福廷式气压计
来自：[url]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/apparatus/barometer.htm[/url]0{,g6}7P%TX#S&e#c(P[table=98%][tr][td=1,1,40%]n~ b4a Y p:tq~
[/td] [td][size=5][b]福廷式气压计[/b][/size][/td] [td=1,1,35%]U[I(_FB\ [
[/td] [/tr] [/table] [align=left][size=4][b][font=宋体]一[/font].[font=宋体]结构原理[/font][/b][/size][/align] [align=left] [size=4][font=宋体]福廷式气压计是一种单管真空汞压力计，其结构如图所示：福廷式气压计是以汞柱来平衡大气压力。大气压力的单位，原来直接以汞柱的高度（即毫米汞柱或[/font]mmHg[font=宋体]）来表示。近来生产的新产品气压计是以国际单位[/font]Pa[font=宋体]或[/font]kPa[font=宋体]来表示。在气象学上也常用[/font]bar[font=宋体]或[/font]mbar[font=宋体]作单位。[/font][/size]
[table=85%] [tr] [td=1,1,37%][img=156,461]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image001.jpg[/img][/td] [td][img=214,420]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image002.jpg[/img][/td] [td=1,1,24%][img=125,425]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image003.jpg[/img][/td] [/tr] [tr] [td] [align=center] [size=4][font=宋体][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image001.jpg]福廷式气压计结构示意图[/url][/font][/size] [/align] [/td] [td=1,1,39%] [align=center] [size=4][font=宋体][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image002.jpg]福廷式气压计实物图[/url][/font][/size] [/align] [/td] [td] [align=center][size=4][font=宋体]福廷式气压计实物[/font][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image003.jpg][font=宋体]上部[/font][/url][font=宋体]及[/font][font=宋体][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image003.jpg]下部[/url][/font][font=宋体]图[/font][/size][/align] [/td] [/tr] [/table] [size=4] M"L'eizAh}
[/size] [/align] [align=left][size=4] [font=宋体]福廷式气压计主要结构是一根长[/font]90cm[font=宋体]，上端封闭的玻璃管，管中盛有汞，倒插入下部汞槽内。玻璃管中汞面上不是真空，汞槽下部是用羚羊皮袋作为汞储槽，它既与大气相通，但汞又不会漏出。在底部有一调节螺旋，可用来调节其中汞面的高度。象牙针的尖端是黄铜标尺刻度的零电，利用黄铜标尺的游标尺，读数的精密度可达[/font]0[font=宋体].[/font]1mm[font=宋体]或[/font]0[font=宋体].[/font]05mm[font=宋体]。[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]从以上可看出，当大气压力与汞槽内的汞面作用达到平衡时，汞就会在玻璃管内上升到一定高度，通常测量汞的高度，就可确定大气压力的数值。[/font][/size][/align] [align=left][size=4][b][font=宋体]二[/font].[font=宋体]气压计的使用方法[/font][/b][/size][/align] [align=left][size=4]1.[font=宋体]铅直调节[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]福廷式气压计必须垂直放置。在常压下，若与铅直方向相差[/font]1o[font=宋体]，则汞柱高度的读数误差大约为[/font]0[font=宋体].[/font]015%[font=宋体]。为此，在气压计下端，[/font] [font=宋体]设计一固定环。在调节时，先拧松气压计底部圆环上的三个螺旋，令气压计铅直悬挂，再旋紧这三个螺旋，使其固定。[/font][/size][/align] [align=left][size=4]2.[font=宋体]调节汞槽内的汞面高度[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]慢慢旋转底部的汞面调节螺旋，使汞槽内的汞面升高。[/font][/size][/align] [table=98%] [tr] [td] [align=center] [img=281,310]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/qyjldtj.jpg[/img] [/align] [/td] [/tr] [tr] [td] [align=center] [size=4][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/qyjldtj.jpg]气压计底部汞面调节[/url][/size] [/align] [/td] [/tr] [/table] .w N ff5?
