Barometre nedir? Barometre neyi ölçer, nasıl çalışır, Toriçelli kimdir? Hava basıncı birimleri, barometre çeşitleri hakkında bilgi.
Barometre
Barometre Nedir?
Havanın, deniz düzecindeki normal basıncı santimetre kare başına 1 kg. kadardır. Bu basınç doğrudan doğruya, yerçekimi kuvvetleri tarafından çekilen atmosferin yeryüzüne doğru etkiyen ağırlığının bir sonucudur. Bu sebeple, farklı yüksekliklerde farklı hava basınçları vardır. Atmosfer basıncı keza bir yerden bir yere değişir ve hava tahminlerinde çok önemli bir faktördür. Bu sebeple basınç değişmelerini ölçmek için, presizyonlu ve güvenilebilir ölçü aletlerine malik olmak lazımdır. Bu aletlere barometre adı verilir.
Civalı barometrelerin prensibi, hava basıncının yaklaşık olarak 76 santimetre yükseklikte civayı tutabilmesidir. Bunu göstermek için lüzumlu aygıt basittir: Bir metre kadar uzunlukta ve bir ucu kapalı bir cam boru civayla doldurulup civa dolu bir çanağa baş aşağı daldırılır. Boru içindeki civa bir miktar aşağı inerek, kapalı bulunan üst uçta bir vakum (hiç bir basınç bulunmayan boş bir bölge) oluşur. Dışarıdaki hava çanaktaki civa üzerine bastırır ve boru içindeki civa sütununu, çanaktaki civa düzecinden yaklaşık olarak 76 santimetre yukarıda tutar. Boru içindeki civanın tam yüksekliği, havanın basıncıyle hafifçe değişir; eğer civa düzeci düşükse, havanın basıncı ortalamadan daha düşüktür, aksi halde daha fazladır.
Bununla beraber, dikkat edilecek nokta vardır.
Atmosfer tarafından bu yolda tutulabilecek sıvının yüksekliği sıvının yoğunluğu ile değişir. Halbuki civanın yoğunluğu, bütün sıvılarınki gibi, sıcaklıkla değişir. Dolayısıyla sıcaklık farklarının da civa düzecine etkiyeceklerini, presizyonlu hava basıncı ölçümlerinde düşünmek lazımdır. Fakat okumaya etkimeyecek olan bir şey de, tübün genişliğidir (çok dar tüpler müstesna).
O halde bir civalı barometrenin, bir civa sütununa ve bir hazneye, sıcaklığı kontrol için sütun yakınına konmuş bir termometreye ve hava basıncı değiştikçe değişen civa düzecinin yüksekliğini ölçmeye imkan verecek duygun bir sisteme —bir cetvel üzerindekiler gibi— malik olması lazımdır. Presizyonlu ölçüler için kullanılan, bu cins iki esas termometre tipi Kew ve Fortin’dir. Her iki termometrede de aynı olan şeyler cam boru, hazne, termometre ve bölmeli eşel —inçlere ya da milimetrelere göre işaretlenmiş—dirler.
Esas farklar çanaktaki sıvı düzecinin hesaba alınış tarzındadır. Fortin barometresinde, düzeci ayarlamak için, civa haznesinin dibi, sıvı yüzeyinin düzeci bir sabit fildişi iğneye değinceye kadar, yükseltilir, ya da alçaltılır. Sütunun yüksekliği, bu fildişi iğnenin ucundan itibaren ölçülür. Ayrıca, ölçü cetvelinin yukarı kısmı karşısına bir verniye koyarak, boru içindeki civanın hizası presizyonla okunabilir. Kew barometresindeyse, haznede bu cins düzenekler bulunmasına lüzum yoktur, zira eşelin üst kısmı hafifçe «bozularak» haznedeki civa düzecinin değişimleri hesaba katılmışlardır.
Evlerde kullanılan «hava tahmini camları» ndan bazıları basit civalı barometrelerdir. Bunlar, şekilde gösterildiği gibi «J» biçiminde kıvrılmış bir tübe maliktirler.
