บารอมิเตอร์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
แอนิรอยด์บารอมิเตอร์ แบบใหม่

บารอมิเตอร์ คือ เครื่องมือตรวจวัด ความดันบรรยากาศ

สำหรับวัดค่า ความกดดัน ที่เกิดจากแรงดันของอากาศ โดยใช้ ของเหลวหรือวัสดุแข็ง ที่สัมผัสโดยตรงกับอากาศ แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงความกดดัน สามารถนำไปทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในช่วงเวลาสั้นๆ การวัดความกดดันอากาศหลายจุด นำมาประมวลผลภายใน การวิเคราะห์อากาศพื้นผิว (surface weather analysis) เพื่อช่วยค้นหา ร่องความกดอากาศ (surface troughs), ระบบความกดอากาศสูง (high pressure systems), และ เส้นความกดอากาศเท่า (frontal boundaries)

ค้นพบหลักการและประดิษฐ์โดย เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี

หลักการ[แก้]

หลักการคือ อากาศมีความดันในทุกทิศทาง ความดันอากาศจะทำให้เกิด แรงดัน ที่ผลักวัสดุ เช่น น้ำ, ปรอท หรือ สปริง ทำให้ระดับของเหลวหรือเข็มชี้เลื่อนที่ไป และสามารถอ่านค่าได้โดยเทียบกับ สเกล

  • ถ้านำหลักการนี้ไปใช้วัดความดันอากาศ ในแต่ละช่วงวัน จะพบว่า แต่ละช่วงวัน ความดันอากาศไม่เท่ากัน
  • ถ้านำหลักการนี้ไปใช้วัดความดันอากาศ ในแต่ละระดับความสูงต่างๆกัน จะพบว่า ยิ่งสูงจากพื้นโลก ความดันอากาศยิ่งน้อยลง (ระดับของเหลวในท่อต่ำลง)


ประเภทต่างๆ[แก้]

บารอมิเตอร์แบบอ่างของเหลว[แก้]

บารอมิเตอร์แบบเกอเทอ

บารอมิเตอร์แบบอ่างของเหลว หรือ บารอมิเตอร์อย่างง่าย มีหลักการคือ

  1. อากาศมีแรงดันทุกทิศทาง (ซึ่งถ้าอากาศมีความดันมากก็จะมีแรงดันมาก) และแรงดันของอากาศจะกดลงบนผิวหน้าของของเหลว เช่น น้ำ หรือ ปรอท
  2. ปกติถ้ามีท่อบรรจุของเหลวโดยปลายท่อทั้งสองข้างเป็นปลายเปิด
    • เนื่องจากอากาศที่สัมผัสผิวของเหลวในท่อทั้งสองข้างมาจากแหล่งเดียวกัน มีแรงดัน(และความดัน)เท่ากัน

จึงทำให้ระดับของเหลวทั้งสองข้างเท่ากันเสมอ ไม่ว่าจะเอียงท่ออย่างไรก็ตาม (หลักการนี้นำไปใช้กับการคานวัดระดับสำหรับวัดระดับสิ่งก่อสร้างให้สูงเท่ากัน)

