Рассказать друзьям
Неудачное 27 августа 2010

Барометр из бутылки

В сегодняшнем эксперименте мы попробуем сделать барометр из обычной стеклянной бутылки. Руководства по его изготовлению в большом количестве присутствуют на различных сайтах (причем однотипные, то есть, скорее всего, бездумно скопированные друг у друга). Например:

http://www.freeseller.ru/samsad/dachasamodel/1112-samodelnyjj-barometr-iz-butylki.html

http://how-make.ru/publ/4-1-0-66

Принцип работы такого барометра довольно прост: внутри бутылки сохраняется объем воздуха при фиксированном давлении. Налитая жидкость играет роль подвижного поршня между этим объемом воздуха и внешней атмосферой. Если внешнее (атмосферное) давление будет изменяться, то и уровень жидкости в трубке тоже будет двигаться. Так, при повышении давления уровень столбика будет опускаться, при понижении давления – подниматься.

Попробуем сделать барометр. Для этого нам понадобятся: стеклянная бутылка (0.5 литра), питьевая соломинка, изолента. С помощью изоленты делаем на соломинке пробку, которая будет плотно входить в горлышко бутылки (можно взять и обычную пробку, у меня такой под рукой не оказалось). После того, как в бутылку налита жидкость и вставлена соломинка, внутренний объем воздуха необходимо герметизировать. Можно сделать это, например, залив горлышко клеем “Момент” (во время его высыхания не допускайте перепадов температуры, иначе клей будет вздуваться пузырями из-за выходящего воздуха).

После того, как все высохнет, барометр готов к работе. Здесь мы обнаруживаем неприятную особенность: он имеет высокую чувствительность, причем не только к давлению, но и к температуре. В итоге воздух либо входит внутрь бутылки, либо, наоборот, вода выливается наружу. Таким образом, использовать такой барометр по своему прямому назначению крайне затруднительно.

В доказательство проведем некоторые расчеты “на пальцах”:

Атмосферное давление изменяется примерно на 20 мм. рт. столба от нормального. Таким образом, относительное изменение давления:

delta_P / P = 20 / 760 = 0.0263

Это изменение приводит к такому же относительному изменению объема воздуха, находящегося в бутылке. Будем считать, что бутылка заполнена наполовину, т.е. V = 250 мл. Тогда

delta_V = V * 0.0263 = 6.58 мл = 6580 мм3

В то же время, объем соломинки (диаметр 2 мм, длина 20 см = 200 мм):

Vсол = 3.14*1*200 = 630 мм3

Видно, что объема соломинки заведомо не хватает, чтобы вместить всю ту жидкость, которая будет подниматься или опускаться. Такая же проблема наблюдается и при изменении температуры. Даже если температура изменится всего на 5 градусов, относительное изменение составит:

delta_T / T = 5 / 270 = 0.019

что сравнимо по эффекту с изменением давления.

Выводы:

Необходимо держать такой барометр в помещении с постоянной температурой (можно в холодильнике, но там запотевает стекло, и смотреть уровень жидкости затруднительно).

Необходимо использовать трубку большего диаметра.

При соблюдении этих условий можно рассчитывать на работоспособность данного устройства.

Видео

Комментарии ( 6 )
  • GEO 27 августа 2010, 23:09
    HY, A.!
    Опыт поучительный. То, что прибор получился чувствительный – это плюс. И надо это использовать сполна.
    Лучше прозрачную трубочку обернуть раз 10 вокруг бутылки и меняя глубину установки пробки в горлышке отрегулировать положение воды так, чтобы она была на 5–м кольце (оно будет считаться нулевым, исходным). Чем тоньше трубочка, тем больше витков можно сделать, тем точнее прибор для достаточно больших колбаний давления. Шкала, понятное дело, – круговая
    Но надо не забыть учесть колебания температуры воздуха! – для чего нужен термометр и простейшие вычисления.
    Прибор годится для слежения за атм. давлением (но нужен термометр!) или наоборот – измерять температуру, – но, ясен пень, нуже барометр (для минус. темп–р можно взять ВМЕСТО ВОДЫ спирт! – ещё одно преимущество для некоторых двуногих безрогих).
    ВОПРОС: как обойтись для измерения давления без термометра, а для измерения Т–ры – без барометра?
    Конечно, нетрудно из такой же трубочки сделать спиртовый термометр и поместить его на той же бутылке. Но более красиво и элегантно – предложить простое устройство, которое без вычислений бы автоматически учесть температурное расширение воздуха. Это задача на смекалку... и техническое творчество. GOOD LUCK!
  • 0lympian 29 августа 2010, 18:42
    Вспоминается Перельман с рассказом о кипячении термометра smile
  • Administrator 7 октября 2010, 19:22
    Geo, а барометр, который смог бы компенсировать тепловое расширение – вообще реально сделать? shock
  • 0lympian 7 октября 2010, 22:35
    Продумать до конца не получилось, надо бы эксперимент поставить. Идея такая: поставить 2 перевернутых емкости с жидкостью и сообщающимся объемом воздуха, одна в 2/3 раза больше другой. Таким образом уровень в меньшей должен быть термостатичен (по идее)
  • Administrator 11 октября 2010, 10:38
    0lympian, вашу мысль не осилил... Можете хотя бы нарисовать, как это выглядит? И где, кстати, выход в атмосферу?
  • Наталия 15 ноября 2010, 17:59
    СПАСИБО БОЛЬШОЕ!!!!!!!!!!!!!!!!!
    smile)))555+++
Ваш комментарий
 
Кому:
Ваше имя:
Ваш e-mail:
Комментарий:
 
  гостевые комментарии проверяются модератором