水银气压表的读数订正.PPT

第四章 气压的测量 向卫国 序 气压是大气压力的简称，数值等于单位面积上从所在地点往上直至大气上界整个空气柱的重量，公式（4.1） 单位：百帕 （hPa） 1 hPa = 100 Pa 1 Pa = 1 N / m2 4.1 水银气压表 4.1.1 作用原理 应用托里拆里实验的原理。 当外界气压升高时，大气压力会自动把水银槽中的水银压进管腔中使水银柱长高。 反之，气压下降时，水银柱会自动降低，水银自动流回槽里。 4.1.1 作用原理（续） 压高公式： p = ρ g H ρ 为温度为 t 时水银的密度 g 为当地的重力加速度 H 为水银柱的高度 如果大气压力不变，温度变化，或两个重力加速度不同的测点，大气压力相同，但水银柱高度的读数是不相同的，只有当ρ 和 g 的数值一定时，水银柱的高度才能正确地代表大气压力，所以必须规定一个标准条件。 4.1.1 作用原理（续） 标准条件是： 以 0℃的水银密度为准，取 1.35951×104 kg · m-3，符号为 ρ（0） 取 9.80665 m / s2 为标准重力加速度。（纬度45度的海平面上） 4.1.1 作用原理（续） 取液体水银来制作气压表的优点： 水银的密度大，液柱高度合适； 在温度高达+60℃的情况下，水银的饱和蒸气压仍然很小，因此在管顶的水银蒸气所产生的附加压力对读数精确度的影响可以忽略不计； 纯水银易得。 4.1.2 动槽式水银气压表 用一端封闭并抽成真空的玻璃管，倒插在水银槽中，当水银柱压强与大气压强相平衡时，用水银槽平面到水银柱顶的高度来测定大气压强。 水银柱的高度必须以温度为0℃，重力加速度为9.80665平方米/秒的情况下所具有的高度为准。 当测量气压时，温度和重力加速度与上述情况不符，则必须对由此引起的偏差加以订正，气象观测称为本站气压订正。 水银气压表测量精度较高，性能稳定，常作为标准测压仪器。 4.1.2 动槽式水银气压表（续） 特点是标尺上有一个固定的零点，每次读数时，须将水银槽的表面调整到这个零点处，然后读出水银柱顶的刻度。 4.1.2 动槽式水银气压表（续） 构造：三部分 水银柱玻璃管：上端较粗，下端较细，抽真空，灌注水银，插入水银槽。 水银槽：铜护套1，玻璃圈2，水银面调整螺钉4，象牙针5 标尺套管：水银柱3，调节螺旋6，游标尺7，附属温度表8 4.1.3 定槽式水银气压表 与动槽式水银气压表的区别：在水银槽部。没有固定零点。 它的水银槽是一个固定容积的铁槽，没有羊皮囊、水银面调整螺钉以及象牙针。 通气孔是位于槽顶上的螺钉孔。 见78页图4.3 4.1.3 定槽式水银气压表（续） 当外界气压增大时，槽内水银面下降管内水银面升高，因此实际气压变化是这两部分高度变化之和，反之当气压下降时，也是一样。 由于水银槽是封闭的，槽内水银面高度变化 b 是看不到的。因此仅用管内水银柱 a 来代表实际气压（a + b）。这样标尺上的单位刻度距离 a ，要比实际气压变化要短些，这就是标尺需补正的基本原理。 4.1.3 定槽式水银气压表（续） 我国常用的定槽式，其内管面积与槽部面积之比是 1 : 50。 当气压实际改变1毫米时，槽内水银面下降0.02毫米（b =1/50），内管水银柱只上升0.98毫米（a = 49/50）。 即标尺上代表气压变化1毫米的刻度（长度），实际只有0.98毫米。 4.1.3 定槽式水银气压表（续） 为此，在制造定槽式气压表时，要求槽部与内管严格成比例，并以标准气压（760毫米）时槽内水银面高度做为标尺的零点。 同时保持气压表内的水银定量，否则将会引起仪器误差。 补充：两种水银气压表的比较 动槽式 制作较容易，因有固定零点，观测手续比较麻烦，使用时间较长后，水银面有氧化物，调零点就不容易准确，常造成观测上的误差。 定槽式 在制造上要求较严格，但使用上，较为方便而精确。 4.1.4 水印气压表的仪器误差 气压表主要的仪器误差： 仪器的基点和标尺不准确 管顶的真空度不高 使用较长时间后，玻璃本身吸附和吸留的气体、水银中容入的空气逐渐渗入管顶的真空部分，并难以彻底消除，因此气压表需定期进行复检。 气压表管内的毛细管现象 根据拉普拉斯公式，弯曲液面产生附加压力。管顶水银面的曲率半径较小，因此表管心内的附加压力数值比水银槽内的要大得多，结果使水银柱的高度下降。 4.2 水银气压表的读数订正 为使水银柱的高度能表示大气压力，必须将其订正到标准状态： p = ρ g H 以 0℃的水银密度为准，取 1.35951×104 kg · m-3，符号为 ρ（0）；取 9.80665 m / s2 为标准重力加速度。（纬度45度的海平面上） 先将气压表的读