Barometr Goethego

Barometr jest przyrządem służącym do pomiaru ciśnienia powietrza. Zmieniające się ciśnienie atmosferyczne wiąże się ze zmianami pogody. Pogodynki w programach telewizyjnych chwalą się, że zgodność ich prognoz z rzeczywistością wynosi 82% albo i więcej, ale myślę, że i tak warto trzymać rękę na pulsie i zrobić sobie barometr.

Barometr Goethego to prosta konstrukcja przypominająca czajnik. Składa się z dwóch przeźroczystych naczyń połączonych, napełnionych zabarwioną wodą. Większe naczynie jest u góry szczelnie zamknięte a powietrze w nim uwięzione. Tym właśnie się różni od zwykłego czajniczka. Naczynie węższe, podobne do czajnikowego dzióbka jest otwarte u góry. Naczynia muszą być przeźroczyste dlatego, żeby poziomy zabarwionej wody były widoczne. Zmiana ciśnienia atmosferycznego wpływa na różnicę wysokości słupa wody pomiędzy naczyniami.

[caption id="attachment_3609" align="aligncenter" width="465" caption="Rysunek 1. Podziałka ułatwiająca odczyt ciśnienia z barometru do naklejenia na pionową ściankę suportu."][/caption]

Poziomy te można obserwować i porównać. Barometr napełniamy do połowy wodą a następnie, szczelnie zakręcamy jego pokrywkę wtedy, gdy ciśnienie atmosferyczne jest średnie czyli ani za wysokie, ani za niskie. Chodzi o to, by pomiędzy naczyniami już nie było przepływu powietrza. Gdy poziomy wody w szerokim naczyniu i w dzióbku są równe, ciśnienie powietrza wewnątrz i na zewnątrz jest takie samo. Gdy ciśnienie zewnętrzne maleje, poziom wody w dzióbku podnosi się. Jednak poziom wody w szerokim naczyniu nie opada, gdyż jego przekrój jest dużo większy niż dzióbka co oznacza, że ciśnienie powietrza wewnątrz naczynia praktycznie się nie zmienia.

Przy wysokim ciśnieniu atmosferycznym poziom wody w dzióbku opada a przy niskim rośnie. Różnica widoczna jest także w menisku wklęsłym lub wypukłym. Obserwując różnicę poziomów w rurce wąskiej i szerokiej części naczynia, możemy się dowiedzieć, czy ciśnienie atmosferyczne jest wyższe, czy też niższe od tego, które uznaliśmy za średnie. Przy wysokim ciśnieniu atmosferycznym poziom cieczy w wąskim naczyniu obniża się, a przy małym ciśnieniu przeciwnie, podwyższa się. Powiedzmy sobie jednak od razu, nasz barometr niestety nie jest specjalnie dokładny. Barometr Goethego jest prosty do zrobienia i będzie pożytecznym przyrządem do domu lub szkolnego gabinetu fizycznego. Nasz barometr powinien mieć swoje stałe miejsce i nie być narażony na uszkodzenie. Po za tym powinien być na wysokości wzroku, co ułatwi obserwacje słupka wody a tym samym zmieniającego się ciśnienia. Barometr zatem umieścimy na specjalnej półeczce zawieszonej w wybranym miejscu na ścianie.

Materiały: Szklana rurka, niewielki słoiczek szklany lub plastikowy ale z bardzo szczelną hermetyczną pokrywką, kilka kropel niebieskiego lub innego koloru tuszu lub atramentu, sklejka lub deseczka o wymiarach około 260 x 100 x 4 milimetry, prostokątna listewka.

Narzędzia: Pistolet glutownica na klej na gorąco, dremel z diamentową końcówką, mały palnik gazowy, pilnik kluczykowy czyli mały z bardzo drobnymi nacięciami. Posłuży nam do przecięcia rurki szklanej.

Dziubek, czyli wąskie naczynie. Zrobimy go z rurki o średnicy 8 i długości 150 milimetrów. Rurkę musimy wygiąć pod kątem prostym. Zaczynamy od rozgrzania palnikiem gazowym miejsca w którym chcemy ją kształtować. Podczas ogrzewania obracamy rurkę wzdłuż jej osi, delikatnie tak, by nagrzewała się równomiernie na całym obwodzie. Po chwili wyczujemy, że pod wpływem płomienia z palnika staje się miękka. Zaginamy ją delikatnie a gdy zajdzie potrzeba, zatykamy jeden koniec palcem a w drugi wdmuchujemy ustami trochę powietrza tak, by miękka wyginana ścianka nie zapadła się.

Szersze naczynie. To szklany lub zrobiony z twardego tworzywa sztucznego słoiczek. W odległości 15 milimetrów od jego dna w bocznej ściance wykonujemy otworek o średnicy takiej, by zmieściła się w niej rurka. Otworek najprościej i najszybciej wywiercimy za pomocą dremela wyposażonego w stożkowego kształtu frez diamentowy lub podobny kamień szlifierski.

Montaż barometru. Montaż polega na sklejeniu obu części w całość. Zrobimy to za pomocą pistoletu klejowego, tak jak na fotografii. Zadbajmy, by obie klejone części były do siebie równoległe a potem wystarczy chwilę zaczekać aż klej zastygnie. Na koniec napełniamy nasz barometr wodą zabarwioną na przykład efektowną zieloną ekoliną lub atramentem. Sprawdźmy przy okazji czy zabarwiona woda jakąś nieszczelnością nie wycieka. Pokrywkę słoika mocno zakręcamy, tak by powietrze było uwięzione w przestrzeni nad powierzchnią wody szerszego naczynia.

Suport. To półeczka, na której postawimy nasz barometr. Zawieszona na ścianie ułatwi obserwacje zmieniającego się ciśnienia. Zrobimy ją z dwóch prostokątnych kawałków sklejki oraz wzmacniającej listewki. Obie części sklejki sklejamy pod kątem prostym tak jak jest to widoczne na zdjęciu. W pionowej części półki wiercimy otworki na gwoździe lub zrobimy z drutu zawieszkę.

Uszko zawieszka. Wygniemy ją z drutu. Potrzebujemy odcinka o długości 90 milimetrów kawałek drutu około 1 milimetra średnicy. Drut zaginamy w połowie. Potem zginamy równocześnie oba końce pod kątem prostym w odległości 5 milimetrów. Zawieszka widoczna jest na zdjęciu. Mocujemy ją do pionowej części półki. W sklejce wiercimy dwa otwory w które włożymy końce zawieszki. Otwory wyznaczymy wciskając w drewno końce zawieszki. Wiercimy wiertłem o średnicy takiej jaką ma użyty drut. Jeśli otworki są za luźne zawieszkę możemy dodatkowo zamocować klejem z glutownicy.

Podziałka. Narysujemy ją na kartoniku inspirując się wzorem z zamieszczonego rysunku. Cienkie równoległe linie mają pomóc ustaleniu czy słupek wody w wąskiej części barometru jest wyżej czy niżej niż w szerokiej części. Słoneczko i chmurka sugerują czego możemy spodziewać się jeśli chodzi o pogodę. Podziałkę naklejamy na pionowa cześć suportu.

Nasz barometr jest już gotowy. Przez pierwsze dni możemy porównywać jego zachowanie konfrontując z realną pogodą. Nawet, jeśli nie zawsze zasugeruje nam zmianę pogody i jest mało dokładny to jednak możemy się cieszyć, bo w końcu mamy własnoręcznie zbudowany, jak by nie było starodawny barometr Goethego.