  1. ถ้าปลายท่อข้างหนึ่งเป็นสุญญากาศ (ไม่มีแรงดันจากอากาศ) ขณะที่ปลายท่ออีกข้างหนึ่งสัมผัสอากาศ (สัมผัสแรงดันจากอากาศภายนอก)
    • เมื่อยกปลายท่อข้างปิดให้สูงขึ้น (หรือเมื่อยกลูกสูบขึ้น) แรงดันจากอากาศจะดันระดับของเหลวในปลายข้างเปิดลงไป ซึ่งส่งผลให้ยกระดับของเหลวในปลายข้างปิดให้สูงขึ้น เป็นการพิสูจน์ว่า อากาศมีแรงกดดัน
    • (แต่กรณีตรงข้าม ถ้าเลื่อนปลายท่อข้างปิดให้ต่ำลง แล้วระดับของเหลวในปลายข้างเปิดกลับสูงขึ้น ขั้นตอนนี้เป็นแรงต้านจากแรงดันของของเหลวที่กระทำกับวัสดุที่อุดท่อ)
  2. ถ้ายกปลายท่อให้สูงขึ้นไปอีกถึงระดับความสูงหนึ่ง แม้ว่าอากาศมีแรงดัน แต่แรงดัน(ความดัน)ของอากาศมีขีดจำกัด
    • เมื่อถึงระดับความสูงหนึ่ง แรงดันจากอากาศภายนอกไม่สามารถชนะแรงต้านจากความดันของของเหลว ไม่ว่าจะยกปลายท่อสูงเพียงใด (หรือไม่ว่าโยกลูกสูบเพียงใด)
    • โดยพบว่า ที่ระดับพื้นผิวโลก (ระดับน้ำทะเล) อากาศจะดันของเหลวขึ้นไปในท่อได้เต็มที่เพียงประมาณ 76 เซนติเมตร (เท่ากับ 760 มิลลิเมตร หรือ 0.76 เมตร) กรณีที่ของเหลวในท่อเป็น ปรอท (หรือ 9 เมตร ถ้าของเหลวในท่อเป็น น้ำ หรือแล้วแต่ชนิดของเหลว)

บารอมิเตอร์แบบปรอท[แก้]

บอรอมิเตอร์แบบปรอทสามารถทำขึ้นได้โดยใส่ปรอทในท่อแก้วยาว แล้วคว่ำลงในอ่างปรอท ความดันของปรอทจะทำให้ลำของปรอทค้างอยู่ในหลอด ในแต่ละวันความดันของปรอทจะมีการเปลี่ยนแปลง ความสูงของลำปรอทจะมีการเปลี่ยนแปลงด้วย ความสูงของลำปรอทในภาพวัดระยะได้ 760 mm เรียกว่าความดันมาตรฐานของบรรยากาศ (เขียนว่า 760 mm Hg) เครื่องดื่มผสมสี (โค๊ก เป๊ปซี่ แฟนต้า ฯลฯ ) จะเคลื่อนที่ขึ้นตามหลอดดูดด้วยเหตุผลเดียวกัน คือ ความดันบรรยากาศ ผลักให้ของเหลวไหลขึ้นไปเข้าปากของเรา

แอนิรอยด์บารอมิเตอร์[แก้]

2. แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ (aneriod barometer) ชนิดไม่ใช้ปรอทหรือของเหลวแบบอื่นๆ เป็นบารอมิเตอร์ที่จะทำเป็นตลับโลหะแล้วนำเอาอากาศออกจนเหลือน้อย (คล้ายจะทำให้เป็นสุญญากาศ) เมื่อมีแรงจากอากาศมากดตลับโลหะ จะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้เข็มที่ติดไว้กับตัวตลับชี้บอกความกดดันของอากาศโดยทำสเกลบอกระดับความดันของอากาศไว้ แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ประดิษฐ์โดยวีดี (Vidi) ในปี พ.ศ. 2388 มีขนาดเล็กพกพาไปได้สะดวก

บารอกราฟ[แก้]

ใช้หลักการเดียวกันกับบอรอมิเตอร์แบบตลับ แต่ต่อแขนปากกาให้ไปขีดบนกระดาษกราฟที่หุ้มกระบอกหมุนที่หมุนด้วยนาฬิกา จึงบันทึกความกดอากาศ


เครื่องมือวัดประยุกต์[แก้]

เครื่องมือวัดที่ใช้หลักการของบารอมิเตอร์มาดัดแปลงใช้เพื่อจุกประสงค์การวัดอื่น

แอลติมิเตอร์[แก้]


มานอมิเตอร์[แก้]


การใช้ประโยชน์[แก้]

ช่วยวัดความดันของลมและอ็อกซีเจน

ผู้ผลิต[แก้]

    อวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี (อิตาลี: Evangelista Torricelli, บางตำราออกเสียงภาษาอังกฤษว่า ตอร์ริเชลลี หรือ ทอร์ริเชลลี, 15 ตุลาคม พ.ศ. 2151 - 25 ตุลาคม พ.ศ. 2190) เป็นนักฟิสิกส์ และนักคณิตศาสตร์ ชาวอิตาลี ผู้ประดิษฐ์คิดค้น บารอมิเตอร์ และภายหลังได้ถูกนำชื่อของเขาได้นำไปตั้งเป็น หน่วยของความดันในระบบ หน่วยเอสไอ บางตำรายกย่องให้เขาเป็น บิดาแห่งอุทกพลศาสตร์ 
    การประดิษฐ์คิดค้นของโตร์ริเชลลีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือ เครื่องวัดความดันอากาศ หรือ บารอมิเตอร์ (barometer) ซึ่งเกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาการทดลองที่สำคัญ การสร้างน้ำพุกลางบ่อที่ขุดลึกประมาณ 16-18 เมตร ของแกรนด์ดยุกแห่งทัสโคนี พยายามสูบน้ำในท่อให้สูง 12 เมตรหรือมากกว่า โดยขณะลูกสูบยกน้ำขึ้น จะเกิดสุญญากาศทำให้เกิดแรงยกของเหลวขึ้นที่ปลายท่อขาออก แต่ค้นพบว่า ไม่ว่าทำอย่างไรก็ขึ้นไปได้เพียงขีดจำกัดที่ 9-10 เมตร ไม่สามารถสูบให้สูงกว่านี้
    เมื่อ พ.ศ. 2186 (1643) โตร์ริเชลลี ทดลองเพิ่มเติมโดยใช้ ปรอท ซึ่งหนักเป็น 13-14 เท่า ของน้ำ และพบว่า ได้ผลทำนองเดียวกัน โดยขีดจำกัดต่ำกว่า

เขาสร้างท่อที่มีความยาวประมาณ 1 เมตร บรรจุด้วยปรอท ปลายข้างหนึ่งตัน แล้วติดตั้งในแนวตั้ง ให้ปลายอีกข้างจมอยู่ในอ่าง ปรอทในท่อถูกยกขึ้นไปกับท่อได้สูงเพียงประมาณ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร แม้ว่าท่อจะถูกยกให้สูงกว่านี้ ภายในเหนือปรอทเป็นสุญญากาศ (Torricellian vacuum) วิธีนี้เป็นที่มาของหน่วยเทียบความดันของอากาศ โดยความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเลเท่ากับ 760 มิลลิเมตรของปรอท และที่ระดับความสูงกว่าระดับน้ำทะเล ความดันอากาศจะน้อยกว่า 760 มิลลิเมตรของปรอท เมื่อ พ.ศ. 2184 เขาประกาศการค้นพบนี้ว่า : [3] " บรรยากาศ เป็นตัวการทำให้เกิดแรงกดของอากาศเปลี่ยนไปในเวลาต่างกัน " และสิ่งนี้คือ เครื่องวัดความดันอากาศ เครื่องแรก เป็นการค้นพบที่สร้างชื่อเสียงตลอดกาลแก่เขา หลายศตวรรษต่อมา ชื่อหน่วยในการวัดความดัน จึงถูกตั้งตามชื่อนามสกุลของเขาว่า ทอร์ (torr) ซึ่งก็คือ หน่วย มิลลิเมตรปรอท นั่นเอง โดยเทียบ 1 มิลลิเมตรปรอท หรือ 1 ทอร์ เท่ากับประมาณ 133.322 ปาสคาล ในหน่วยอนุพันธ์ของหน่วยเอสไอ เขายังทดลองต่อมา พบอีกว่า แรงดันหรือความดันอากาศ ในแต่ะวัน จะแตกต่างเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย นอกจากนี้ปัจจุบัน เข้าใจกันดีว่า ความสูงของของเหลวในท่อ แปรผกผันกับ ความดันอากาศ (ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละระดับความสูง) อีกด้วย

สิทธิบัตร[แก้]

ตาราง Pneumaticks. Cyclopaedia 1728

ดูเพิ่ม[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]