Basınç ölçen aygıtların başka bir tipi de, bambaşka bir prensibe dayanarak çalışan aneroit (havasız) barometredir. Bunlarda, hava basıncı içinin havası boşaltılmış küçük bir vakum odasını ya da kutusunu sıkıştırır.
Hava basıncı birimleri
Bir bar 750,1 milimetre civaya eşit bir atmosfer basıncı birimidir, (santimetre kareye bir milyon din). Bir milibar, bir barın binde birine eşdeğer bir birimdir. Eğer bir bar (ya da bin milibar) deniz düzecindeki atmosfer basıncına eşit olsaydı çok iyi olurdu, fakat ne yazık ki, bar biraz daha küçüktür ve 760 milimetre civaya karşılık olan sayı 1013,2 milibardır. Böylece deniz düzecindeki normal atmosfer basıncı (760 milimetre civa) 1013,2 milibara eşittir. Bu sayının üstündeki değerler yüksek basıncı ve altındaki değerler düşük basıncı bildirirler.
Barometre Nasıl Çalışır? Özellikleri Nelerdir?
Barometre; atmosfer basıncını ölçmeye yarayan aygıttır. İlk kez Toricelli’nin (1608-1647) yaptığı aygıt, 90 cm uzunluğunda bir ucu kapalı cam bir boru ve küçük bir hazneden oluşuyordu. Cam boru tamamen cıva ile doldurulup ters çevrilerek içinde yine cıva bulunan bir hazneye daldırıldığında borudaki cıva bir miktar boşalır, basıncıyla dengeye geldiği düzeyde durur. Bu düzey olağan koşullarda ve deniz düzeyinde 76 cm’dir. Boşalan kesimde ise barometre boşluğu denilen mutlak vakum (boşluk) oluşur. Bu düzenek havanın vakuma göre mutlak basıncım verir.
Günümüzde de barometrelerin düzenekleri temel olarak aynı ilkeye dayanır. Çok duyarlı ölçümlerde basıncın doğrudan okunması yeterli değildir; barometrenin kullanıldığı enleme göre yerçekimi ivmesindeki değişim, sıcaklık ve genleşme göz önüne alınarak uygun düzeltmeler yapılmalıdır.
Barometrelerin yapıları çeşitlidir. En çok kullanılanlardan cıva çanağı iki parçalı olan Fortin Barometresi kullanım alanına uygun olarak taşınmasına olanak veren aygıtlarla da donatılmıştır. Cıvalı tiplerin bir başka türü olan sifonlu barometrelerde hazne yoktur ve cam boru U biçiminde yukarı doğru kıvrılmıştır. Bir başka barometre çeşidi de madeni ya da aneroid adı verilen barometrelerdir. Bunlarda alt ve üst yüzeyleri dairesel yivlenmiş ince madeni tabakalarla hava geçilmeyecek biçimde kapatılmış küçük yuvarlak bir kutu vardır.
Kutunun havası tamamen alınmış olup yüzeyleri içe çökmemesi için yaylarla desteklenmiştir. Hava basıncındaki artma etkisiyle kutu yüzeyi içine çöker, basınçta azalma olursa yayların gücüyle dışarı doğru çıkar. Yüzeydeki bu değişmeler, büyülten kaldıraçlı bir düzenek ve gösterge yardımıyla uygun derecelendirilmiş bir kadrana aktarılır. Madeni barometrelerin bir başka çeşidinde ise kutunun yerini, helezonik yuvarlanmış ve havası boşaltılmış bir boru almıştır. Cıvalı barometreler kırılmaya yatkın olduklarından kullanışsızdırlar. Madeni barometrelerde kırılma korkusu yoksa da mutlak basıncın duyarlı ölçümü için kullanışlı değildirler ve sık sık cıvalı bir barometreyle karşılaştırılarak düzeltilmeleri gerekir. Uygulamada barometreler milimetre ya da inç birimine göre; meteorolojik amaçlarla yapılanlar bar birimine göre derecelendirilir.
