Πέμπτη 6 Νοεμβρίου 2008

Μαθημα μετεωρολογιας 5...

Θερμόμετρο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Θερμόμετρα ονομάζονται γενικά τα όργανα μέτρησης της θερμοκρασίας των διαφόρων σωμάτων. Τα θερμόμετρα βασίζονται στις ιδιότητες που έχουν διάφορα σώματα , τα λεγόμενα και "θερμομετρικά" να διαστέλλονται ή να συστέλονται και γενικά να μεταβάλλουν σχήμα ή όγκο ανάλογα: με την αυξομείωση της θερμοκρασίας, ή και με την υπόθεση ότι οι πιέσεις αερίου σταθερού όγκου είναι ανάλογοι της θερμικής κατάστασης αυτού, ή επί της μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης διαφόρων μετάλλων, ακριβώς λόγω της μεταβολής της θερμοκρασίας τους, ή τέλος επί της αρχής της μεταβολής ακτινοβολίας ενός σώματος συνεπεία αυξομείωσης επίσης της θερμοκρασίας του.


Ιστορική αναδρομή

Τα πρώτα θερμόμετρα ονομάσθηκαν θερμοσκόπια από τους αρχαίους Έλληνες Ήρωνα και Φίλωνα που φέρονται να είχαν επινοήσει τέτοια όργανα για τη μέτρηση της ερμοκρασίας. Ως νεότεροι εφευρέτες του σύγχρονου θερμομέτρου αναφέρονται πολλοί χωρίς να προσδιορίζεται και ο πρώτος. Αναφέρονται πάντως αρκετοί που επινόησαν, σχεδόν ταυτόχρονα, θερμοσκόπιο. Πολλοί αποδίδουν το θερμόμετρο στον Γαλιλαίο, άλλοι στον Βάκωνα και άλλοι στον Ολλανδό φυσικό Drebbel που φέρεται να κατασκεύασε τέτοιο όργανο το 1621.

Επίσης ο Ιταλός Σαντόριο Σαντόριο ήταν ο πρώτος που σκέφθηκε να προσαρμόσει μια αριθμητική κλίμακα στο θερμοσκόπιο, η οποία ειχε σαν πρακτική αξία μόνο την επισήμανση θερμοκρασιακής διαφοράς, μια και εκείνη την εποχή δεν υπήρχε μονάδα και κλίμακα μέτρησης.

Το 1709 ο Γερμανός Γκάμπριελ Φαρενάιτ (Fahrenheit) επινόησε ένα θερμοσκόπιο με οινόπνευμα, το οποίο αντικατέστησε αργότερα με υδράργυρο (1714). Αυτό ήταν το πρώτο όργανο που έφερε το όνομα "θερμόμετρο" και δε διέφερε σημαντικά από το σύγχρονο υδραργυρικό θερμόμετρο. Για να αποκτήσει το όργανο που είχε εφεύρει και πρακτική σημασία, ο Φαρενάιτ επινόησε την κλίμακα μέτρησης που φέρει το όνομά του, τη θερμοκρασιακή κλίμακα Φαρενάιτ (1724). Όπως συμβαίνει σε όλες τις κλίμακες μέτρησης, ο Φαρενάιτ αυθαίρετα απέδωσε την τιμή 32 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε πάγο και την τιμή 212 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Και για τις δύο τιμές προϋπέθεσε ότι τα φαινόμενα συμβαίνουν σε ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της θάλασσας.

Το 1742 ο Σουηδός αστρονόμος Άντερς Κέλσιους (Anders Celsius) επινόησε μια εκατοντάβαθμη κλίμακα: Επίσης αυθαίρετα, απέδωσε στο σημείο πηξης του νερού την τιμή 0 και στο σημείο βρασμού την τιμή 100. Γι' αυτό και η κλίμακά του ονομάστηκε "εκατοντάβαθμη" και πήρε το όνομά του μόλις το 1948 σε μια διεθνή σύνοδο του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών.

Το 1867 ο Βρετανός ιατρός Σερ Τόμας Άλμπατ (Sir Thomas Allbutt) επινόησε ένα θερμόμετρο, στο οποίο μια στένωση στο σωλήνα εμπόδιζε την κάθοδο της υδραργυρικής στήλης στο δοχείο υποδοχής, όταν η θερμοκρασία κατέβαινε. Αυτό ήταν το πρώτο ιατρικό θερμόμετρο.

