Барометры

Когда училась на географическом факультете, то сначала нас учили пользоваться этим прибором. Со временем уже мы передавали свой опыт младшекурсникам. Есть несколько разновидностей этого прибора, и все они просты в использовании. Я думаю, что даже школьника можно научить измерять атмосферное давление им. Что это за прибор такой загадочный?

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления

Ответом на данный вопрос будет «б)барометр».

Людям еще с давних времен был нужен прибор, который сможет измерять атмосферное давление на окружающие предметы и на людей. Его пытались сконструировать. Так, в ХVІІ веке итальянский ученый Э. Торричелли сделал первый в мире барометр. Конечно, на то время он был примитивным и нелепо выглядел. В основе была стеклянная трубка с отметками, которая была заполнена ртутью. В момент разработки ртуть была на отметке 760 мм, поэтому мы и считаем это нормальным давлением (или началом отсчёта). Если столбик ртути поднимается – это повышенное давление, опускается – пониженное.

В ХІХ веке французский инженер Л.Види смог сделать упрощенную и ускоренную версию – барометр-анероид.

Виды барометров

В наше время много различных видов барометров, потому я Вам расскажу о принципе их работы. Хочу выделить более практичные и удобные в использовании.

  • ртутный барометр – стеклянный сосуд соединен со стеклянной трубкой (90 см длинной). На ртуть действует под давлением воздух и поднимает или опускает поплавок, который останавливается возле отметки. Такие приборы непрактичные, громадные, а главное — с ядовитой ртутью;
  • жидкостные барометры – принцип его работы такой же, как и у ртутного. Только в средине не ртуть, а специальная жидкость. Такой прибор безопасный, но непрактичный в использовании;
  • барометр-анероид – по внешнему виду похож на компас. В средине металлической коробки есть стрелка. На прибор действует воздух, и стенки коробки сжимаются или разжимаются. Рычажок начинает двигать стрелку в разные стороны. Они маленькие, без жидкости, практичны и удобны в использовании. Можно использовать настенный вариант;
  • электронный (цифровой) – на жидкокристаллический экран подается информация с микропроцессора. Маленький, удобный и практичный.

Барометр — это универсальный и практичный прибор для измерения атмосферного давления.

