Привіт, друзі!
Сьогодні я розповім вам, як зробити барометр власними руками. Виготовити його нескладно, часу буде потрібно трохи, екзотичних матеріалів теж не буде потрібно. Читає цю статтю татам - раджу залучити до виготовлення своє чадо - дитина буде захоплений не тільки на час виготовлення, а й ще кілька днів по тому, коли буде ледь прокинувшись бігти дивитися на показання власноручно виготовленого барометра і передбачати вам погоду на майбутній день. Коротше кажучи, виготовлення барометра з підручних засобів - дуже непоганий варіант реалізації домашнього експерименту для допитливого дитини. Якщо хочете познайомитися з історією походження барометра, його типами і принципом роботи - загляньте в мою попередню теоретичну статтю про барометр .
Отже, приступимо. До слова сказати, своїми руками можна зробити різні барометри. Але сьогодні ми з вами розглянемо, як виготовити рідинний барометр. Для цього нам буде потрібно посудину, пробка і трубочка. Ну і трохи допоміжних матеріалів на зразок скотча, клею, пластиліну і барвника.
Як судини найкраще використовувати скляну прозору пляшку. Пластикова не підійде, тому що ємність повинна бути жорсткою, щоб протистояти атмосферному тиску не деформуючись.
Пробка може бути будь-яка забезпечує герметичність. Підійде як готова, так і саморобна, наприклад, з згорнутої в рулон ізоляційної стрічки.
Як трубочки я взяв шматок медичної крапельниці. Трубка повинна бути досить довга або широка (чому - поясню пізніше). Коктейльна, наприклад, не годиться, вона вузька і коротка.
Готуємо розчин, який буде служити нам індикатором атмосферного тиску. Можна використовувати просту воду, але за прозорою рідиною спостерігати не дуже зручно. Тому я в воду додав трохи перманганату калію (марганцівки). Можна використовувати також харчові барвники.
Наливаємо розчин в пляшку приблизно наполовину.
Тепер виготовляємо вузол індикатора. Його роль виконує прозора трубка довжиною бажано не менше метра. Чому не можна брати коротку трубку? Пояснимо це розрахунками. Припустимо, що ми хочемо, щоб наш барометр добре фіксував зміна атмосферного тиску в межах 40 мм ртутного стовпа - від 740 до 780 мм. У цьому випадку величина відносного зміни атмосферного тиску складе:
ΔP = (P2-P1) / P1 ΔP = (780-740) /740=0.054
У такому ж співвідношенні зміниться і обсяг повітря в нашому посудині. Якщо в посудині об'ємом 500 мл 250 мл повітря, то при змінах атмосферного тиску обсяг повітря може змінитися на 13.5 мл:
ΔV = 250 мл * 0.054 = 13.5 мл
І ця зміна обсягу повітря (а отже і рідини) повинна компенсувати трубка. Обсяг коктейльної трубочки, наприклад, дорівнює:
V = πR2H Vсоломінкі = 3.14 * 1 mm2 * 200 mm = 628 mm3 або 0.628 мл
Як бачимо, коктейльна соломинка ніяк не здатна компенсувати зміни атмосферного тиску. У разі її використання ви зіткнетеся або з витіканням зайвої рідини, або попаданням повітря із зовнішнього середовища всередину судини. По-хорошому, щоб наш барометр успішно працював при змінах атмосферного тиску нам потрібна трубка довжиною:
H = V / πR2 Hтрубкі = 13500 mm3 / 3.14 * 1 mm2 = 4299 mm або 4.3 m
при внутрішньому діаметрі трубки 2 мм.
У мене такої трубки під рукою не виявилося. Я взяв відрізок трубки від крапельниці завдовжки близько метра. Для моїх експериментів цього виявилося достатньо.
Далі потрібно виконати в пробці отвір і вставити в нього трубку таким чином, щоб при вставлянні пробки в пляшку трубка практично діставала до дна посудини.
В принципі, барометр готовий. Як бачите, виготовити барометр своїми руками не складно, але потрібно акуратність. Найголовніше - це забезпечити герметичність посудини. Необхідно, щоб атмосфера повідомлялася з вмістом посудини тільки через трубку і ні в якому разі через нещільно вставлену пробку або зазори між пробкою і трубкою. В цьому випадку барометр працювати не буде! Щоб уникнути цього, я промазав стики трубки і пробки, а також пробки і шийки пляшки клеєм - пластилін не підійшов, тому що не забезпечував належної герметичності.
Щоб не споруджувати держатель для трубки, я обмотав трубку навколо пляшкового горлечка і закріпив скотчем.
Тепер необхідно виставити рівень рідини в трубці. З прогнозу погоди я знав, що на день виготовлення барометра атмосферний тиск в моєму місті було 760 мм рт. ст. Отже, рівень рідини мені потрібно було встановити десь в районі середини трубки. Оскільки поточний рівень був на самому початку трубки, мені треба було підвищити тиск в посудині так, щоб рівень рідини піднявся до середини трубки. Для цього я шприцом через пробку кілька разів ввів в пляшку повітря.
Можна було і не користуватися шприцом, а вдути трохи повітря в пляшку прямо через трубку, але шприцом було точніше.
Все, можна приступати до спостережень! Якщо атмосферний тиск підвищується, рівень рідини в трубці падає. А якщо знижується, то рівень рідини піднімається. З огляду на це можна отградуировать ваш прилад, тобто нанести на нього шкалу.
У процесі спостереження будьте готові до значного впливу на показання навколишньої температури. Найменше підвищення температури (навіть якщо обхопити пляшку руками на кілька секунд) призводить до зміни тиску всередині пляшки і, отже, рівнем рідини в трубці. Тому вимірювання для більшої точності бажано проводити при постійній температурі.
Як бачите, складного нічого немає. Досить швидко можна виготовити власними руками цілком працездатний прилад.
Весь обсяг операцій зводиться до наступного:
- заповнити посудину наполовину індикаторної рідиною;
- пропустити через пробку судини трубку, забезпечивши герметичність стиків клеєм або герметиком;
- виставити робочий рівень рідини в трубці.
Бажаю удачі у виготовленні барометра!
PS Ви також можете почитати про те, як зробити барометр з соснової шишки .
Чому не можна брати коротку трубку?
