氣壓的測量[實(shí)用課資]

1、l定義：單位面積上從所在地點(diǎn) 往上直至大氣上界整個(gè)空氣柱 的重量 ha h Pgdz 1課堂教育 cmHg (cmHg (汞柱高汞柱高) ) mb (mb (毫巴毫巴) ) hPa (hPa (百帕百帕)=mb)=mb 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 Pa=1Pa=1牛頓牛頓/ /平米平米 2課堂教育 大氣壓力單位：大氣壓力單位： l1Pa=1N/m2; 1hpa=100Pa; 1hpa=1mb l1hpa=0.750069mmHg=3/4mmHg l1mmHg=1.333238hPa=4/3hPa 3課堂教育 4課堂教育 5課堂教育 空盒氣壓表空盒氣壓表 氣壓計(jì)氣壓計(jì) 6課堂教育 測量大氣壓力的儀器主

2、要有：測量大氣壓力的儀器主要有： 1 1、水銀氣壓表（作為標(biāo)準(zhǔn)）、水銀氣壓表（作為標(biāo)準(zhǔn)） 2 2、空盒氣壓表、空盒氣壓計(jì)（氣、空盒氣壓表、空盒氣壓計(jì)（氣 象臺站）象臺站） 3 3、沸點(diǎn)氣壓表（作研究用）、沸點(diǎn)氣壓表（作研究用） 7課堂教育 二、二、 水銀氣壓表水銀氣壓表 1、測量原理、測量原理 ( ) ( , ) , ( , ) hhghg Pt gh Ht gt 由于大氣壓力的作用，玻璃管內(nèi)由于大氣壓力的作用，玻璃管內(nèi) 的水銀柱將維持一定的高度。的水銀柱將維持一定的高度。 如果在水銀柱旁邊樹立一標(biāo)尺，如果在水銀柱旁邊樹立一標(biāo)尺， 標(biāo)尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)水銀面，就可直接標(biāo)尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)水銀面，就可直接

3、讀取水銀柱的高度（讀取水銀柱的高度（HhgHhg），即可求），即可求 得大氣壓力（得大氣壓力（PhPh） 8課堂教育 由上式可見由上式可見, ,大氣壓力與水銀氣壓表所大氣壓力與水銀氣壓表所 處環(huán)境的溫度、重力加速度及緯度有關(guān)，處環(huán)境的溫度、重力加速度及緯度有關(guān)， 為了便于比較為了便于比較, ,國際上統(tǒng)一規(guī)定：國際上統(tǒng)一規(guī)定： 1 1、以溫度、以溫度0 0 C C為標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn) 2 2、 g g以緯度為以緯度為4545 的海平面為標(biāo)的海平面為標(biāo) 準(zhǔn)。準(zhǔn)。 如果不在標(biāo)準(zhǔn)條件下如果不在標(biāo)準(zhǔn)條件下, ,則讀得的水則讀得的水 銀柱高度必須訂整到標(biāo)準(zhǔn)條件下。銀柱高度必須訂整到標(biāo)準(zhǔn)條件下。 hg 9課堂教育

4、水銀有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：水銀有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： （1 1）水銀密度大。）水銀密度大。 （2 2）水銀的蒸汽壓小。）水銀的蒸汽壓小。 （3 3）水銀的性能穩(wěn)定。）水銀的性能穩(wěn)定。 （4 4）水銀不沾濕玻璃，管內(nèi)水銀面形成凸起的）水銀不沾濕玻璃，管內(nèi)水銀面形成凸起的 彎月面，容易判斷水銀柱頂?shù)臏?zhǔn)確位置。彎月面，容易判斷水銀柱頂?shù)臏?zhǔn)確位置。 思考題：如果用水作為液體制成氣壓表，會思考題：如果用水作為液體制成氣壓表，會 有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 提示：水的密度問題；凝固點(diǎn)問題；蒸汽壓提示：水的密度問題；凝固點(diǎn)問題；蒸汽壓 問題等；問題等； 10課堂教育 1 1、動槽式水銀氣壓表、動槽式水銀氣壓表 外形和

5、結(jié)構(gòu)外形和結(jié)構(gòu)： 1 1、感應(yīng)部分：水銀、玻璃內(nèi)管、水銀槽、感應(yīng)部分：水銀、玻璃內(nèi)管、水銀槽 2 2、刻度部分：標(biāo)尺、游標(biāo)尺、象牙針、刻度部分：標(biāo)尺、游標(biāo)尺、象牙針 3 3、附屬部分：附屬溫度表、附屬部分：附屬溫度表 讀數(shù)順序：讀數(shù)順序： 先讀溫度表；再調(diào)水銀面與象牙針先讀溫度表；再調(diào)水銀面與象牙針 相切；再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切；最相切；再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切；最 后讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)束后，將象牙針與水銀后讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)束后，將象牙針與水銀 面斷開。面斷開。 11課堂教育 1 1、動槽式水銀氣壓表、動槽式水銀氣壓表 它的主要特點(diǎn)是標(biāo)尺上有一它的主要特點(diǎn)是標(biāo)尺上有一 個(gè)固定的零點(diǎn)。每次讀數(shù)時(shí)，個(gè)固定

6、的零點(diǎn)。每次讀數(shù)時(shí)， 須將水銀槽的表面調(diào)到這個(gè)須將水銀槽的表面調(diào)到這個(gè) 零點(diǎn)處，然后讀出水銀柱頂零點(diǎn)處，然后讀出水銀柱頂 的刻度。的刻度。 12課堂教育 2 2、定槽式水銀氣壓表、定槽式水銀氣壓表 定槽式與動槽式區(qū)別在水銀定槽式與動槽式區(qū)別在水銀 槽部。它的水銀槽是一個(gè)固定槽部。它的水銀槽是一個(gè)固定 容積的鐵槽，沒有皮囊、水銀容積的鐵槽，沒有皮囊、水銀 面調(diào)節(jié)螺釘以及象牙針。面調(diào)節(jié)螺釘以及象牙針。 13課堂教育 當(dāng)氣壓升高當(dāng)氣壓升高1mmHg1mmHg，表內(nèi)水銀柱上升，表內(nèi)水銀柱上升xmmxmm， 而槽內(nèi)水銀面同時(shí)下降而槽內(nèi)水銀面同時(shí)下降ymmymm，則令：，則令： x+y=1x+y=1 水銀

7、槽內(nèi)水銀體積的減少，必將等于管內(nèi)水銀槽內(nèi)水銀體積的減少，必將等于管內(nèi) 水銀體積的增加水銀體積的增加 () 1 x ay Aa yx Aa x Aaa 14課堂教育 從上式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度從上式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度 1mm1mm長度將短于長度將短于1mm1mm。 為補(bǔ)償氣壓表水銀面基點(diǎn)的變動，將這種為補(bǔ)償氣壓表水銀面基點(diǎn)的變動，將這種 刻度的標(biāo)尺稱補(bǔ)償標(biāo)尺。國產(chǎn)定槽氣壓表刻度的標(biāo)尺稱補(bǔ)償標(biāo)尺。國產(chǎn)定槽氣壓表 因此，氣壓表上因此，氣壓表上1mm1mm刻度實(shí)際只有刻度實(shí)際只有0.98mm0.98mm。 150 0.98() 1 51 1 50 Aa Aa Aa xmm Aaa

8、 Aaa AaAa 15課堂教育 3、水銀氣壓表的儀器誤差 儀器的基點(diǎn)和標(biāo)尺不準(zhǔn)確 管頂?shù)恼婵斩炔桓?氣壓表管內(nèi)的毛細(xì)管現(xiàn)象 16課堂教育 三、三、 水銀氣壓表的讀數(shù)訂正水銀氣壓表的讀數(shù)訂正 為使水銀柱的高度能表示大氣壓力，必為使水銀柱的高度能表示大氣壓力，必 須將其訂正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下須將其訂正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 因此，因此， 1.1.先將氣壓表的讀數(shù)值經(jīng)過儀器誤差的先將氣壓表的讀數(shù)值經(jīng)過儀器誤差的 訂正訂正; ; 2. 2. 然后再進(jìn)行氣壓表讀數(shù)的溫度訂正和然后再進(jìn)行氣壓表讀數(shù)的溫度訂正和 重力訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。重力訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。 045 ,00,45 ,0

9、hhghg PC gHC g 17課堂教育 1. 1.儀器誤差訂正：儀器誤差訂正： 制成的氣壓表必須進(jìn)行標(biāo)定（檢定），制成的氣壓表必須進(jìn)行標(biāo)定（檢定）， 給出儀器在各個(gè)刻度上的訂正值。給出儀器在各個(gè)刻度上的訂正值。 18課堂教育 例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀 數(shù)從數(shù)從810.00810.001100.00 hpa1100.00 hpa，儀器的，儀器的 誤差訂正為誤差訂正為-0.2 hpa-0.2 hpa。某次觀測氣。某次觀測氣 壓讀數(shù)壓讀數(shù)988.6hpa,988.6hpa, 經(jīng)儀器誤差訂正后的氣壓為：經(jīng)儀器誤差訂正后的氣壓為： 988.6 hpa+(-0.2

10、hpa)=988.4 hpa988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa 19課堂教育 2 2、溫度訂正、溫度訂正 氣壓表的溫度訂正除了把氣壓表的溫度訂正除了把 水銀的密度訂正到水銀的密度訂正到0 0 C C標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)外，還要考慮銅尺的長準(zhǔn)外，還要考慮銅尺的長 度隨溫度變化的伸縮。度隨溫度變化的伸縮。 20課堂教育 0.0001634 10.0001818 tt t HH t 在實(shí)際工作中，可將上式制成查算表，以在實(shí)際工作中，可將上式制成查算表，以 Ht和和t為變量，列出相應(yīng)的為變量，列出相應(yīng)的 Ht值。值。 溫度在溫度在0度以上，訂正值為負(fù)，溫度在度以上，訂正值為負(fù)，溫度在0度

11、度 以下，訂正值為正以下，訂正值為正 1）、動槽式水銀氣壓表 21課堂教育 其中其中A為水銀槽的截面積為水銀槽的截面積;V為氣壓表內(nèi)的水銀體積為氣壓表內(nèi)的水銀體積; 為鐵的熱膨脹系數(shù)為鐵的熱膨脹系數(shù). 2）、定槽式氣壓表讀數(shù)的溫度訂正：）、定槽式氣壓表讀數(shù)的溫度訂正： 0.0001634 1.33(3 ) 10.0001818 tt tV HHt tA 對于定槽式氣壓表對于定槽式氣壓表, ,必須將水銀槽的熱膨脹必須將水銀槽的熱膨脹 效應(yīng)考慮在內(nèi)效應(yīng)考慮在內(nèi), ,而寫成下述形式：而寫成下述形式： 51 1.0 10C 22課堂教育 3 3、氣壓表讀數(shù)的重力訂正、氣壓表讀數(shù)的重力訂正 氣壓表讀數(shù)經(jīng)

12、儀器誤差、溫度訂氣壓表讀數(shù)經(jīng)儀器誤差、溫度訂 正后還應(yīng)進(jìn)行重力訂正正后還應(yīng)進(jìn)行重力訂正 , 45 045,0 (0, 0) (0,) h h g Hg Hghg 23課堂教育 世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式：世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式： 1 1、緯度訂正、緯度訂正 在海平面，重力加速度隨緯度的變化：在海平面，重力加速度隨緯度的變化： 2 ,0 980.616(1 0.0026373cos20.0000059cos 2 )g 2.高度重力訂正： 陸地臺站： 水面站： ,0(1 0.0000003086 0.0000001118() h gghhh ,0(1 0.00000

13、03086 0.000000688() h gghDD 式中式中h為測站的海拔高度；為測站的海拔高度；h 為以測站為中心，半徑為為以測站為中心，半徑為150km范范 圍內(nèi)的平均海拔高度。圍內(nèi)的平均海拔高度。 式中式中D為測站正下方的水深；為測站正下方的水深；D 為以測站為中心，半徑為以測站為中心，半徑150km 范圍內(nèi)范圍內(nèi)的平均水深。的平均水深。 24課堂教育 ,0 (1 0.00000030860.0000001118() 0.000000688(1)() h gghhh DD 海岸附近測站：海岸附近測站： 式中式中 為為150km范圍內(nèi)，陸地面積所占的比例。范圍內(nèi)，陸地面積所占的比例。

14、總上所述，水銀氣壓表的讀數(shù)經(jīng)過了儀總上所述，水銀氣壓表的讀數(shù)經(jīng)過了儀 器誤差訂正、溫度訂正、緯度重力和高器誤差訂正、溫度訂正、緯度重力和高 度重力訂正后，獲得的氣壓數(shù)據(jù)稱作為度重力訂正后，獲得的氣壓數(shù)據(jù)稱作為 本站氣壓（場面氣壓）。本站氣壓（場面氣壓）。 25課堂教育 海平面氣壓海平面氣壓 0 lg 18400(1) 273 m h Ph t P 設(shè)設(shè)A點(diǎn)為某站，其場面點(diǎn)為某站，其場面 氣壓為氣壓為Ph，海拔高度為，海拔高度為h， 將它的場面氣壓訂正到海將它的場面氣壓訂正到海 平面上，就是把平面上，就是把A點(diǎn)所在平點(diǎn)所在平 面至海平面（圖中面至海平面（圖中B所在平所在平 面）這段空氣柱的壓力加

15、到面）這段空氣柱的壓力加到 Ph上。根據(jù)壓高公式可得：上。根據(jù)壓高公式可得： 26課堂教育 tm=(t0+th)/2 t0=th+h th=(t+t12)/2 所以tm=(t+t12)/2+ h/2 27課堂教育 例例1 1：已知：已知P Ph h=730.05mmHg=730.05mmHg，t to o=7.4C=7.4C，t th h=- =- 3.2 3.2，h=255mh=255m，求，求P Po o 答案答案:t:tm m=2.1 =2.1 p p0 0=750.69mmhg=750.69mmhg 28課堂教育 例例2 2：已知：已知P Ph h=735.0mmHg=735.0mmH

16、g，h=200m,th=200m,th h=10.0,=10.0, =0.6 =0.6 /100,/100,求求P Po o？ 答案：答案：752.99mmhg752.99mmhg 29課堂教育 水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)：水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)： 從氣壓讀數(shù)訂正到海平面氣壓。從氣壓讀數(shù)訂正到海平面氣壓。 1 1、儀器誤差訂正：、儀器誤差訂正： 器差訂正后器差訂正后 原始讀數(shù)原始讀數(shù) 器差訂正值器差訂正值 2 2、溫度訂正：、溫度訂正： t HHH 30課堂教育 水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)：水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)： 3 3、重力訂正（本站氣壓）、重力訂正（本站氣壓） 4 4、海平面氣壓：、海平面氣壓：

17、 31課堂教育 四四. 氣壓表的安裝和觀測方法氣壓表的安裝和觀測方法 1、氣壓表的安裝：、氣壓表的安裝： 氣壓表應(yīng)該安裝在氣壓室內(nèi)，嚴(yán)格垂直懸氣壓表應(yīng)該安裝在氣壓室內(nèi)，嚴(yán)格垂直懸 掛在墻上；掛在墻上； 對氣壓室的要求：對氣壓室的要求： 氣壓室內(nèi)溫度均勻少變，無冷熱源；氣壓室內(nèi)溫度均勻少變，無冷熱源； 避免陽光直射；避免陽光直射； 減少氣流流動。減少氣流流動。 32課堂教育 四、四、 氣壓表的安裝和觀測方法氣壓表的安裝和觀測方法 2、氣壓表的讀數(shù)步驟：、氣壓表的讀數(shù)步驟： 1、測定附屬表溫（準(zhǔn)確到測定附屬表溫（準(zhǔn)確到0.1C）；）； 2、調(diào)整槽內(nèi)水銀面與象牙針相切（動、調(diào)整槽內(nèi)水銀面與象牙針相切

18、（動 槽）；槽）； 3、調(diào)整游標(biāo)尺恰好與水銀柱頂相切；、調(diào)整游標(biāo)尺恰好與水銀柱頂相切； 4、讀取、記錄氣壓值（準(zhǔn)確到、讀取、記錄氣壓值（準(zhǔn)確到0.1mmHg 或或0.1hpa) 5、降下水銀面使其與象牙針脫離。、降下水銀面使其與象牙針脫離。 33課堂教育 五、五、 空盒測壓空盒測壓 空盒氣壓表的感應(yīng)元件是由一空盒氣壓表的感應(yīng)元件是由一 組具有彈性的、抽成真空的（或組具有彈性的、抽成真空的（或 殘留少量空氣）空盒組成。殘留少量空氣）空盒組成。 將空盒底部固定，頂部可自將空盒底部固定，頂部可自 由移動，用以操作指示讀數(shù)的機(jī)由移動，用以操作指示讀數(shù)的機(jī) 械系統(tǒng)。械系統(tǒng)。 1 1、空盒氣壓表、空盒氣壓

19、表 34課堂教育 五、五、 空盒測壓空盒測壓 讀數(shù)：讀數(shù)： 讀表的附溫，準(zhǔn)確到讀表的附溫，準(zhǔn)確到0.1 C; 輕敲盒面，克服機(jī)械摩擦；輕敲盒面，克服機(jī)械摩擦； 待指針平穩(wěn)后，視線垂直表面讀待指針平穩(wěn)后，視線垂直表面讀 數(shù)，精確到數(shù)，精確到0.1mmHg或或 0.1hpa) 復(fù)讀一次。復(fù)讀一次。 35課堂教育 讀數(shù)訂正讀數(shù)訂正 （1 1）刻度訂正）刻度訂正 刻度訂正值可從儀器的檢定證上查出?？潭扔喺悼蓮膬x器的檢定證上查出。 （2 2）溫度訂正）溫度訂正 訂正由于溫度變化，引起空盒彈性改變訂正由于溫度變化，引起空盒彈性改變 造成的誤差。式中造成的誤差。式中 為溫度系數(shù)，可從檢為溫度系數(shù)，可從檢

20、定證上查得；定證上查得；t t為附溫。為附溫。 pt 36課堂教育 （3）補(bǔ)充訂正）補(bǔ)充訂正 訂正由于空盒的殘余形變所引起的誤差。補(bǔ)充訂正值可從訂正由于空盒的殘余形變所引起的誤差。補(bǔ)充訂正值可從 檢定證上查得。檢定證上查得。 例：用空盒氣壓表（例：用空盒氣壓表（19287號）讀得附溫號）讀得附溫20.8 C,氣壓氣壓955.6hpa，求，求 本站氣壓？本站氣壓？ 解：解：1、刻度訂正：從檢定證上查得：、刻度訂正：從檢定證上查得：-0.3hpa; 2、溫度訂正：、溫度訂正： 3、補(bǔ)充訂正：從檢定證上查得：、補(bǔ)充訂正：從檢定證上查得：1.3hpa; 綜合訂正值：（綜合訂正值：（-0.3)+(-1.

21、5)+(1.3)=-0.5hpa 本站氣壓：本站氣壓：P=955.6-0.5=955.1(hpa) 1 0.0720.81.5pthpa CChpa 37課堂教育 2 2、空盒氣壓計(jì)、空盒氣壓計(jì) 空盒氣壓計(jì)是利用空盒感應(yīng)元件制成的連續(xù)空盒氣壓計(jì)是利用空盒感應(yīng)元件制成的連續(xù) 記錄氣壓的儀器。其結(jié)構(gòu)包括：感應(yīng)部分；記錄氣壓的儀器。其結(jié)構(gòu)包括：感應(yīng)部分； 傳動放大部分；自記部分傳動放大部分；自記部分 38課堂教育 原理：受力產(chǎn)生形變，彈性 應(yīng)力與大氣壓力平衡 空盒測壓元件的精度受彈性后效影響 當(dāng)氣壓變化停止后空盒的形變并不停止 空盒的升壓曲線和降壓曲線不一致 處理方法：反復(fù)老化；查升壓和降壓曲線 空

22、盒測壓元件的精度受溫度效應(yīng)影響 當(dāng)溫度增加，彈力減弱 補(bǔ)償方法：雙金屬片補(bǔ)償法；殘余氣體法 39課堂教育 40課堂教育 六、六、 沸點(diǎn)氣壓表沸點(diǎn)氣壓表 原理：溶液的沸點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系原理：溶液的沸點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系 是很準(zhǔn)確的，利用這特性測量氣壓是很準(zhǔn)確的，利用這特性測量氣壓 已在一些探空儀上得到應(yīng)用已在一些探空儀上得到應(yīng)用. 這種方法并不是直接測量大氣的壓力這種方法并不是直接測量大氣的壓力,而是而是 將復(fù)雜的氣壓的測量轉(zhuǎn)化為溫度的測量。將復(fù)雜的氣壓的測量轉(zhuǎn)化為溫度的測量。 為大氣壓力的測量提供了很大的方便為大氣壓力的測量提供了很大的方便. 將一個(gè)裝有純凈液體的容器與待測空氣相將一個(gè)裝有純凈液體的容器與待測空氣相 通，將通，將 溶液加熱到沸點(diǎn)，溶液表面的飽和