О различии слов и понятий я уже однажды писал, но повторить лишним не будет, так как для многих это неясно. Слова — единицы языка, и их значение задается языком, мы же усваиваем и используем готовое, как правило не задумываясь. Удобный и испытанный инструмент, не идеальный, но приемлемый для решения повседневных задач. Только вот когда речь заходит о мировоззренческих вопросах, или разбирается теория, или мы пытаемся рефлексировать по поводу основ религии и культуры, без понятий не обойтись. Понятие есть слово с вложенным (произвольно вложенным) значением. Чаще всего это слово языка, которому дано строго определенное в данной системе значение, либо сильно скорректировано и уточнено привычное значение (одно из нескольких, если слово многозначно). Каждый философ использует многочисленные понятия — и должен определять каждое, или отсылать к чужому определению. За пределами философии необходимости определять каждое слово нет, но некоторые слова определять совершенно необходимо, хотите вы того или нет. Иначе разговор теряет смысл. Определять нужно ключевые слова с неясным значением. В тех случаях, когда смысл утрачен, когда смысл сильно смещен и особенно тогда, когда слово употребляется в другом значении, чем это привычно всем. Относительные понятия типа «сверхъестественное» при том, что в целом их значение ясно, тоже нуждаются в определении. Для чего же даются определения?
Первичная задача определения — дать понять собеседнику и другим слушателям/читателям о чем вообще идет речь, что ты имеешь в виду. Не ждите, пока от вас будут требовать определения, если только не желаете быть непонятыми. Это нужно прежде всего вам чтобы ваши слова не были превратно истолкованы. Ну а уж о том, чтобы вас поняли, без определений можно просто забыть. Всё это только в ситуации содержательного теоретического разговора, разумеется, не для усложнения простого вопроса, а для прояснения сложного вопроса. Зачастую простота мнимая и разбор определений быстро вскрывает фальшь. Понятие, будучи усвоенным, создает общее поле диалога, от него можно отталкиваться, как от льдины при переправе через реку. Но понятие можно усвоить — хотя бы временно — только получив определение. Иванов_петров недавно написал пост, в котором заявил, что дать определение — итог большой работы, оно должно даваться после, в конце. Это как бы некий творческий продукт, почти изобретение. Категорически не согласен! Такое определение есть вывод из исследования, или завершение диалога. Но это не мешает дать рабочее определение в начале. Пусть оно несовершенно (точнее, они — понятие ведь не одно), но без них диалога не будет. Первичное определение может быть качественным в случае, если человек до этого много обдумывал тему, тем более обсуждал её с другими. В качестве основы может быть взято чужое определение или вообще скопировано. в последнем случае определение должно быть осмыслено и продумано, стать своим.
Определение создает первичный контекст слову (понятию). Слово со смещенным значением определяется заново, по тому же принципу, что и понятие. Порой говорят, что нельзя понять, что вложено в понятие, не усвоив всю систему, которая раскрывается перед тобой. Всё обстоит ровно наоборот. Только определение понятий открывает путь к пониманию системы в целом. Раределение создает мост между понятным и непонятным. Слово, по поводу которого я испытывал недоумение, становится не только своим в смысле знакомым, а удобным для использования. Понятие уподобляется обычному слову и становится из стены, мешающей пониманию другого в способ понимания другого — там, где его смыслы уникальны. Но нельзя же давать определения до бесконечности? Разумеется. В нефилософском, пусть и мировоззренческом разговоре, понятий немного, и их-то и нужно определять. В философском диалоге понятий больше, а процедура работы с ними та же самая. Может возникнуть иллюзия бесконечного вопрошания, когда запрашиваешь определения слова/понятия из даваемого определения, которое неясно. Не для придирки к словам, а чтобы определение работало. Проще всего сделать вид, что всё в порядке, но для диалога лучше указать на изъян определения. Такая «цепочка» может тянуться долго. И виноват не спрашивающий (если только он не софист), а дающий неверное определение.
Суть определения состоит в конкретизации значения слова-понятия. Непонятное нужно объяснить через понятное. Это икс математической формулы, искомое. Чтобы понять, что подразумевается опд понятием, используемые слова должны быть максимально ясны. Недостаточно просто дать определение, нужно дать работающее определение, объясняющее определение. Если старается объясняющий — у спрашивающего вопросы после получения определения обычно отпадают. Если непонятное определили через непонятное — проблема не только не исчезла, она усугубилась, так как нельзя допустить псевдопонимания. Чтобы избежать недоразумений, достаочно использовать привычные слова. Либо пояснить в дополняющей фразе недостаточно ясное слово определения. И уж совсем здорово сопроводить определение наглядным примером. Все старания — для вашего собеседника, а я надеюсь, вы его уважаете. Не уважаете его — вспомните, что вас могут читать (и читают) другие, стоит разъяснить хотя бы для них. Но не думайте, что любой набор ясных слов может служить удовлетворительным определением. Разберу несколько типмчных ошибок. Люди далают их, а потом возмущаются, что вы «не засчитали» их определение. Это и правда выглядит как высокомерное пренебрежение, даже издевательтсво. Но как иначе указать на ошибку? Виноват всё же тот, кто ошибается, а не тот, кто ловит на ошибке, только бы это делалось вежливо.
Первое, что стоит запомнить — определением не является перечисление ряда аналогичных вещей или явлений. Хоть сто вещей перечислите — это не имеет никакого отношения к определению. А ведь такие «определения» зачастую можно вычитать даже в солидных академических энциклопедиях. С такими «определеними» и спорить невозможно, потому, что они попросту определениями не являются. К примеру, как если я попрошу некоего моряка — человека, хорошо знакомого с рыбой, определить, что такое рыба, а он мне начнет перечислять: семга, ставрида, сельдь, горбуша…как — вы ещё не поняли, что такое рыба? Но это не худший случай. Худшее — это когда вы даете нормальное, правильное определение, а вам в ответ — я не понимаю, это слишком абстрактно, акркчислите, о чем вы говорите. Перечисление примеров может быть полезно — но лишь в качестве иллюстративного материала для определения, но не его замены. Откуда же идет такая ошибка? Из другой ошибки, зафиксированной в старых учебниках логики, когда определение дается через родовую принадлежность.
В 18-19 веках человечество было охвачено манией классификаторства, и этот классификаторский зуд ещё не до конца изжит ни в науке, ни в обыденном сознании. Человеку кажется, что понять, определить — значит отнести к какому-то классу или подклассу. На самом же деле классификация удобна, но ничего не объясняет. Не только отдельные люди, целые «науки» базируются на классификации — психология, к примеру. Классификация без понимания есть детская игра в кубики. Это предпосылка науки и понимания, не более того. Именно так биология началась (!) с классификации. Собственно наука начинается там, где классификация заканчивается. Определять что-либо в разговоре через род хорошо, если говорится об уже изученных и не подлежащих спору вещах (та же классификация животных видов). Тот, кто определяет понятие через «род» — попросту уходит от определения, подменяет определение. Это уже нечто иное, не определение, даже если по содержанию сказанное верно. Определение всегда объясняет слово, делает его значимым. Это не так сложно делать, если выработать соответствующий навык. Если вы хотите заниматься философией или даже уяснить для себя сложную мировоззренческую проблему — советую научиться давать определения. Так, чтобы они проясняли понятие и для вас и для другого.
В заключение замечу банальную вещь, которую многие опять-же игнорируют. Определение слова (понятия) не имеет ничего общего с определением явления, на которое это слово указывает или может указывать. Понятие не «выражает» феномен реальности, а отсылает к нему либо к его свойствам. Понятие может быть и чисто служебным и ни к чему не отсылать — таковы абстрактные понятия (аналог — число). Надеюсь, мой краткий очерк хоть немного помог вам разобраться в достаточно запутанной проблеме словесного плетения и слегка вооружил для серьёзных разговоров. Ведь не все честно пользуются своими навыками, и нам приходится как бы «защищаться», расплетая слова и разгадывая скрытый подвох.

