Barometer – das Messgerät zur Bestimmung des Luftdruckes
Mit einem Barometer lässt sich der Luftdruck bestimmen. Das
Messgerät gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Grundsätzlich wird zwischen mechanischen und digitalen Barometern unterschieden. Druckmessgeräte werden in der Meteorologie zur Wettervorhersage in
Wetterstationen eingesetzt.
In der Regel kann in Mitteleuropa ein steigender Luftdruck als Anzeichen für gutes Wetter bewertet werden, während ein fallender Luftdruck auf schlechtes Wetter hinweist. Diese Interpretation trifft jedoch nicht zwangsläufig in allen Fällen zu. Schlechtes Wetter kann auch auf steigenden Luftdruck folgen. Als grobe Orientierung kann diese Interpretation für den Laien jedoch ausreichen.
Barometer werden nicht nur in der Meteorologie, sondern auch in der Luftfahrt beispielsweise in Flugzeugen verwendet. Der Luftdruck nimmt in der Höhe ab, deswegen können Barometer auch als
Höhenmessgerät dienen. Verwandte Geräte, die über den Luftdruck Höhenveränderungen anzeigen, sind das Variometer und der Höhenschreiber.
Die unterschiedlichen Barometer-Typen
Das Barometer geht auf eine Entdeckung von Gregor Agricola im Jahre 1550 zurück, er beschreibt erstmalig den Einfluss des Luftdruckes auf das Aufsteigen von Wasser in Saugpumpen. Der irische Naturforscher Robert Boyle führte 1665 den Begriff Barometer ein, abgeleitet von den griechischen Wörtern „baros“ (Gewicht) und „metron“ (Maß).
Im Folgenden werden die wichtigsten Barometer Typen vorgestellt.
Das Flüssigkeitsbarometer
Ein Flüssigkeitsbarometer setzt sich aus einem senkrechten Rohr zusammen, welches mit einer Flüssigkeit gefüllt und am oberen Ende luftdicht verschlossen ist. Das untere Ende des Rohres steht in einem Gefäß, in dem sich die selbe Flüssigkeit befindet. Die im Rohr befindliche Flüssigkeit fließt durch ihr Eigengewicht nach unten, wobei oberhalb der Flüssigkeit ein Unterdruck entsteht. Der Luftdruck wirkt diesem Prinzip entgegen, so dass die Flüssigkeitssäule je nach Luftdruck immer auf einer bestimmten Höhe im Steigrohr stehen bleibt.
Das Quecksilberbarometer
Das Quecksilberbarometer gleicht vom Prinzip her dem Flüssigkeitsbarometer, es besteht ebenfalls aus einem Steigrohr und einem Vorratsgefäß am unteren Ende. Als Flüssigkeit wird Quecksilber verwendet. Erfunden wurde das Quecksilberbarometer 1643 von Evangelista Torricelli. Da Quecksilber ein hohes spezifisches Gewicht aufweist, kann das Steigrohr wesentlich kürzer gehalten werden als bei der Verwendung von Wasser.
Das Dosenbarometer
Das Dosenbarometer wird auch als Aneroidbarometer oder nach seinem Erfinder Lucien Vidie (1805-1866) als Vidie-Dose bezeichnet.
Ein Dosenbarometer enthält keine Flüssigkeit. Die Basis ist ein Hohlkörper aus dünnem Blech, der sich je nach Luftdruck verformt. Bei steigendem Luftdruck verdichtet sich das Blech, bei fallendem Luftdruck dehnt es sich aus. Eine Mechanik überträgt die Verformung des Bleches auf einen Zeiger, der den Luftdruck auf einer Skala anzeigt. Um die Präzision der Messung zu erhöhen, werden bis zu acht „Dosen“ übereinander verwendet.
Ein Problem des Dosenbarometers ist die Temperaturempfindlichkeit, da sich Blech auch temperaturbedingt ausdehnt. Daher werden spezielle Legierungen verwendet, deren einzelne Komponenten sich in ihrem Temperaturverhalten gegensätzlich verhalten. Mit Blechen aus solchen Legierungen kann die Temperaturempfindlichkeit reduziert werden. Dosenbarometer werden in der Luftfahrt in Höhenmessern, Variometern und Fahrtmessern eingesetzt.
Das Röhrenbarometer
Das Röhrenbarometer wird auch als Bourdonfeder bezeichnet. Es besteht aus einem gebogenen Rohr, das über einen Mechanismus mit einem Zeiger verbunden ist. Bei einem gebogenen Rohr weist die Außenseite eine größere Fläche auf als die Innenseite. Dadurch bedingt ist bei steigendem Luftdruck die Kraftwirkung nach außen größer. Der Zeiger zeigt den Luftdruck anhand der Verformung des Rohres auf einer Skala an.
Luftdruckmessung mittels Sensoren
In modernen Barometern wird der Luftdruck mittels Luftdrucksensoren ermittelt. Diese arbeiten nach den selben physikalischen Prinzipien wie mechanische Barometer. Ein kleiner Hohlraum mit einem Referenzdruck schließt mit einer Membran ab. Durch Luftdruckveränderungen verbiegt sich die Membran, wobei die Kraft gemessen wird. Die Kraftmessung erfolgt mit so genannten Piezokristallen, die bei Dehnung eine elektrische Spannung erzeugen, die sich messen lässt.
Moderne Barometer mit digitaler Anzeige
Modere Barometer zeigen den Luftdruck digital an. Gemessen wird der Luftdruck mittels
Sensoren. Die meisten dieser Geräte sind Multifunktionsgeräte mit integriertem Datenspeicher. Neben dem barometrischen Druck lassen sich mit diesen Klimamessgeräten auch weitere Werte bestimmen wie die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Windgeschwindigkeit. Viele digitale Barometer können auch als
Manometer zur Messung des Drucks in einem Vakuum verwendet werden.
Barometer sind heutzutage auch ein Bestandteil von Multifunktions-Armbanduhren bzw. Sportuhren.
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