me rrethanat; matja e rezistencës (me një qark të quajtur urë Wheatstone) jep një matje indirekte të presionit. Sensorët që punojnë në këtë mënyrë njihen si piezoresistive (një koncept i ngjashëm me piezoelektricitetin).
Disa telefona inteligjentë kanë barometra të tillë me çip të integruar, të cilët janë gjerësisht analogë me përshpejtuesit e bazuar në çip që do të gjeni edhe në telefonin tuaj. Të dy janë shembuj të asaj që quhet teknologji MEMS (sisteme mikro elektromekanike), që në thelb do të thotë vetëm çipa që kanë një kombinim të pjesëve të vogla mekanike lëvizëse dhe sensorëve dhe kontrolleve elektronike.
Mund të blini sensorë dixhitalë të presionit dhe temperaturës MEMS për t’u përdorur me mikrokontrolluesit hobiistë si Arduino nga prodhues të tillë si Bosch (shih seksionin për më shumë për referenca).
Njësitë për matjen e presionit të ajrit
Ka shumë njësi të ndryshme që mund të përdorni për matjen e presionit. Historikisht, shkencëtarët e përshkruan presionin e zakonshëm atmosferik si “një atmosferë” dhe thanë se ishte e barabartë me “76cm (760mm) merkur”, ndonjëherë të shkruar 76cmHg ose 760mmHg (sepse Hg është simboli kimik për merkurin).
Ju gjithashtu mund të hasni një njësi të vjetër të quajtur Torr: 1 Torr (i emërtuar për Torricelli) është afërsisht i barabartë me 1mmHg (një lartësi mërkuri prej 1mm) ose 1.33 milibar (një njësi tjetër gjithnjë e më arkaike) – afërsisht një e mija (në fakt 1/760 ) të presionit atmosferik (0,0013 atmosfera).
Në njësitë moderne SI, një atmosferë është e barabartë me 101,325 Pa (pascals) ose 101,325 kilopascals (mijëra pascals ose kPa). Paskalet dhe kilopaskalët janë njësitë e preferuara shkencore për matjen e presionit tani. Ndonjëherë do të shihni matje të shkruara në hPa (hectopascals), ku 1 hectopascal = 100 pascals ose 0,1 kilopascals. Një presion standard atmosferik prej 101,325 Pa është i barabartë me 1013,25 hPa.
Barometrat e vjetër priren të shënohen në njësi më të vjetra perandorake: inç merkur, ndonjëherë të shkurtuar në inHg. Presioni atmosferik në nivelin e detit është afërsisht 30 inHg (dhe ndoshta mund të shihni se gjithçka që po bëjmë këtu është konvertimi i ~ 76 cm ose 760 mm në ~ 30 in), dhe shkalla në një barometër tipik aneroid do të shkojë nga rreth 26-31 inHg.
Shpresoj të keni kuptuar se çfarë është barometri, cilat janë llojet e barometrave dhe si funksionojnë secilat prej tyre.