История изобретения барометра.

Впервые идею создания барометра предложил Галилей (1564-1642), а осуществили ее его знаменитые ученики в 1643 г. — Эванджелисто Торричелли и Вивиани («Трубка Торричелли»).
Имя Торричелли (1608-1647) навсегда вошло в историю естественных наук как имя человека впервые доказавшего существование атмосферного давления и получившего «торричеллеву пустоту».
Весьма поучительна история атмосферного давления. В 1595 г. к Галилею обратились с просьбой объяснить, почему насосы не поднимают воду с глубины, превышающей 10 м. Галилей привлек к объяснению гипотезу, которая утвердилась со времен Аристотеля: природа боится пустоты.
Боязнью пустоты объясняли множество физических явлений. Прежде всего сам факт механического движения. Согласно Аристотелю, Вселенная заполнена материей, и если какое-либо тело перемещается, в то место, где оно только что было, устремится материя. Стрела, выпущенная из лука, летит потому, что ее толкает воздух, устремляющийся в образующуюся сзади пустоту.

Боязнью пустоты объясняли всасывание, прилипание двух гладко отшлифованных пластинок, явление сцепления, поднятие воды в насосах.
Галилей не нашел ответа на вопрос и отделался шуткой: очевидно, природа боится пустоты до высоты 10 м. Фактом, установленным практикой, была поставлена проблема. Галилей искал решение сам и привлек к ней своих учеников Эванжелиста Торричелли (1608 — 1647) и Винченцо Вивиани (1622 — 1703). Торричелли пришла мысль исследовать, до какой высоты будет «бояться пустоты» ртуть. В 1644 г. он предложил Вивиани выполнить тот классический опыт, который около 300 лет повторяется в школах всего мира. Стеклянная трубка длиной около метра была наполнена ртутью. Открытый конец был закрыт пальцем, трубку опустили в сосуд с ртутью и предоставили ей, возможность опускаться. Столб остановился на высоте 760 мм. С этого момента ведет свое начало понятие нормального атмосферного давления. День, когда Торричелли и Вивиани проводили опыт, был ясный, солнечный, давление было точно равно 760 мм рт. ст.
Ученые вели тщательное наблюдение за уровнем ртути трубке. Оказалось, что он изменяется. Торричелли впервые нашел правильное объяснение причины этого явления: атмосфера давит на поверхность ртути в сосуде; давление столба ртути уравновешивает атмосферное давление. Последнее может изменяться. Мысль о том, что атмосфера должна оказывать давление, имела прочное основание. Галилей убедительно доказал, что воздух весом. Схема его опыта, вошедшего в число великих экспериментов в физике, изображена на рисунке 2. В сосуд А накачивали насосом воздух, после чего сосуд A взвешивали. Затем его соединяли кожаной трубкой с сосудом В, наполненным водой. При открывании крана К сжатый воздух вытеснял часть воды, которую Галилей взвешивал. Затем он снова определял массу сосуда А (в нем устанавливалось атмосферное давление).
Путем взвешивания сосуда А определяли массу накаченного воздуха. Вычислив отношение массы воздуха к массе вытесненной им воды, Галилей нашел, что плотность воздуха составляет около 1/400 плотности воды. Учитывая несовершенство установки Галилея, результат следует считать относительно точным: по порядку величины он совпадает с современным (1/700).
Однако Галилей все же не связал факт весомости воздуха с идеей атмосферного давления.
Торричелли писал в 1644 г.: «Мы погружены на дно безбрежного моря воздушной стихии, которая, как известно из неоспоримых опытов, имеет вес, причем он наибольший вблизи поверхности Земли, где он составляет одну четырехсотую часть веса воды».

