kunstbus

Ben jij de slimste mens? Test je kennisniveau op YaGooBle.com.
Dit artikel is 02-01-2016 voor het laatst bewerkt.

barometer

Barometer

Meetinstrument waarmee de luchtdruk wordt gemeten en daarmee een weersverwachting geeft. De barometer werd in 1643 uitgevonden door Torricelli.

Geschiedenis
Ten tijde van Galileo, rond 1635, ontwierpen ingenieurs fonteinen (en dus ook pompen) voor de stad Florence. Ze kwamen tot de vaststelling dat de enorme pompen er niet in slaagden water hoger op te pompen dan zo'n 12 meter. Galileo werd ten raad gevraagd, maar hij stierf alvorens het probleem op te lossen. In zijn nota's werd de hypothese dat lucht een massa moet hebben gevonden, maar hij kon er geen conclusies uit trekken.

De opvolger van Galileo was de Italiaanse wis- en natuurkundige Evangelista Torricelli (Faenza, 15 oktober 1608 – Florence, 25 oktober 1647). Hij las de nota's van zijn voorganger, en wilde bewijzen dat het de luchtdruk was die het water omhoog bracht. Om niet met buizen van 12m hoog te werken, kreeg hij het idee om met kwik te werken, bijna 14 maal zwaarder dan water. Hij vulde een dunne buis van zo'n meter lengte in zijn geheel met kwik en zette de buis op zijn kop in een bakje met kwik. Het kwik zakte voor een deel uit de buis, maar een kolom van zo'n 76 cm bleef in de buis staan. Torricelli trok hieruit de gevolgtrekking dat de druk die het gewicht van het kwik in de kolom op het kwik in het bakje uitoefende gelijk moest zijn aan de druk die de lucht kolom van de atmosfeer er op uitoefende.

De druk is dus evenredig met de lengte en kan daaraan meteen afgelezen worden. Ook andere vloeistoffen zouden gebruikt kunnen worden, maar omdat de meeste vloeistoffen een veel kleinere dichtheid hebben, wordt de kolom veel langer. Bij het gebruik van water bijvoorbeeld is het nodig een buis van meer dan 10 meter lengte te nemen (Het water zou echter bij deze onderdruk bovenin de kolom ook gaan verdampen, waardoor de dampspanning de meting zou verstoren).

Torricelli realiseerde zich al snel dat in de ruimte boven de kwikkolom geen lucht kon zitten. Hij kon bijvoorbeeld van onderen een paar luchtbelletjes in de buis inbrengen en dan kwam de kolom ineens een stuk naar beneden. Het was duidelijk dat de ruimte boven de kolom een luchtledig was, een vacuüm en dat zonder zo'n vacuüm de barometer niet werkte. Voor Torricelli's tijd was het echter niet zonder risico dit soort ketterse dingen te zeggen. Aristoteles had namelijk verklaard dat zoiets onmogelijks was.

Verder kwam Torricelli tot de vaststelling dat het kwikniveau licht varieert. De hoogte van deze kwik kolom varieerde een beetje met de weersomstandigheden. Als de kolom wat zakte kwam er meestal regen en storm. Bij stralend rustig weer stond de kolom hoog. Nu weten we dat dit te wijten is aan de plaatselijke luchtdruk (hoge- of lage drukgebied).

De Franse fysicus René Descartes (1596-1650) verbeterde het systeem van Torricelli (toevoegen van een gradatie). Hij was ook de eerste die het idee opperde dat de atmosferische druk moet dalen met de hoogte.

De buis van Torricelli, verder barometer genoemd, is een U-buis die toelaat het niveauverschil in de twee benen te bepalen. Deze barometer heeft de volgende nadelen: de glazen buis is duur en breekbaar; kwik is een duur en giftig metaal; door de hoge oppervlaktespanning van het kwik is het oppervlak convex; in smalle buisjes is het kwikniveau ietwat onder zijn theoretische waarde, een correctie moet dus aangebracht worden (in functie van de diameter van de buis); kwik heeft een relatief grote uitzettingscoëfficiënt (vandaar zijn gebruik als thermometer)

Men schrijft Christiaan Huygens een belangrijke verbetering toe van de buis van Torricelli, in 1672: de buis bevat kwik (zoals voorheen), maar het open been bevat een vloeistof (met een lagere dichtheid dan kwik). Het contactoppervlak kwik-vloeistof wordt groot genomen, zodat een kleine verandering in het kwik-niveau een grotere verandering in het vloeistofniveau met zich mee brengt. Men slaagde er zo in de uitwijking 10x groter te maken. Een bijkomend voordeel was dat de kwik zo afgesloten was van de lucht, anders verdampt het, en kwikdamp is giftig.

De eerste barometer met een wijzerplaat werd in 1663 door de astronoom Robert Hooke vervaardigd. Een object drijft op de kwik, en volgt de niveauveranderingen. Het object is verbonden met de naald, die de druk op de wijzerplaat aangeeft.

Donderglas
Een Nederlander, Gijsbrecht de Donckere, zou het donderglas, stormglas of waterbarometer uitgevonden hebben, in 1619. Een gesloten glazen vat met lange dunne tuit en hangoog, peervormig, aan één zijde afgeplat. Gevuld met (gekleurde) vloeistof, die volgens de wet van de communicerende vaten in glas en tuit op gelijk niveau zal staan. De wisseling in de atmosferische druk zorgt voor een relatief groot niveauverschil in het dunne buisje: als de atmosferische druk stijgt, daalt het niveau in het buisje.

Donderglazen, later ook wel Goethe barometers genoemd, waren vaak op op VOC-schepen aanwezig. De uitdrukking "gedonder in de glazen" komt hier vandaan. Johann Wolfgang von Goethe bestudeerde rond 1792-93 deze barometer en populariseerde die in Duitsland. Dergelijke types barometers reageren echter ook op temperatuursverschillen, ze worden dan ook niet meer gebruikt.


Copyright, This article is licensed under the GNU Free Documentation License. It uses material from the Wikipedia article http://nl.wikipedia.org/wiki/Barometer.


Test je competentie op YaGooBle.com.

Pageviews vandaag: 429.