[align=left][size=4][font=宋体]利用汞槽后面白磁板的反光，注视汞面与象牙针空隙，直到汞面恰好与象牙针尖接触，然后轻轻扣动铜管使玻璃管上部汞的弯曲正常，这时象牙针与汞面的接触应没有什么变动。[/font][/size][/align] [align=left][size=4]3.[font=宋体]调节游标尺[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]转动游标尺调节螺旋，使游标尺的下沿边与管中汞柱的凸面相切，这时观察着的眼睛和游标尺前后的两个下沿边应在同一水平面。见图[/font][/size][/align] [table=42%] [tr] [td][size=4][img=276,232]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image005.jpg[/img][/size][/td] [/tr] [tr] [td] [align=center] [size=4][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image005.jpg][font=宋体]标尺位置的调节示意图[/font][/url][/size] [/align] [/td] [/tr] [/table] [align=left][size=4]4.[font=宋体]读数[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]游标尺的零线在标尺上所指的刻度，为大气压力的整数部分（[/font]mm[font=宋体]或[/font]kPa[font=宋体]）[/font],[font=宋体]再从游标尺上找出一根卡与标尺某一刻度相吻合的刻度线，此游标刻度线上的数值即为大气压力的小数部分.[/font][/size][/align] [table=98%] [tr] [td] [align=center] [img=245,399]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/qyjdu.jpg[/img] [/align] [/td] [/tr] [tr] [td] [align=center] [size=4][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/qyjdu.jpg]气压计的读数[/url][/size] [/align] [/td] [/tr] [/table] [align=left][size=4]5.[font=宋体]整理工作[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]向下转动汞槽液面调节螺旋，使汞面离开象牙针，记下气压计上附属温度计的温度读数，并从所附的仪器校正卡片上读取该气压计的仪器误差。[/font][/size][/align] [align=left][size=4]6.福廷式气压计上温度计的读数[/size][/align] [table=98%] [tr] [td] [align=center] [img=193,438]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/wdjdushu.jpg[/img] [/align] [/td] [/tr] [tr] [td] [align=center] [size=4][url=http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/wdjdushu.jpg]温度计读数[/url][/size] [/align] [/td] [/tr] [/table]
[align=left][size=4][b][font=宋体]三[/font].[font=宋体]气压计读数的校正[/font][/b][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]当气压计的汞柱与大气压相平衡时，则[/font] [img=101,30]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image007.gif[/img] ,[font=宋体]但汞的密度[/font]d[font=宋体]与温度有关，重力加速度[/font]g[font=宋体]随测量地点不同而异。因此，规定以温度为[/font]0[font=宋体]℃，重力加速度[/font]g=9.80665 [img=52,30]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image009.gif[/img] [font=宋体]条件下的汞柱为标准来度量大气压力，此时汞的密度[/font]d=13.5951[img=59,30]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image011.gif[/img] [font=宋体]。凡是不符上述规定所读得的大气压值，除仪器误差校正外，在精密的测量工作中还必须进行温度、纬度、和海拔高度的校正。[/font][/size][/align] [align=left][size=4]1.[font=宋体]仪器误差校正[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]由汞的表面张力引起的误差，汞柱上方残余气体的影响，以及压力计制作时的误差，在出厂时都已作了校正。在使用时，由气压计上读得的示值，首先应按制造厂所附的仪器误差校正卡上的校正值[/font] [img=40,30]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image013.gif[/img] [font=宋体]进行校正。[/font][/size][/align] [align=left][size=4]2.[font=宋体]温度校正[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]在对气压计进行温度校正时，除了考虑汞的密度随温度的变化外，还要考虑标尺随温度的线性膨胀。设[/font] [img=15,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image015.gif[/img] [font=宋体]为汞的体积膨胀系数，[/font] [img=18,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image017.gif[/img] [font=宋体]为刻度尺的线膨胀系数，[/font] [img=26,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image019.gif[/img] [font=宋体]为[/font]0[font=宋体]℃时的大气压。那么，经温度校正后的校正值可由下式计算[/font][/size][/align] [align=left][size=4] [img=260,48]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image021.gif[/img] [font=宋体] （[/font]III-1-1[font=宋体]）[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]已知汞的[/font] [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image022.gif[/img] =[font=宋体]（[/font]181792+0.175t/[font=宋体]℃+0.035116(t/℃) [img=12,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image024.gif[/img]) [img=15,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image026.gif[/img] 10 [img=18,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image028.gif[/img] ℃ [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image030.gif[/img] ,黄铜的 [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image031.gif[/img] =18.4 [img=15,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image032.gif[/img] 10 [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image034.gif[/img] ℃ [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image036.gif[/img] 。将 [img=13,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image037.gif[/img] 、 [img=16,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image038.gif[/img] 值和室温t，代入（III-1-1）式，即可求得温度校正值 [img=29,29]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image040.gif[/img] 。在测量精度要求不高的情况下，上式也可简化为[/font][/size][/align] [align=left][size=4] [img=233,30]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image042.gif[/img] [font=宋体] （[/font]III-1-2[font=宋体]）[/font][/size][/align] [align=left][size=4]3.[font=宋体]纬度和海拔高度的校正[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]由于国际上用水银气压计测定大气压力时，时以纬度[/font]45 [img=12,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image044.gif[/img] [font=宋体]的海平面上重力加速度[/font]9.80665 [img=51,28]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image046.gif[/img] [font=宋体]为准的。而实验中各地区纬度不同，海拔高度不同，则重力加速度值也就不同，所以要做纬度和海拔高度的校正。设测量地点的纬度为[/font]L[font=宋体]，海拔高度为[/font]H[font=宋体]。则校正值分别为：[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]纬度校正值：[/font] [img=245,34]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image048.gif[/img] [font=宋体]（[/font]III-1-3[font=宋体]）[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]海拔高度校正值：[/font] [img=202,35]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image050.gif[/img] [font=宋体]（[/font]III-1-4[font=宋体]）[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]经上述各项校正之后的真实大气压数值为：[/font][/size][/align] [align=left][size=4] [img=236,35]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image052.gif[/img] [font=宋体]（[/font]III-1-5[font=宋体]）[/font][/size][/align] [align=left][size=4][font=宋体]必须指出，在使用式（[/font]III-1-5[font=宋体]）时，必须注意各校正项之正负。[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image053.gif[/img] [font=宋体]的正负号由说明书中给定；若实验时室温大于[/font]0[font=宋体]℃，[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image054.gif[/img] [font=宋体]值为负，若实验时室温小于[/font]0[font=宋体]℃，则[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image055.gif[/img] [font=宋体]值为正；实验地点纬度小于[/font]45 [img=12,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image056.gif[/img] [font=宋体]时，则[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image058.gif[/img] [font=宋体]值为负，大于[/font]45 [img=12,25]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/abbe/image059.gif[/img] [font=宋体]时[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image060.gif[/img] [font=宋体]值为正；一般实验地点均在海拔高度之上，所以[/font] [img=28,26]http://jw.scuec.edu.cn/greatcourse/wulihuaxue/pp/pic/apparatus/barometer/image062.gif[/img] [font=宋体]值为负。[/font][/size][/align]
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