Το 1848 ο Λόρδος Κέλβιν (William Thomson Kelvin) πρότεινε την κλίμακα της απόλυτης θερμοκρασίας:

"... Η χαρακτηριστική ιδιότητα της κλίμακας που προτείνω είναι ότι όλες οι διαβαθμίσεις της έχουν την ίδια τιμή, δηλαδή αν μια μονάδα θερμότητας μεταβαίνει από ένα σώμα Α, θερμοκρασίας Το αυτής της κλίμακας, σε ένα σώμα Β θερμοκρασίας (Τ-1)ο, θα έχει το ίδιο μηχανικό αποτέλεσμα, ανεξάρτητα από την τιμή της Τ. Αυτό δικαιολογεί την ονομασία "απόλυτη κλίμακα", εφόσον τα χαρακτηριστικά της είναι τελείως ανεξάρτητα από τις φυσικές ιδιότητες οποιασδήποτε χημικής ουσίας ή στοιχείου..." [1]

Η κλίμακα υιοθετήθηκε και πήρε το όνομά του (κλίμακα Κέλβιν ή απόλυτη κλίμακα). Σύμφωνα με αυτήν, το νερό παγώνει στους 273ο Κ και βράζει στους 373ο Κ. Στο σημείο 0οΚ, που ονομάζεται και απόλυτο μηδέν, σύμφωνα με το 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο, σταματά η θερμική κίνηση των ατόμων ή μορίων που απαρτίζουν ένα χημικό στοιχείο ή μια χημική ένωση.

Περιγραφή υδραργυρικού θερμομέτρου

Το υδραργυρικό θερμόμετρο αποτελείται από ένα μακρύ και λεπτό τελείως κλειστό υάλινο σωλήνα, στο ένα άκρο του οποίου υπάρχει μια πλάτυνση, εν είδει μικρού δοχείου, στην οποία περιέχεται ο υδράργυρος. Ο υδράργυρος διαστέλλεται όταν θερμανθεί, με αποτέλεσμα η άνοδος της θερμοκρασίας να προκαλεί την άνοδό του στο σωλήνα (και αντίστοιχα η πτώση την κάθοδό του). Ο σωλήνας προσαρτάται επάνω σε κατάλληλα βαθμολογημένη κλίμακα και από εκεί διαβάζονται οι ενδείξεις της θερμοκρασίας. Ορισμένες φορές, όπως στα ιατρικά θερμόμετρα, η κλίμακα αναγράφεται επάνω στον ίδιο τον υάλινο σωλήνα.

Το θερμόμετρο υδραργύρου είναι ιδιαίτερα ακριβές, επειδή ο υδράργυρος παρουσιάζει χαμηλή τάση ατμών και είναι ευανάγνωστος στο εσωτερικό του υάλινου σωλήνα. Το μεγάλο του μειονέκτημα, ωστόσο, είναι ότι είναι ακατάλληλο για τη μέτρηση θερμοκρασιών κάτω των -32ο C, επειδή σε αυτή τη θερ

Τύποι θερμομέτρων

μοκρασία ο υδράργυρος στερεοποιείται[2].

Υγρόμετρο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Τα υγρόμετρα είναι ειδικά όργανα της Μετεωρολογίας, με τα οποία μετριέται η υγρασία ατμόσφαιρας. Υπάρχουν διάφοροι τύποι υγρομέτρων όπως το υγρόμετρο τρίχας, το υγρόμετρο Αλλυάρ ή υγρόμετρο δρόσου, καθώς και άλλα που λόγω διαφορετικού τρόπου λειτουργίας και μέτρησης φέρονται με κατ' ιδία ονόματα όπως οι υγρογράφοι και τα ψυχρόμετρα.

Υγρόμετρο τρίχας

Υγρόμετρο τρίχας

Το 1783 ο Ελβετός γεωλόγος H.B. de Saussure ανακάλυψε το υγρόμετρο με το οποίο και γίνεται η μέτρηση της υγρασίας στον αέρα. Όσο κι αν φανεί παράξενο, το κύριο μέρος του οργάνου αυτού είναι η δέσμη τριχών ανθρώπου ή αλόγου. Οι Ινδιάνοι στην Αμερική γνώριζαν από τα πολύ παλαιότερα χρόνια την ιδιότητα των φυσικών τριχών να αυξομειώνονται κατά το μήκος τους ανάλογα με την υγρασία που είχαν. Μια αρκετά μακάβρια μέθοδος, αφού και παρατηρήθηκε το φαινόμενο αυτό από τις τούφες της κεφαλής των εχθρών τους που είχαν αποκεφαλίσει.

Στα σύγχρονα υγρόμετρα υφίσταται δέσμη ανθρώπινων τριχών, κατά προτίμηση ξανθού ατόμου, που προηγουμένως έχουν καθαρισθεί πολύ καλά από σκόνες και το λίπος. Οι τρίχες λοιπόν αυτές όταν ο αέρας είναι υγρός απορροφούν υγρασία και επιμηκύνονται. Αντίθετα όταν ο αέρας είναι ξηρός η υγρασία των τριχών εξατμίζεται και το μήκος τους μειώνεται. Οι αυξομειώσεις αυτές μεγεθύνονται μηχανικά και μεταβιβάζονται σε δείκτη επί βαθμολογημένου τόξου 0 - 100.

Υγρόμετρο Αλλυάρ

Ο τύπος αυτού του υγρομέτρου βασίζεται στον προσδιορισμό της θερμοκρασίας κατά την οποία εμφανίζεται σε κάποια αποψυχόμενη επιφάνεια δρόσος που προέρχεται από την υγρασία του αέρος. Η θερμοκρασία αυτή που ονομάζεται «σημείο δρόσου» σχετίζεται άμεσα με την υγρομετρική κατάσταση του αέρα. Το υγρόμετρο Αλλυάρ αποτελείται από ορθογώνιο μεταλλικό δοχείο που περιέχει αιθέρα. Ο αιθέρας εξατμιζόμενος δια πρόσφυσης ρεύματος αέρος, προκαλεί απόψυξη των τοιχωμάτων του δοχείου και εμφάνιση στην εξωτερική του επιφάνεια σταγονίδια δρόσου. Η αναλογία αυτών προσδιορίζει την υφιστάμενη υγρασία.

Ψυχρόμετρο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Το Ψυχρόμετρο είναι ένα μετεωρολογικό όργανο εδάφους, τύπου υγρόμετρου με το οποίο μετριέται η υγρασία ατμόσφαιρας.

Το ψυχρόμετρο θεωρείται γενικά ως το ακριβέστερο όργανο μετρήσεων στο είδος του. Το εφεύρε το 1825 ο Γερμανός R. Assman, εξ ου και το όνομά του «απορροφητικό ψυχρόμετρο Άσμαν». Αποτελείται από ένα ζεύγος υδραργυρικών θερμομέτρων όπου μόνο η κάτω άκρη του ενός, (δηλαδή το δοχείο του υδραργύρου του) σκεπάζεται από ύφασμα μουσελίνας που φέρει φυτίλι, η άκρη του οποίου καταλήγει βυθισμένη σε δοχείο με απεσταγμένο νερό. Έτσι το θερμόμετρο αυτό υγραίνεται συνεχώς σε αντίθεση με το άλλο του ζεύγους, που παραμένει ξηρό.

Όταν η ατμόσφαιρα είναι υγρή δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο θερμομέτρων του ψυχρόμετρου. Αν όμως είναι ξηρή τότε η εξάτμιση στο υγρό θερμόμετρο είναι μεγάλη με συνέπεια η θερμοκρασία μεταξύ υγρού και ξηρού θερμομέτρου να παρουσιάζει μεγαλύτερη διαφορά. Η διαφορά αυτή της θερμοκρασίας μεταξύ των δύο θερμομέτρων και η ενδεικτική θερμοκρασία του υγρού θερμομέτρου μας δίνουν την τιμή της σχετικής υγρασίας έτοιμη από σχετικούς πίνακες που ονομάζονται πίνακες σχετικής υγρασίας.

Η γνώση της σχετικής υγρασίας παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι είναι εκείνη που πληροφορεί για τα υδάτινα ή ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα καθώς και για τις συνθήκες πάγου που κρίνονται επικίνδυνες στις αερομεταφορές.


3 σχόλια:

Ανώνυμος είπε...

mas kaneis kai mathimata re pswnara????? esy den ksereis re ti einai o yetos! tha mas peis kai gia tin thermokrasia? aei pagaine na vyzakseis!

Ανώνυμος είπε...

ευχαριστώ πάρα πολύ από την Ισπανία για αυτά τα πολύ χρήσιμα μαθήματα μετεωρολογίας!

Ανώνυμος είπε...

καλή προσπάθεια. σ' ευχαριστώ