Barometer
thumb|right|130px|Jugendstil - Wandbarometer Das Barometer ist ein Messgerät zur Bestimmung des Luftdrucks. Eine Weiterentwicklung des Barometers ist der Barograph, der den zeitlichen Druckverlauf schriftlich oder elektronisch erfasst.
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Typen
Flüssigbarometer
left|180px|Quecksilberbarometer
Flüssigbarometer bestehen aus einem mit einer Flüssigkeit gefüllten, senkrechten Rohr, das am oberen Ende luftdicht verschlossen ist. Das untere Ende taucht in ein Vorratsgefäß, das ebenfalls die jeweilige Flüssigkeit enthält. Durch sein Eigengewicht fließt die Flüssigkeit aus dem Rohr, wobei am oberen Ende ein Unterdruck entsteht. Der Luftdruck wirkt dem entgegen, so dass die Flüssigkeitssäule bei einer bestimmten Höhe zur Ruhe kommt.
Quecksilberbarometer
thumb|130px|Dosenbarometer thumb|130px|Schiffsbarometer Fa. Schatz Am häufigsten wird hierbei Quecksilber als Flüssigkeit genutzt, wobei man in diesem Fall von einem Quecksilberbarometer spricht. Bei Normalbedingungen erreicht Quecksilber eine Höhe von 760 mm, so dass für genaue Ergebnisse der abgelesene Wert rechnerisch auf die Standardbedingungen korrigiert werden muss, wobei es zu beachten gilt, dass sich Quecksilber und Glasrohr bei einer Temperaturerhöhung ausdehnen:
- p - tatsächlicher Druck
- pa - abgelesener Druck
- T - Raumtemperatur in °C
- Ausdehnungskoeffizient von Quecksilber: 0,000182
Quecksilber wird verwendet, weil durch sein hohes spezifisches Gewicht das Rohr kurz gehalten werden kann. Zum Vergleich müsste das Rohr bei Wasser etwa 10 Meter lang sein. Zum anderen verdunstet nur sehr wenig Quecksilber, trotz des Vakuums am oberen Ende des Rohres.
Das erste Quecksilberbarometer wurde 1643 von Evangelista Torricelli erfunden. Er beobachtete, dass sich die Höhe der Quecksilbersäule täglich veränderte und schloss daraus, dass sich auch der Luftdruck entsprechend ändert. Nach ihm wurde eine Einheit zur Messung des Luftdrucks (1 Torr = 1 mm Hg, entspricht ca. 133,21 Pa) benannt.
Goethe-Barometer
Das Prinzip eines Flüssigkeitsbarometers wird auch in leicht abgewandelter Form bei einem so genannten Goethe-Barometer genutzt, welches man auch als Goethe-Glas, Goethe-Wetterglas, Donnerglas oder Wetterglas bezeichnet. Hierbei handelt es sich um ein mit einer Flüssigkeit gefülltes, meist dekoratives Gefäß, welches an der Unterseite einen nach oben gestülpten und zur Atmosphäre hin offenen Schnabelhals besitzt, während das Hauptgefäß selbst gegenüber dem Luftdruck abgeschlossen ist. Bei niedrigem Luftdruck steigt daher der Flüssigkeitskeitspegel im Schnabelhals und sinkt dementsprechend bei hohem Luftdruck. Zwar hatte Goethe ein solches Barometer in seinem Besitz, jedoch war er nicht der Erfinder dieses Barometertyps, wobei jedoch unklar ist, wann und von wem es tatsächlich entwickelt wurde.
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Dosenbarometer
Bei Dosenbarometern, auch Aneroid-Barometern, wird eine dosenartiger Hohlkörper aus dünnem Blech durch den Luftdruck verformt. Eine derartiger Hohlkörper wird nach seinem Erfinder Lucien Vidie (1805-1866) auch Vidie-Dose genannt. Bessere Barometer oder Barographen benutzen einen Stapel von bis zu acht derartiger „Dosen“ übereinander, um die Empfindlichkeit der Messung zu erhöhen. Über eine Mechanik wird diese Verformung, bei steigendem Luftdruck eine Verdichtung und bei sinkendem Luftdruck eine Ausdehnung, auf einen Zeiger übertragen.
Ein Problem hierbei ist die Temperaturempfindlichkeit eines solchen Systems. Da sich in der Vidie-Dose befindliche Luft bei Erwärmung ausdehnen würde, wird innerhalb der Dose ein Vakuum erzeugt. Doch auch die Bestandteile der Dose selbst zeigen eine thermische Volumenausdehnung und für ihren Bau werden daher spezielle Legierungen verwandt, bei denen mehrere Komponenten sich nach ihrem Temperaturverhalten her gegenseitig kompensieren und auf diese Weise den störenden Effekt einer Wärmeausdehnung reduzieren, wobei es jedoch trotzdem temperaturbedingte Messfehler gibt. Ein Druckmikrofon arbeitet ebenfalls nach diesem Prinzip.
Sturmglasbarometer
Das Sturmglasbarometer, erfunden und realisiert von Admiral Robert FitzRoy, Gründer der meteorologischen Abteilung des Britischen Handelsministeriums, funktioniert auf gänzlich anderer Grundlage. Eine alkoholische Lösung von Campher reagiert mit Kristallbildung auf Luftdruck- und Temperaturänderung. Eine klare Lösung steht hierbei für „gutes Wetter“ (hoher Luftdruck) und eine trübe Flüssigkeit signalisiert „schlechtes Wetter“ (niedriger Luftdruck).
Verwendung
Barometer werden meist in der Meteorologie verwendet und gehören hier als Standardinstrument zu nahezu jeder Wetterstation. Da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, dienen sie auch als Höhenmesser (Altimeter) in Flugzeugen. Wird nicht der Luftdruck der Erdatmosphäre, sondern ein künstlich erzeugter Über- oder Unterdruck gemessen, so spricht man von einem Manometer. Ein weiteres verwandtes Gerät ist das Variometer, das über die Veränderung des Luftdruckes eine Höhenänderung anzeigt (siehe auch Hypsobarometer, Höhenschreiber und Luftdruckmessung in der Luftfahrt). Der Verlauf einer Luftdruckänderung wird mit Barographen aufgezeichnet.
Oft werden Barometer, meist minderer Qualität, in den mittleren Breitengraden als „Wetteranzeigen“ verwendet, da sich Luftdruckänderungen und „schlechtes“ bzw. „gutes“ Wetter hier gegenseitig teilweise bedingen. Grund hierfür ist, dass der Frontendurchzug dynamischer Tiefdruckgebieten eine typische Luftdruckänderung zur Folge hat. Ein steigender Luftdruck wird dabei als Anzeichen für gutes Wetter und ein fallender Luftdruck als Anzeichen für schlechtes Wetter interpretiert. Da diese Tendenzen jedoch nur in bestimmten Fällen meteorologisch zu rechtfertigen sind und auch Schlechtwetterereignisse mit einem steigenden Luftdruck einher gehen können, stellen diese nur eine sehr grobe „Wettervorhersage“ dar.
In Kombination mit anderen Messgeräten finden Barometer in Aerographen und allgemein Wetterstationen Verwendung.
Weblinks
- Das Barometer World Museum mit über 100 historischen Barometern in Merton, Devon
- Die Freunde der alten Wetterinstrumente