Опыты Торричелли и Вивиани оказались недостаточными для разрушения догмы о боязни пустоты. Укоренившиеся представления, поддерживаемые большим авторитетом, не сразу сдают позиции.
Решающими были опыты гениального французского ученого Блеза Паскаля (1623 — 1662). Когда известие об опытах итальянских физиков достигло Франции, Паскаль занялся их повторением. Для опытов с водой он брал трубки длиной более 10 м. В процессе исследований ему пришла мысль поставить experimenti crucis (решающий эксперимент), Если действительно атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости в трубке, то высота этого столба должна быть различной на различных расстояниях от поверхности Земли.

Паскаль был слабого здоровья и попросил произвести опыт своего шурина Перье на вершине горы Пюи-де Дом. Опыт сразу же подтвердил предсказанное Паскалем: «Это доставило нам,- писал Перье,- немалое удовольствие, так как мы увидели, что высота ртутного столба уменьшалась вместе с увеличением высоты места».
Чтобы утвердить представление об атмосферном давлении, Паскаль придумал еще один убедительный опыт. Трубка была сделана в виде, изображенном на рисунке 3. Части ab и cd имели длину около метра. Отверстие закрыва. пальцем, трубка наполнялась ртутью; затем трубку опрокидывали и погружали в сосуд со ртутью концом a. Если открыть только конец a, то ртуть в cd и аЬ опускается и останавливается на одном уровне, как в сообщающихся сосудах. Палец, закрывающий отверстие b, присасывается под действием атмосферного давления, что физически ощутимо!). Если его отнять, то ртуть уходит из сb и устанавливается в cd на высоте, соответствующей атмосферному давлению.
Этот опыт незаслуженно забыт. О нем следовало бы рассказывать школьникам.

