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Barometer
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Manchmal dauert es ja ein bisschen, bis Träume wahr werden. Ich habe seit Schultagen davon geträumt, einmal ein echtes Barometer zu besitzen. So eines mit einer Quecksilbersäule und einem Vakuum darüber, wie torricelli es erfunden und wie Pascal es benutzt hat um die Höhenabhängigkeit des Luftdrucks zu beweisen. Nun ist es soweit. Entschuldigt das schmale, hohe Foto - das Gerät ist nun mal so Wink



Die Herkunft des Gerätes ist unschwer zu erkennen:



Es wurde in England gefertigt, die Barometerskala ist in Zoll geeicht und das Thermometer in Grad Fahrenheit!
Das untere Ende sieht unter der einfach abzunehmenden Holz-Abdeckung so aus:



Das gelbe Teil auf dem Korken im oberen Bild ist der Konus einer Injektionskanüle, die ich - gekürzt - durch den Korken gesteckt habe, um den freien Eintritt der Luft zu gewährleisten.
Der untere Teil ist in eine Art braune Knetmasse eingehüllt, vermutlich nicht ganz original, aber ich habe mich nicht getraut ihn zu entfernen.

Nun zur Messung des Luftdruckes bzw zu ein paar Fragen, die ich diesbezüglich an die community habe!

erste Frage: der Meniskus des Quecksilbers im Niveaugefäß ist - wie bei Quecksilber typisch - nicht eben sondern konvex gewölbt.



Von wo aus muss ich den Barometerstand messen? Von der Kuppe des Meniskus? Oder von dort, wo das Quecksilber an der Gefäßwand anliegt. Der Unterschied beträgt immerhin ca. 2 mm.
Ich habe vom Unterrand des Meniskus aus die Höhe des Barometerstandes mit einem Zollstock gemessen. Dabei kommt genau das heraus, was unser örtliche Wetterstation alle 15 Minuten online stellt. Wenn ich aber den Oberrand des Meniskus nehmen würde, wäre der Messwert 2 mm niedriger.

zweite Frage: Die Skala ist fix. Wenn die Quecksilbersäule sinkt, steigt das Quecksilber im Ausgleichsgefäß, so daß eigentlich die Skala verschoben werden müsste. Ich habe die lichte Weite des Ausgelichsgefäßes und der Barometrröhre gemessen (mit Messlupe bzw Lupe und Lineal ...) und verglichen:

Barometrröhre: 1,8 mm = 2,545 mm² Fläche
Niveaugefäß: 15 mm = 176,71 mm² Oberfläche

Das Verhältnis ist 1 : 69. Also würde erst ein Höhenunterschied von knapp 70 mm im Barometrerrohr einen Höhenunterschied von 1 mm im Niveaugefäß bedingen. Das wäre eine für mich azeptable Genauigkeit - oder habe ich mich verrechnet?

dritte Frage: Die Skala ist verschoben. Die Marke "30" liegt 752 mm über dem Niveau im Ausgleichsgefäß (Unterrand des Meniskus als Bezugspunkt). 30 Zoll müssten aber 750 mm (1 Zoll sind hier 25 mm denn auf der Skala sind 4 Zoll genau 100 mm - eigentlich müssten es 101,6 sein [1 Zoll = 25,4 mm], aber es sind nur 100). Wenn ich das korrigieren wollte - welches wäre ein guter Weg. Ich sehe drei Möglichkeiten:

1. die Skala verschieben (geht nicht, ohne das Gerät zu beschädigen) oder überkleben (sieht nicht gut aus)
2. die Barometerröhre verschieben (Bruchgefahr! lieber nicht ...)
3. Quecksilber in das Ausgleichsgefäß geben, bis der Spiegel um 2 mm gestiegen ist (ist das gangbar?)

MfG
lemmi

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Ich würde etwas Hg in das Gefäss geben, da vermutlich durch das Alter vom Barometer Hg verdampft ist. Nun kannst Du eine genaue Siedeanalyse machen da Du die Temperatur korrigieren kannst.
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Ich weiß natürlich nicht, wie es bei dem alten Gerät ist. Aber man muss normal am oberen Rand des Quecksilbers ablesen, also am umgedrehten Meniskus.
Dann gibt es noch ein paar Korrekturen, die man machen muss:
Temperatur-Korrektur: Die Dichte ist temperaturabhängig. Der Bezugspunkt ist immer 0°C, man muss entsprechend umrechnen.
Schwere-Korrektur für die lokale Fallbeschleunigung.
Kapillardepression für den Meniskus, abhängig vom Durchmesser des Rohres sowie der Meniskushöhe.
Dann gibt es noch den reduzierten Luftdruck, welche eine direkte Vergleichbarkeit mit deiner Wetterstation verhindert, sofern du nicht auf Meereshöhe wohnst. Der Luftdruck wird immer reduziert angegeben, also auf Meereshöhe rückgerechnet. Auf 500m ist der Normaldruck nur noch 950mbar. Relevant für das Wetter ist die Schwankung um diesen Mittelwert, weshalb es immer grob 970...1050mbar sind und die 950mbar bzw. der aktuelle Druck umgerechnet werden muss.

Hier findest du Berechnungsformeln und erklärungen.
Hier steht was zum reduzieren des Luftdrucks.
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Re: Barometer
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lemmi hat Folgendes geschrieben:

Von wo aus muss ich den Barometerstand messen? Von der Kuppe des Meniskus? Oder von dort, wo das Quecksilber an der Gefäßwand anliegt. Der Unterschied beträgt immerhin ca. 2 mm.
Ich habe vom Unterrand des Meniskus aus die Höhe des Barometerstandes mit einem Zollstock gemessen. Dabei kommt genau das heraus, was unser örtliche Wetterstation alle 15 Minuten online stellt. Wenn ich aber den Oberrand des Meniskus nehmen würde, wäre der Messwert 2 mm niedriger.


Wikipedia sagt das gleiche wie CD-ROM, nämlich oben am Meniskus ablesen (ich dachte übrigens immer, das Ding heiße Miniskus... Wieder was gelernt): https://de.m.wikipedia.org/wiki/Meniskus_(Hydrostatik)

lemmi hat Folgendes geschrieben:

dritte Frage: Die Skala ist verschoben. Die Marke "30" liegt 752 mm über dem Niveau im Ausgleichsgefäß (Unterrand des Meniskus als Bezugspunkt). 30 Zoll müssten aber 750 mm (1 Zoll sind hier 25 mm denn auf der Skala sind 4 Zoll genau 100 mm - eigentlich müssten es 101,6 sein [1 Zoll = 25,4 mm], aber es sind nur 100).


Macht eigentlich wenig Sinn, da das Gerät aus England kommt, aber französische Zoll haben diese Umrechnung (1 fr. Zoll sind 25 mm). (Edit: Ich kann gerade keinerlei Belege dafür finden, mir wurde das aber so gesagt. Also stimmt vielleicht nicht.)

Wenn du vom oberen Meniskusrand misst, passen die 750 doch wieder, oder? Du sagtest ja, das wären etwa 2 mm.

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Danke erstmal. Also an der oberen Begrenzung des Meniskus ablesen ... die ist halt schwieriger zu bestimmen als der untere Rand.

@CD-ROM: ich habe den Höhenunterschied über den Meeresspiegel berücksichtigt. Die Wetterstation gibt an, wie man auf den lokalen Luftdruck umrechnet.

Was passiert denn, wenn ich Quecksilber ins Niveaugefäß gebe. Steigt dann der Pegel im Rohr? Muss ich nicht vergleichsweise viel hineinschütten für eine kleine Änderung? Ich kann mir das gerade nicht gut herleiten. Confused

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Jeder mm mehr im Vorratsgefäß ist ein mm mehr auf der Säule.
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Ein sehr schönes Barometer und interessant obendrein!

Das Experiment von Torricelli: Quecksilberbarometer

Betriebsanleitung Quecksilber-Barometer nach LAMBRECHT

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