Несмотря на простоту и убедительность описанных опытов, для окончательного изгнания «боязни пустоты» не хватало еще одного существенного элемента. В закрытом конце барометрической трубки при опускании ртути образуется вакуум — «торричеллива пустота». Было резонно считать, что эта пустота как раз и обладает свойствами удерживать столбик жидкости. Последний тянется в пустоту, сила этого стремления изменяется возможно от каких-то еще, не известных факторов. Таковы были основы умозаключений сторонников horror vacui (боязни пустоты). Разбить эту аргументацию могли только опыты с вакуумом. Нужно было получить «торрияелливу пустоту» каким-то другим путем и показать, что она не имеет приписываемых ей свойств. Это было сделано Герике. Отто фон Герике (1602-1686) — гениальный физик-экспериментатор родился в Магдебурге, в знатной семье. Он изучал скачала право, затем обратился к физике, математике и инженерным проблемам. О степени его авторитета как инженера говорит тот факт, что ему поручали руководство строительством укреплений е различных городах Германии; в то время это было главной задачей техники. В период 1635 — 1645 гг. Герике занимался административной и политической деятельностью, оставлявшей достаточно времени для научной работы. Начало его замечательным экспериментам было положено изобретением вакуумного насоса (его называли воздушным насосом). Принцип действия наcoca изображен на рисунке 4. Поучителен путь к изобретению. Вначале мысль была такая. Если хорошо просмоленную бочку наполнить водой, а затем насосом выкачать ее то в бочке должен быть вакуум. Однако опыты не дали результата. Герике догадался, что неудача была следствием пористости дерева, и решил заменить бочку медным шаром. Первый опыт откачивания воды кончился тем, что медный шар внезапно лопнул с громким треском. Герике догадался о причине: на шаре было плоское место. Совершенно круглый шар выдержал атмосферное давление. Существование и сила атмосферного давления стали уже очевидными после первого опыта, когда Герике открыл кран A у откаченного шара R: воздух со свистом врывался в сосуд, руку над краном нельзя было держать, ибо ее притягивало с опасной силой. Пользуясь насосом, Герике получил возможность значительно точнее взвесить воздух нежели Галилей. Для этого достаточно, было сравнить вес сосуда с воздухом и эвакуированного. В процессе этих опытов Герике сделал важное открытие. Он показал, что в воздухе на тела действует архимедова подъемная сила. По существу это было обобщение закона Архимеда, и оно вошло в систему точных физических представлений. Далее Гернке теоретизирует. Если атмосферное давление уравновешивает давление водяного столба высотой 10 м, то можно вычислить давление любого цилиндрического столба воздуха. Он задает диаметр цилиндра и путем вычислений находит давление воздуха. Нужно теперь на опыте показать, что это давление огромно. Герике изготовил два медных полушария. Одно из них было снабжено краном для откачки воздуха. Между полушариями прокладывалось кожаное кольцо, хорошо пропитанное воском и растительным маслом, так что оно нэ пропускало воздух. Опыт показал, что после откачивания только 16 лошадей могли разорвать полушария. После этих опытоа представление об атмосферном давлении стало общепринятым. Однако природа атмосферного давления была не известна. В настоящее время, когда мы четко представляем себе Землю вместе с атмосферой, нелегко представить себе сложность проблемы для того времени. Газовые законы еще не открыты, состав воздуха не известен, закон всемирного тяготения появится только через 50 лет. Тем не менее Герике нашел решение. В сочинении «О пустом пространстве» он писал: «Некоторые ученые считают причиной его (атмосферного давления.- В, Д.) доходящие до нас со всех сторон лучи звезд. Но если бы. это было так, то земной шар должен был бы тоже испытывать это Давление и оказывать ему сопротивление. Однако, когда два тела давят друг на друга, то помещенный между ними предмет испытывает с обеих сторон одинаковое давление. Отсюда с необходимостью следует, что верхние слои атмосферы испытывали бы такое же давление, как и нижние части ее, а это отвергается опытами». Герике проделал в доказательство простой и в высшей степени остроумный эксперимент. Он закрывал кран стеклянного сосуда и поднимался с ним на вершину башни. Открывал кран и наблюдал, что воздух выходит из сосуда. Затем кран снова закрывал и опускался с сосудом к подножью: здесь при открытом кране воздух, наоборот, входил в сосуд. Обобщая опытные факты, Герике заключил: «Так как нижние слои воздуха сжимаются сильнее, чем верхние,- причем эта разница наблюдается не только на высоких горах, но и на башнях,- то отсюда следует, что воздух простирается недалеко от Земли и что высота его, по сравнению с огромными расстояниями до звезд, ничтожна». Особое значение имело изобретение Герике водяного барометра. Казалось бы, простая мысль: воспользоваться устройством Паскаля, который экспериментировал с длинными трубками, наполненными водой. В трубке при опускании воды так еже образуется «торричеллива пустота», как и в опытах со ртутью,- тот же барометр Торричелли и Вивиани, только увеличенных размеров. Однако мысль Герике шла обратным путем. Пытаясь найти дополнительные аргументы против horror vacui, он начал впускать в эвакуированный сосуд воду из чана и поднимал сосуд. Если бы поднятие жидкости объяснялось боязнью пустоты, рассуждал Герике, то вода должна следовать за сосудом до какой угодно высоты. Когда длина трубки, соединяющей сосуд с чаном достигла 10 м, вода, естественно, только доходила до сосуда. Эти опыты привели к конструкции водяного барометра: деревянная фигурка, плавающая на поверхности воды в верхней эвакуированной части трубы, указывала на величину атмосферного давления. Наблюдения показали, что это давление изменяется. Герике впервые связал этот факт с метеорологическими явлениями. «Изменение уровня воды,- писал Герике, — является вернейшим доказательством того, что не только подъем ее, но и колебания ее высоты зависят от некоторой внешней причины. Таким образом, высота водяного столба зависит не от испытываемой природой боязнью перед пустым пространством, а отравновесия между давлением водяного столба и атмосферным давлением». Так было преодолено почти тысячелетнее заблуждение. Герике одновременно открыл возможность научных предсказаний погоды. Герике произвел множество опытов в вакууме. Ему принадлежат широко известные демонстрации под колоколом воздушного насоса. Прежде всего это замирание звука звонка — опыт, впервые показавший, что звук распространяется только в веществе. В то же время Герике показал, что свет распространяется в вакууме так же, как в воздухе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *