instrumente pentru masurarea parametrilor climatici

26
 UNIVERSITATEA „DUNĂREA DE JOS” GALAŢI FACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA CAIET DE PRACTICĂ  STUDENT: ŞERBAN CĂTĂLIN ANUL III, SPECIALIZAREA I.S.B.E.

Upload: catalin-serban

Post on 06-Jul-2015

867 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 1/26

UNIVERSITATEA „DUNĂREA DE JOS” GALAŢIFACULTATEA DE INGINERIE BRĂILA

CAIET DE PRACTICĂ

STUDENT: ŞERBAN CĂTĂLINANUL III, SPECIALIZAREA I.S.B.E.

Page 2: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 2/26

INSTRUMENTE PENTRU MĂSUREAREA PARAMETRILOR CLIMATICI

Realizat de: Şerban Cătălin, anul III I.S.B.E.

Cap. 1 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREA TEMPERATURILOR AERULUI

Temperatura unui corp este determinată de proprietatea acestuia de a transmitecăldură altor corpuri sau de a primi căldură de la acestea.

Orice variaţie în starea de încălzire a unui corp produce o schimbare a proprietăţilor fizice şi geometrice ale corpului. Acest fapt constituie principiul care stăla baza construcţiei instrumentelor pentru determinarea temperaturii, adică a

termometrelor. Cu ajutorul acestora se stabileşte raportul care există între proprietăţileunui corp şi temperatură, datorită schimbului de căldură şi a tendinţei de stabilire aechilibrului termic.

Proprietatea pe care se bazează construcţia termometrelor este deformarea pecare o suferă corpurile gazoase, lichide sau solide, sub influenţa variaţiilor detemperatură. În cazul temometrelor, această deformare se traduce printr-o contracţiesau dilatare a substanţei termometrice. Pe baza acestei variaţii de volum s-a ajuns ladefinirea unităţii de măsură a temperaturii, adică a gradului de temperatură. Astfel,gradul centigrad (Celsius) reprezintă a 100-a parte din variaţia volumului aparent almercurului din corpul termometric atunci când este trecut din gheaţa care se topeşte,în vaporii apei care fierbe, la presiunea normală. Menţionăm că gradul nu este ounitate absolută pentru măsurarea temperaturii, deoarece valoarea acestuia depinde dedimensiunile ce se dau prin construcţii, termometrului respectiv. De asemenea,mărimea gradului de temperatură mai depinde şi de modul cum se împarte scaratermometrului.Scara Celsius reprezintă intervalul dintre 0 şi 100, adică dintre temperatura la careîngheaţă apa, respectiv la care se topeşte gheaţa şi temperatura la care aceasta fierbe,la presiune normală.

Mai puţin răspândite sunt scara termometrică Rankine (0R) având temperaturala care îngheaţă apa, respectiv de topire a gheţii de 4920R şi temperatura de fierbere a

apei de 6720

R şi scara Fahrenheit (0

F), cu cele două temperaturi de 320

F, respectiv de2120F.În sistemul internaţional se utilizează scara Kelvin (K), în care temperatura

punctului triplu al apei este 273,16K, 0K constituind temperatura stării speciale acorpurilor numită zero absolut.

Relaţiile dintre aceste mărimi sunt:

1K = 10C = 1,80F = 1,80R

2

Page 3: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 3/26

În figură este prezentat un termonetru obişnuit, gradat în grade Celsius, unde:R-rezervor; S-scară gradată; C – capilar Termometrul nu capătă instantaneu temperatura mediului, ci între termometru şi

mediu începe să se producă schimbul caloric, conform relaţiei:dQ = is(θ - t)dτ

unde dQ este cantitatea de căldură pe care o pierde sau o primeşte termometrul întimpul dτ; i coeficientul de schimb caloric cu mediul; s suprafaţa receptoare atermometrului; t temperatura mediului.

Temperatura termometrului se va modifica în timpul schimbului caloric, înfuncţie de cantitatea de căldură primită sau cedată. Această cantitate se exprimă prinrelaţia:

dQ = Mcdt

în care: c căldura specifică a substanţei din care este confecţionat termometrul; Mmasa acestuia; dt exprimă variaţia de temperatură datorită cantităţii de căldură ce se

propagă de la mediu la termometru.Cantitatea de căldură primită este aceeaşi şi deci:

is(θ - t)dτ = Mcdt

Mc

is(θ - t) =

τd

dt

în care dt/dτ reprezintă viteza cu care termometrul capătă temperatura mediului în

care este introdus.Conform ultimei relaţii deducem că viteza cu care termometrul capătătemperatura mediului este proporţională cu suprafaţa termometrului, cu coeficientulde schimb caloric şi cu diferenţa de temperatură (θ - t) şi invers proporţională cucapacitatea calorică a termometrului, Mc.

La construcţia termometrelor se ţine cont de această relaţie, având în vederescopul pentru care se va utiliza termometrul.

Termometre pentru determinarea temperaturii aerului

În meteorologie se utilizează în acest scop termometrul ordinar meteorologic

sau psihrometric.

3

Page 4: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 4/26

Se folosesc două termometre obişnuite identice, instalate pe acelaşi suport şicare determină temperatura şi umezeala aerului. Aceste două temometre alcătuiesc

psihrometrul, care va fi descris la capitolul respectiv. Pentru determinărilemeteorologice de temperatură, termometrele se instalează în adăpostul meteorologic.

Căsuţa are pereţii laterali confecţionaţi din jaluzele de lemn înclinate la 450

pentru a se umbri una pe alta, deci să nu permită pătrunderea radiaţiilor solare. Partea

inferioară a căsuţei este formată din două scânduri

Acoperişul adăpostului este dublu, iar partea de deasupra este acoperită cu o pânză desac vopsită în alb. Cuşca adăpostului se instalează pe un suport cu 4 picioare, uşor înclinate, fixate prin garnituri metalice şi buloane în beton. Atât suportul adăpostului,cât şi cuşca, sunt vopsite în alb, iar interiorul în negru. Uşa se montează întotdeaunaspre nord.

Termometrul ordinar utilizat în adăpostul de instrumente se foloseşte şi pentrudeterminarea temperaturii în aer liber.

Termometrul ordinar mai este folosit pentru determinarea temperaturilor lasuprafaţa solului.

Termometrul de maximă

Pentru determinarea temperaturii cea mai mare în 12 sau 24 ore se utilizeazătermometrul de maximă.

Funcţionarea lui este similară cu cea a termometrului medical. In parteainferioară a rezervorului este fixat un dinte de sticlă care trecând prin mijloculrezervorului pătrunde pe o mică porţiune şi la partea inferioară a tubului capilar.

4

Page 5: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 5/26

Firul de sticlă are rolul de a forma o îngustare capilară, care atunci când se produce o creştere a temperaturii mediului, permite totuşi mercurului din rezervor care se dilată, să pătrundă în tubul capilar prin orificiul inelar, dintre firul de sticlă şi

peretele tubului capilar. Astfel, meniscul mercurului din tubul capilar va indicatemperatura maximă şi va rămâne staţionar la aceasta, chiar dacă temperatura

mediului va scădea, deoarece mercurul întâmpină în dreptul orificiului inelar o forţăde frecare mai mare decât forţa de coeziune a mercurului. La contractarea mercurului,coloana se rupe, iar meniscul rămâne staţionar spre a indica temperatura maximăatinsă

Termometrul de minimă

Se utilizează pentru determinarea celei mai scăzute temperaturi din cursulnopţii sau al zilei. Acesta are ca lichid termometric alcool sau toluen, iar rezervorulare forma de furcă sau cilindrică. Acest termometru se instalează orizontal, alături decel de maximă. Pentru a indica temperatura minimă în tubul capilar al acestuia se aflăun indice de porţelan şi cu capetele îngroşate. Acest termometru se instaleazăorizontal. După fiecare citire a temperaturii, termometrul se ţine oblic, cu rezervorulmai sus, pentru ca indicele să alunece prin coloana de alcool, de-a lungul tubuluicapilar şi să se oprească la capătul coloanei de alcool.

Dacă temperatura scade, alcoolul din rezervor se contractă şi face să se retragăşi coloana din tubul capilar. Aceasta, prin meniscul alcoolului, antrenează şi indicele

care se va opri (odată cu meniscul alcoolului) în dreptul gradaţiei de pe scară, carereprezintă temperatura minimă.Apoi, chiar dacă temperatura mediului creşte, indicele rămâne staţionar,

deoarece alcoolul prin dilatare, se strecoară printre indice şi pereţii tubului capilar.

Termograful

Este folosit în meteorologie pentru înregistrarea variaţiilor temperaturii aeruluiatmosferic în interval de 24 ore sau de o săptămână. Toate tipurile de termografe au, în

principal, aceleaşi părţi componente: o piesă sensibilă la variaţiile de temperatură, unsistem de pârghii de transmisie şi partea înregistratoare. Cel mai des folosite sunt

termograful cu lamă bimetalică (Junkalor) şi cele cu tub Bourdon.Termograful Junkalor. Acesta are ca piesă sensibilă o lamă bimetalică (1)formată din sudura a două lamele, una oţel şi alta un aliaj de nichel şi mangan care arecoeficientul de dilatare neglijabil.

5

Page 6: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 6/26

Lama este fixată la unul din capete printr-o garnitură metalică (2) de barametalică (3). Capătul liber al lamei este cuplat la sistemul de pârghii (4) ce seangrenează cu o garnitură (5) care constituie dispozitivul de reglare a sensibilităţii.Această garnitură este fixată pe axul de suspensie de pârghia înregistratoare (7) a cărei

peniţă atinge diagrama fixată pe cilindrul rotitor.

Sub influenţa variaţiilor de temperatură, lama bimetalică se deformează(deflexiune) şi capătului liber îi este imprimată o deplasare care este transmisă peniţei.Sensibilitatea unui termograf depinde de deflexiunea lamei bimetalice d:

d =g

t)(l 021 α−α

unde l este lungimea lamei bimetalice, g grosimea acesteia, t0 temperatura ceacţionează asupra sistemului şi (α1-α2) este diferenţa dintre coeficienţii de dilatare aicelor două lamele. Se poate folosi între -350C şi +450C.

Termograful cu tub Bourdan. Se deosebeşte de cele descrise mai sus prin faptul că piesa receptoare pentru determinarea temperaturii este un tub metalic, plat, cu pereţiisubţiri în interiorul căruia se află un lichid termometric (alcool amilic, petrol, toluen,etc). Sub influenţa variaţiilor de temperatură lichidul termometric se deformează,această deformare fiind transmisă tubului metalic care acţionează peniţaînregistratoare.

Cap. 2 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREA

TEMPERATURII APEI

Cantitatea de căldură care se propagă ziua în interiorul solului şi alapei prin unitatea de suprafaţă şi cantitatea de căldură care este cedată(radiată) noaptea de această suprafaţă formează circuitul caloric diurn încele două medii, în 24 h.

În urma determinărilor efectuate s-a găsit că circulaţia călduriieste mai accentuată în apă decât în sol. Astfel, o cantitate însemnată decăldură provenită din radiaţia solară este redată atmosferei de cătresuprafaţa solului, a zăpezii şi a gheţii. În straturile mai adânci ale acestor medii pătrunde doar o cantitate mică de căldură.

În cazul apei, unde procesul de propagare pe verticală a căldurii

este mai intens, aproape întreaga cantitate de căldură provenită dintransformarea radiaţiei solare este transmisă straturilor mai adânci. Întimpul răcirii suprafeţei apei prin radiaţie, aproape întreaga cantitate de

căldură cedată este înlocuită prin căldura provenită din straturile inferioare. În felulacesta circulaţia anuală a căldurii în apă este apreciată ca fiind de 15-20 ori maiintensă decât în sol.

Termometrele de apă Sunt termometre ordinare, cu rezervorul mare, prevăzute cu unînveliş metalic protector. Rezervorul se află într-un vas metalic V, prevăzut cu orificii,

pentru ca în timpul determinărilor prin afundare în apă, vasul să rămână plin cu apă,deci să nu fie influenţat de temperatura mediului. În cazul măsurării temperaturilor apelor adânci, termometrul este prevăzut cu un înveliş de sticlă specială, care să rezistela presiuni mari.

6

Page 7: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 7/26

Cap. 3 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREATEMPERATURII SOLULUI

Măsurarea temperaturii la suprafaţa solului, precum şi la diferite adâncimi

în stratul de pământ, în care creşte şi se dezvoltă diferitele culturi este foarteimportantă pentru agrometeorologie.

Pentru astfel de determinări se folosesc termometrele de sol care sunt:termometrul ordinar, termometrul de minimă şi de maximă.Aceste termometre se aşază orizontal în solul fărâmiţat, astfel că numai jumătatedin rezervor şi din tubul de protecţie al termometrului se află în afara solului.. Sefolosesc mai multe termometre, aşezate unele lângă altele, la distanţa de 5-10cmunul de altul, cu rezervoarele spre est.

Termometre Savinov Sunt utilizate la determinarea temperaturii stratuluiarabil, la adâncimi de 5, 10, 15 şi 20 cm în timpul campaniei agricole. Seria determometre se instalează la început de primăvară şi se scot la sfârşitul toamnei.Partea V a termometrului care se introduce în sol are tubul capilar (T) învelit învată sau în cenuşă fină, care umple până la refuz tubul protector altermometrului, pe această porţiune.

Această izolaţie are scopul de a înlătura formarea curenţilor de aer îninteriorul tubului protector şi deci în jurul capilarului, deoarece partea din sol atermometrului are alt regim termic decât cea din afară (unde se află scaratermometrică Sc).

Aceste termometre se instalează sub un unghi de 450 faţă de sol, lângătermometrele de minimă, de maximă şi cel ordinar cu orientarea de la est la vest,

începând ce cele aflate la adâncimea de 5 cm.

Termometre extractive Acestea au rezervorul mare şi sunt introduse într-untoc protector de ebonită sau alamă, care are practicată o tăietură, pentru a facevizibilă numai scara termometrului.

Termometrul în tocul său este fixat pe o tijă de lemn şi introdus într-un toc protector de lemn, îngropat în pământ, în serii de cîte 5 bucăti (la adâncimi de 20, 40,80, 160 şi 320 cm), precum şi în serii de 8 bucăţi (la adâncimi de 20, 40, 60, 80, 120,

160 şi 320 cm).

7

Page 8: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 8/26

Metode şi dispozitive electrice pentru determinarea temperaturii

Pentru determinările rapide ale temperaturii aerului atmosferic şi în sol la

diferite adâncimi, se folosesc dispozitivele electrice. Acestea, în funcţie de principiulconstructiv, sunt de trei feluri: termoelemente sau termometre termoelectrice; termometre cu rezistenţă electrică; termistori.

Termometrele electrice. Se bazează pe principiul producerii unui curenttermoelectric între 2 suduri de metale diferite 1 şi 2, menţinute la temperaturi diferite.Între cele 2 suduri se generează o forţă electromotoare E, proporţională cu diferenţade temperatură (t2-t1), dintre cele 2 suduri:

E = c(t2 – t1)

unde coeficientul c reprezintă variaţia forţei electromotoare pentru o diferenţă detemperatură de 10C între cele două suduri.

Deoarece forţa electromotoare este mai greu de măsurat, în circuitul termocuplului seintroduce un galvanometru, care determină intensitatea i a curentului, conform legiilui Ohm:

i =R

E=

gc

12

r r

)t-c(t

+

unde r c, r g sunt rezistenţe electrice ale cuplului termoelectric şi respectiv agalvanometrului, care se determină în prealabil şi t1 temperatura cunoscută la care semenţine una din sudurile termocuplului. De aici se determică temperatura t2.

În figură este prezentat un sistem pentru măsurarea temperaturii la diferite

adâncimi.

8

Page 9: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 9/26

Termometrele cu rezistenţă electrică. Se bazează pe principiul variaţieirezistenţei electrice a unui conductor în funcţie de temperatură. Aceasta estedată de:

R t = R 0(1 + at + bt2)

unde R t, R 0 sunt rezistenţele conductorului la temperatura t0 şi respectiv 00C şi a şi bconstante, care se determină prin comparare cu un etalon.

Datorită faptului că în meteorologie limitele variaţiilor de temperatură suntrestrânse, se neglijează termenul bt2, astfel că termometrele îşi bazează construcţia perelaţia:

R t = R 0(1+at)

din care deducem valoarea temperaturii t.Pentru măsurarea temperaturilor aerului se folosesc termorezistenţe din platină

cu valori de aprox. 80Ω , iar pentru cele ale solului, mai convenabil este cuprul.În practică se foloseşte puntea Wheatstone, în care intervin, pe lângărezistenţele cunoscute r 1 şi r 2 şi o rezistenţă variabilă r 3, care ajută la echilibrarea

punţii (aducerea galvanometrului la zero).

Termistori. Folosirea lor se bazează pe proprietăţile semiconductorilor (germaniul, siliciul, telurul) de a-şi micşora puternic rezistenţa electrică la creştereatemperaturii.

Conductivitatea electrică a termistorilor rezultă din propagarea electronilor slab legaţi în reţeaua cristalină. Relaţia de bază este:

R t = R 0e

− 0T

1

T

1

b

unde b este o constantă care depinde de natura materialului şi care caracterizeazăsensibilitatea termistorului.Pentru determinarea temperaturii se foloseşte tot un sistem punte Wheatstone şiexistă avantajul că sunt de dimensiuni mici şi inerţie neglijabilă.

Cap. 4 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREAPRESIUNII ATMOSFERICE

Presiunea atmosferică este mărimea forţei pe care atmosfera o exercită caurmare a greutăţii sale pe unitatea de suprafaţă şi este egală cu greutatea unei coloane

9

Page 10: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 10/26

de aer verticale de înălţime egală cu cea măsurată de la suprafaţa solului până la limitasuperioară a atmosferei.

În meteorologie, măsurarea presiunii se efectuează de obicei cu barometrul demercur, care se bazează pe principiul echilibrării presiunii atmosferice prin greutatea uneicoloane de mercur. Acest principiu a fost elaborat de Torricelli în 1643.

Barometrul cu mercur cu rezervorul fix (tip Füess)

Barometrul Füess prezintă avantajul că mercurul din rezervor nu trebuie adus, întimpul măsurătorilor, la un anumit nivel, deoarece scara barometrică este astfel adaptatăîncât compensează variaţiile nivelului mercurului din rezervor.

Barometrul Füess este alcătuit din: 1) tub barometric (T) de sticlă, cu lungimeade circa 85-86 cm şi cu diametrul mai mare (7-10 mm) în dreptul scării. Este prevăzutla partea inferioară cu o îngustare, care împiedică aerul să pătrundă în spaţiul vid dedeasupra meniscului din tub; 2) rezervorul barometrului (B) cuprinde: capacul (C) pecare se află un orificiu în care se adaptează un mic şurub (p), care, prin deşurubare

permite comunicarea cu atmosfera exterioară a mercurului din barometru. Acest şurubse numeşte şurub de presiune; 3) scara barometrului, care se află în partea inferioară atubului metalic de protecţie pe care este înfăşurat capacul rezervorului. Scara

barometrului este gradată în mm, şi este prevăzută cu un vernier V care se poatemanevra cu ajutorul şurubului cu cremalieră E. Scara barometrului este protejată deun tub cilindric de sticlă; 4) termometrul alipit este de conformaţie specială avândrezervorul apropiat de tubul barometrului şi se foloseşte pentru determinareatemperaturii mercurului din acesta, în scopul aplicării corecţiei de temperatură.Barometrul se instalează pe un perete solid cu rezervorul la înălţimea de 80 cm de la

pardoseala camerei.

Barometrul cu rezervorul mobil

Este alcătuit din aceleaşi părţi ca şi barometrul Füess, deosebindu-se numai

prin conformaţia rezervorului. Acesta este format dintr-un cilindru de sticlă, strânsetanş între 2 garnituri metalice. În acest cilindru se ridică mercurul până la un nivel fix

10

Page 11: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 11/26

indicat de vârful unui dinte de plastic; cu ajutorul şurubului care ridică fundulrezervorului confecţionat din piele de căprioară.

Piesele rezervorului sunt protejate într-un cilindru metalic. Înainte de efectuareadeterminărilor de presiune, se procedează la aducerea meniscului mercurului dinrezervor tangent la vârful dintelui de material plastic. Pentru a pregăti acest fel de

barometru pentru transport se procedează la ridicarea fundului rezervorului prinmanevrarea şurubului. Astfel mercurul va umple complet tubul barometrului. Parteade sticlă a rezervorului se închide.

Corecţii barometrice

Întrucât lungimea coloanei de mercur din barometru, care este echilibrată de presiunea atmosferică, suferă variaţii nu numai sub influenţa presiunii atmosferice, cişi din cauza variaţiilor de temperatură, cu latitudinea şi altitudinea, rezultă cădeterminărilor de presiune să li se aplice corecţii.

a) Corecţia de temperatură. Pentru ca determinările de presiune efectuate latemperaturi diferite să fie comparabile, înălţimile coloanelor de mercur din barometrutrebuie reduse la temperatura de 00C. În acest scop se foloseşte relaţia:

p0 = pt – 0,000163 ptt0

în care p0 şi pt sunt presiunile la temperaturile 00C şi t0, iar 0,000163 este diferenţadintre coeficientul de dilatare al mercurului (0,000181) şi al alamei (0,000018) din careeste confecţionată scara barometrului. Pe baza relaţiei de mai sus s-au calculat tabele cucorecţiile de reducere a presiunii la 00C.

b) Corecţia de gravitaţie. Deoarece forţa de atracţie este variabilă culatitudinea, se aplică această corecţie de reducere la latitudinea de 450. Se utilizeazărelaţia:

p45 = pφ(1–0,00265cos2φ)

în care p45 şi pφ sunt presiunile la latitudinile 450, respectiv φ. Semnul corecţiei estedat de cos2φ. Astfel pentru φ∈(45-900), valoarea este pozitivă.

c) Corecţia pentru reducerea presiunii la forţa de gravitaţie corespunzătoare

nivelului mării. Se aplică în acest caz relaţia:

p0=ph(1–314⋅ 10-9h)

în care p0 şi ph sunt presiunile la nivelul mării şi respectiv la înălţimea h. Astfel se vaaduna la valoarea presiunii citită la barometru pentru staţiile meteorologice situatedeasupra mării şi se va scădea pentru punctele situate sub nivelul mării.

Barometrul aneroid

11

Page 12: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 12/26

Pe lângă barometrul cu mercur se folosesc şi barometre metalice. Acestea se bazează pe principiul deformării sub influenţa variaţiilor de presiune a uneia sau maimultor capsule Vidi.

O astfel de capsulă este o cutie metalică (C) având bazele la mică distanţă unade alta, confecţionată din tablă elastică şi ondulată, pentru a prezenta o suprafaţă maimare de contact cu aerul înconjurător. Aceste baze sunt membranele capsulei,deoarece asupra lor acţionează variaţiile de presiune. Barometrul folosit în mod curentare ca piesă receptoare o singură capsulă C, care la partea inferioară este fixată prinsuportul său central de placa metalică M prinsă în şurub de fundul cutiei aparatului.Partea superioară a capsulei se cuplează printr-o garnitură metalică cu lama elastică L.De aceasta se fixează sistemul de pârghii P şi T, care împreună cu lama are rolul de atransmite şi amplifica deformarea capsulei sub influenţa variaţiilor de presiune. Înmeteorologie se folosesc barometre cu 6-18 capsule Vidi.

Cele mai multe tipuri de barometre au un ac indicator suplimentar fixat printr-un buton în centrul geamului scării. Acesta este acul de tendinţă barometricăcare indică variaţiile presiunilor de la o zi la alta.

Altimetrul

Este tot un barometru aneroid, care pe lângă scara barometrică propriu-zisă,gradată în torr sau mbarr, mai are şi o scară mobilă concentrică cu prima şi care estegradată în metri, înălţime deasupra nivelului mării.

Funcţionarea altimetrului se bazează pe faptul că presiunea scade în medie cu1 torr/10-11 m înălţime.

Gradarea alimetrului se efectuează conform unei relaţii stabilite de sistemulinternaţional:

ph = 76283,6

010273

h005,01

+−

unde ph este presiunea la înălţimea h; 0,005 este gradientul termic verticalconvenţional (pentru 1 m înălţime); 273+100 este temperatura absolută la 100C;

12

Page 13: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 13/26

exponentul 6,83 este un coeficient care ţine cont de factorul de gravitaţie şi dedensitatea aerului la latitudinea de 450.

Hipsometrul

Este un instrument a cărui funcţionare se bazează pe legătura ce există întretemperatura de fierbere a apei şi presiunea atmosferică. S-a stabilit astfel pe caleexperimentală că o variaţie de l0 a punctelor de fierbere corespunde unei variaţii a

presiunii datorată unei diferenţe de nivel de 28 m. Aceasta este ilustrată şi de relaţia:

p = 760 +0375,0

100t 0 −

în care t0 este timpul de fierbere a apei la presiunea p; iar 0,0375 este coeficientconstant.

Acesta este un termometru care, fiind destinat să măsoare temperatura defierbere a apei, este confecţionat din sticlă specială, rezistentă la astfel de temperatură.Întrucât trebuie să funcţioneze la T>800C, pentru a reduce lungimea acestuia, tubulcapilar prezintă deasupra rezervorului o cavitate care, la creşterea temperaturii, se vaumple cu mercurul care se dilată.

În figură apare un hipsometru care conţine un termometru hipsometric şi este prezentatăfixarea termometrului în vasul de fierbere. Trusa mai cuprinde un vas de fierbere a apeiA, prevăzut cu un tub, în care, prin intermediul unei garnituri de cauciuc se instalează

termometrul, în aşa fel ca rezervorul acestuia să fie în contact numai cu vaporii apei carefierbe. Încălzirea apei se face cu ajutorul unei lămpi de spirt c, cu o flacără de mărimeconstantă.

Barograful

Este un aparat care înregistrează variaţiile presiunii atmosferice în timp de24h. Acesta are ca piesă receptoare pentru presiune o coloană de capsule Vidi cu 4-12

bucăţi, după tipul barografului.Înregistrarea presiunii se efectuează pe o diagramă fixată pe un cilindru T, prin

intermediul unei lame l. Diagrama barografului cuprinde linii orizontale care

13

Page 14: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 14/26

reprezintă valorile presiunii între 680-790mm. Pentru reglarea barografului, adică pentru fixarea la o anumită valoare a vârfului peniţei înregistrarea pe diagramă,aparatul este prevăzut cu un şurub special de reglare. Pentru anihilarea influenţeitemperaturii asupra indicaţiilor barografului, acesta este dotat cu un dispozitiv

bimetalic de compensare pentru temperatură V.

Cap. 5 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREAUMEZELII AERULUI

În meteorologie, pentru determinarea umezelii relative a aerului se foloseschigrometrele.

Higrometrul de absorbţie

Se bazează pe proprietatea pe care o au firele de păr omenesc, celofanul saudiferitele membrane organice de a-şi modifica dimensiunile sub influenţa variaţiilor de umezeală. De exemplu, firul de păr omenesc se lungeşte cu mai mult de jumătate

din lungimea sa totală, la o umezeală de 30%, iar pentru umezeli mai mari, firul selungeşte din ce în ce mai puţin, neexistând o proporţionalitate. La construcţiahigrometrelor se folosesc firele de păr blond, pentru că este mai subţire şi are mai

puţin pigmenţi, deci are proprietăţi care variază mai uşor cu umiditatea. In figura demai jos, s-a reprezentat raportul în procente între creşterea lungimii firului de păr, înfuncţie de umezeala relativă.

14

Page 15: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 15/26

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

Umezeala relativa (%)

P r o c e n t d e c r e s t e r e ( % )

Cel mai simplu instrument este higrometrul Koppe, fabricat de Fuess, care estealcătuit dintr-un cadru din tablă cu geam în partea din faţă (1), dispozitivul deajustare (2), în partea din spate există două jgheaburi: în primul se pune tifon, iar în aldoilea, un capac de tablă.

Pentru aducerea la 100%, se umezeşte tifonul. În interiorul cadrului metalic(1) se află un support (3) în formă de U, de care, la partea superioară, este legat unsistem de pârghii (2) care leagă firele de păr (4) de sistemul ceasornic (5).

În momentul în care umezeala variază, firele de păr îşi modifică lungimea şiastfel acul deviază.

Cap. 6 INSTRUMENTE PENTRU OBSERVAŢIIASUPRA NORILOR

Aprecierea formei şi identificarea norilor se face conform clasificăriiacestora, utilizându-se „Atlasul internaţional de nori”.

Problema identificării norilor nu este întotdeauna uşoară, deoarece tranziţiaîntre diferite genuri de nori este gradată şi necesită o supraveghere atentă a dezvoltării

şi evoluţiei acestora, deoarece examinarea cerului numai la ora de observaţii esteinsuficientă.

15

Page 16: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 16/26

De asemenea, se apreciază cantitatea norilor ce acoperă cerul (nebulozitatea).Unitatea pentru nebulozitate este „octa”, iar aprecierea nebulozităţii se efectueazădupă un cod internaţional.

Astfel nebulozitatea mai mică de un octa prezintă urme de nori, iar 8 octa estenebulozitatea maximă, cerul este complet acoperit. Cu cifra 9 se notează când cerul

este invizibil din cauza ceţii.

Instrumente nefoscopice

Pentru determinarea înălţimii norilor, a vitezei şi direcţiei lor de deplasare sefolosesc instrumentele nefoscopice (de la nefos - nor).

Înălţimea bazei norilor sau plafonul acestora se determină cu ajutorul proiectorului de nori şi a unei lunete de vizare, pe al cărei cadran se poate citi unghiulsub care se vizează o pată luminoasă proiectată pe baza norului. Proiectorul foloseşteca sursă de lumină un bec de cel puţin 1000 W al cărui filament se află în focarul uneioglinzi parabolice, pentru a forma un fascicul de raze paralele.Determinarea plafonului norului H în timpul nopţii este simplă.

Astfel din punctul de observaţie C de unde se vizează prin lunetă pe nor pata luminoasă B, care este proiectată pe proiectorul situat în A; din ∆ ABC se deduce:

H = AC tgα

în care AC = l este de obicei 500 m (baza instalaţiei).

În cazul în care punctul de observaţie este situat pe o clădire (în D), înălţimea acesteia h se ia în

consideraţie şi se aplică relaţia:

H = l tgα + h

Determinarea unghiului α se face cu ajutorul lunetei în obiectivul căreia pefirele reticulare se prinde imaginea petei luminoase de pe nor.

Plafonul norilor H se mai poate determina, în cursul zilei, cu ajutorul balonului pilot, în care se introduce o anumită cantitate de hidrogen, care să-i imprime o viteză

de ascensiune v = 200 m/minut.Urmărirea balonului în ascensiune se face cu un binoclu sau cu un teodolit

aerologic, cronometrându-se timpul t, din momentul lansării balonului până cândatinge baza norului. Se aplică relaţia:

H = v⋅ t

Heliograful

Este un aparat care determină durata de strălucire a Soarelui din care se poatededuce indirect nebulozitatea.

Unul dintre cele mai folosite este tipul Campbell-Stokes şi are ca piesăreceptoare pentru razele solare o sferă masivă de sticlă (1), care are rolul unei lentileconvergente.

16

Page 17: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 17/26

Concentric cu aceasta se află montura metalică (2), aşezată la o depărtareegală cu distanţa focală a sferei de sticlă, astfel că pata focală se va forma pediagrama, care se fixează în şanţurile monturii, producând o dungă de arsură intensă

pe timp senin şi mai puţin intensă când cerul este parţial acoperit cu nori.Deoarece Soarele în mersul său aparent îşi schimbă poziţia pe bolta cerească,

ce depinde de anotimpul respectiv, pata focală va produce arsura mai sus sau mai jos pe montura în care se fixează diagrama.

Din această cauză pe montura metalică sunt trei perechi de şanţuri, în care se pot introduce după anotimp trei feluri de diagrame: 1) de iarnă, format mic ce seintroduce în perechea de şanţuri superioare, de la data de 20 octombrie – 10 martie; 2)drepte, în perechea de şanţuri mijlocii, primăvara şi toamna de la 11 martie – 20aprilie şi respectiv de la 11 septembrie – 20 octombrie; 3) curbe lungi, în perechea deşanţuri inferioară, diagramele de vară de la 21 aprilie – 10 septembrie. Monturametalică a heliografului este fixată pe o placă metalică (3), care se poate aşeza laorizontalitate perfectă prin şuruburile respective. Montura metalică se fixează lalatitudinea locului prin intermediul scării respective (4). Pentru orientare pe direcţianord, aparatul este prevăzut cu vergeaua metalică curbată (5).

Menţionăm că diagramele (care se mai numesc şi heliograme) sunt gradate în ore,astfel că se poate aprecia în ore şi fracţiuni durata de strălucire a Soarelui.

Ceilometrul

17

Page 18: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 18/26

Ceilometrul este o instalaţie care permite determinarea înălţimii bazei norului(plafonul) între limitele 30-3000m, în locul în care se face măsurătoarea.Determinările se pot efectua atunci când nu există ceaţă, pâclă sau precipitaţiiabundente.

Principiul de funcţionare al ceilometrului se bazează pe măsurarea intervalului

de timp t în secunde, în care un impuls de unde luminoase (impuls de lucru) parcurgedistanţa de la dispozitivul emiţător până la baza norului şi înapoi la dispozitivulreceptor al undelor luminoase. În acest caz înălţimea norului va fi:

h =ct/2

în care h este înălţimea norului; c viteza luminii; t intervalul de timp în care impulsul parcurge distanţa până la nor, dus şi întors.

Impulsurile luminoase sunt emise pe verticală de un emiţător cu o anumităfrecvenţă (de obicei 20 Hz). Atingând baza norului impulsul luminos este reflectat şi o

parte din această energie reflectată ajunge la dispozitivul receptor, unde estetransformat în semnal electric, care va apare pe ecranul unui oscilograf catodic.

Ceilometrul este format din trei părţi:Emiţătorul care posedă piesele necesare pentru emiterea impulsurilor

luminoase dirijate. În acest scop acesta este prevăzut cu o oglindă parabolică (cudistanţa focală de 350 mm), al cărui ax este orientat perfect vertical.

În focarul oglinzii se află un eclator cu electrozii de wolfram, ale cărei razesunt reflectate de oglindă sub forma unui fascicul paralel, în direcţia norului, a cărui

plafon se măsoară şi pe care se formează o pată luminoasă.Receptorul este prevăzut cu o oglindă parabolică receptoare, identică cu aceea

a emiţătorului. Această oglindă receptoare primeşte impulsul luminos, reflectat de

nor, care este dirijat spre o celulă fotoelectrică, fixată în focarul acestei oglinzi; celulava transforma instantaneu impulsurile luminoase în impulsuri electrice.Deoarece impulsul luminos reflectat este slab ca intensitate, acesta este

amplificat de un fotoamplificator (de impulsuri cu bandă largă cu patru etaje), careeste cuplat cu celula fotoelectrică.

Atât piesele emiţătorului cât şi ale receptorului sunt protejate de carcasemetalice, cu geamuri, spre a fi ferite de praf şi de precipitaţiile atmosferice.Indicatorul este alcătuit dintr-un oscilograf catodic de impulsuri, cuprinzând: unamplificator cu circuite de reţinere la intrare, un generator de baleiaj, un indicator, ungenerator de înaltă tensiune şi un bloc de alimentare cu energie electrică.

Cap. 7 INSTRUMENTE PENTRU DETERMINAREADIRECŢIEI ŞI VITEZEI VÂNTULUI

Vântul fiind unul dintre cele mai variabile elemente meteorologice, rezultă căinstrumentele destinate determinării caracteristicilor acestuia, nu pot măsura valoriinstantanee.

Aceasta se datorează fluctuaţiilor momentane ale vântului, atât ca direcţie, câtşi ca intensitate, precum şi inerţiei instrumentelor de vânt.

Direcţia vântului se determină cu ajutorul giruetelor, iar viteza vântului cuanemometrele.

Direcţia vântului se determină prin indicarea direcţiei din care suflă vântul şi

nu a direcţiei către care el se deplasează.

18

Page 19: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 19/26

Se consideră direcţia vântului la sol, aceea pe care o au curenţii de aer până lamaximum 100 m înălţime.

Girueta Vild

Aceasta este formată dintr-un ax metalic vertical 1, având la partea inferioarăo parte tubulară 2, pe care, prin intermediul unei bucşe metalice 3, sunt fixate 4-8vergele metalice orizontale, ce indică punctele cardinale, dintre care cea orizontală,spre nordul geografic, poartă litera N. Capătul superior al axului 1, este prevăzut cu oconcavitate pe care se sprijină o bilă rulment a părţii mobile a giruetei (ampenajul) 4.

Aceasta este de fapt un ax tubular al giruetei, pe care se află dispozitivul indicator al direcţiei D, precum şi cel al vitezei vântului (V,P). Dispozitivul de direcţie D, esteformat dintr-o vergea metalică orizontală - prevăzută la unul din capete cu o sferămetalică 5, iar la capătul opus cu un sistem de 2 plăci metalice 6, ce se unesc spreexterior.

Dispozitivul indicator al vitezei sau intensităţii vântului este format dintr-o placă metalicăP de 15x30cm şi cu masa de 200g.

Această placă este suspendată la partea superioară, iar sub acţiunea vântului seorientează întotdeauna perpendicular faţă de direcţia vântului. Sub acţiunea acestuia,

placa oscilează în faţa unui arc de cerc V, pe care se află 8 dinţi indicatori aiintensităţii vântului, în scara Beaufort. Aceşti dinţi reprezintă unghiurile de oscilaţieale plăcii P sub acţiunea diferitelor intensităţi şi deci viteze ale vântului. În cele ceurmează se indică legătura dintre viteza vântului şi unghiul de oscilaţie al plăcii.Astfel, vântul acţionând în permanenţă perpendicular asupra plăcii, exercită asupraacesteia o presiune P0 care se exprimă prin relaţia:

P0 = Kρsv2

în care K este un coeficient de proporţionalitate ce depinde deconstrucţia plăcii, ρ este densitatea aerului, s suprafaţa plăcii şi vviteza vântului.

În cazul în care placa este deviată de vânt cu unghiul αfaţă de poziţia verticală, presiunea vântului P, va fi:

P = Kρsv2cos2α

din care se deduce că presiunea vântului scade proporţional cu pătratul cosinusului unghiului α .

În cazul plăcii deviate din poziţia de echilibru, asupra acesteia acţionează douăforţe: un datorată presiunii vântului P şi greutatea plăcii G, care se pot descompune în

două componente P1 şi P2; G1 şi G2. Din acestea P1 şi G1 sunt echilibrate de rezistenţaîn punctele de sprijin ale plăcii, astfel că devierea este determinată numai de forţele P2

19

Page 20: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 20/26

şi G2. Placa rămâne în echilibru în cazul când P2=G2 ale căror valori se înlocuiescdupă cum urmează:

Kρsv2cos2α = G sin α

din care:

v2 = αρ

α2cossK

sinG

iar: v = sK

G

ρ αα

cos

tg

= c αα

cos

tg

Nr. de ordineal dintelui

1 2 3 4 5 6 7 8

Unghiul 0 401’ 1507’ 3107’ 4507’ 5800’ 7206’ 8005’Grade B 0 2 3 4 5 6 7 8Viteza

vântului(m/s)

0 2 4 6 8 10 14 20

Presiuneavântului

(N/m2

)

0 0,05 0,19 0,44 0,78 1,22 2,39 4,88

Această ultimă relaţie, exprimă viteza vântului în funcţie de mărimeaunghiului de oscilaţie al plăcii.

Valorile unghiurilor de oscilaţie sunt indicate de numărul de ordine al dinţilor,în faţa cărora oscilează placa sub acţiunea presiunii vântului, care are corespondenţăcu intensitatea vântului în scara Beaufort şi deci şi cu viteza în m/s. Această legăturăeste dată în tabelul de mai sus.

Astfel, dacă placa oscilează în dreptul dintelui 5, acestuia îi corespundeunghiul de 4507’, intensitatea 5 în scara Beaufort şi viteza de 8 m/s pentru o presiune avântului de 0,78 N/m2.

Deoarece în relaţiile de calcul intervine şi densitatea aerului, înseamnă căviteza vântului determinată cu ajutorul plăcii giruetei va fi dependentă şi de densitatea

20

Page 21: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 21/26

aerului. Însă densitatea aerului depinzând de temperatura şi de presiunea sa,coeficientul c din ultima relaţie înglobează şi dependenţa faţă de densitatea aerului.

Pentru ca girueta să nu fie influenţată de obstacolele din jur, instalarea ei seface la înălţimea de 10 m şi la o depărtare de 10 ori mai mare, decât înălţimeaobstacolului respectiv.

AnemometreleSunt instrumente cu ajutorul cărora se determină viteza vântului. Piesa

receptoare, care se roteşte sub acţiunea vântului la unele anemometre este un sistemde cupe şi la altele o morişcă cu palete.

Cele mai simple anemometre sunt cele mecanice, care determină vitezavântului prin numărul de rotaţii al sistemului de cupe.

Acest număr de rotaţii corespunde la un anumit număr de metri parcurşi devânt, într-un interval de timp oarecare.

Sistemul de cupe anemometrice poate fi format din 3 cupe aşezate perpendicular pe un ax vertical, dispuse astfel, încât tijele de susţinere formează întreele unghiuri de 1200 (cupe Patterson), iar alte sisteme cu 4 cupe, cu tijele la 900 (cupeRobinson).

Cupele anemometrice sunt orientate cu feţele convexe în aceeaşi direcţie, şisub acţiunea vântului acestea se rotesc, oricare ar fi direcţia din care suflă vântul,deoarece presiunea vântului va fi mai mare pe partea concavă, decât pe cea convexă.

Anemometrul mecanic cu cupe

Este format dintr-un sistem de cupe fixate la capătul unui ax vertical, foarte

mobil în jurul axei, prin intermediul unui sistem de rulmenţi.Capătul opus al axului vertical se termină cu un şurub fără sfârşit, careangrenează un sistem de roţi dinţate, dintre care ultima este în legătură cu aculindicator. Sistemul de cupe se roteşte sub influenţa vântului, iar rotiţele dinţate dininteriorul contorului de turaţii angrenate prin intermediul melcului, transmit mişcareade rotaţie acului indicator, care determină numărul de metri parcurşi de vânt. Aculindicator mare, indică numărul de metri, iar cele mici, pe cadranele respective, sutele,miile, zecile de mii de turaţii etc.

Unele din acest fel de anemometre au şi un cronometru, care determină timpulde funcţionare al anemometrului.

Anemometrul mecanic determină viteza medie a vântului, deoarece numărul

de metri citit pe cadranul contorului se divide cu timpul în care anemometrul a fostsupus acţiunii vântului.

21

Page 22: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 22/26

Anemometrul mecanic cu cupeAnemometrul mecanic cu morişcă cu palete.

Acesta are ca piesă receptoare pentru vânt o morişcă cu palete. Acestea suntînclinate faţă de direcţia vântului cu un unghi, care se numeşte unghi de atac.

Acţiunea vântului asupra paletelor, depinde de forma şi dimensiunile acestora.Anemometrele cu palete sunt confecţionate ca şi anemometrele cu cupe, cu

singura deosebire că morişca cu palete, în timpul determinării vitezei vântului, seorientează perpendicular pe direcţia vântului. În acest scop, în jurul anemometrului se

plasează un tub pentru canalizarea liniilor de forţă ale vântului.

Anemometre magnetice

Acestea se bazează pe principiul inducţiei magnetice, fiind prevăzute cu un axvertical 1, având la capătul superior sistemul de cupe 2, iar la cel inferior o barămagnetică 3.

Prin rotirea sistemului de cupe, sub acţiunea vântului se va roti şi baramagnetică, care creează un câmp magnetic rotitor.

Acest câmp acţionează asupra unei piese metalice 4, ce se află sub influenţa polilor magnetici, producând asupra acestora o rotire cu un unghi oarecare. Pe această piesă se află şi scara gradată în m/s şi km/h. Menţionăm că piesa metalică 4, este

menţinută în poziţia zero de un resort 5. Prin intermediul butonului 6, scaraanemometrului poate fi fixată la gradaţia ce reprezintă viteza vântului în momentuldeterminării. Anemometrul megnetic determină viteza instantanee a vântului, adicăaceea din momentul observaţiei.

Anemometre termice

Construcţia lor se bazează pe principiul răcirii produsă de vânt asupra unui fir încălzit.

Dacă proprietăţile aerului şi ale firului sunt menţinute constante, cu excepţiavitezei curentului de aer, se poate stabili o relaţie între viteza curentului de aer şicantitatea de căldură pierdută de corp sub influenţa curentului.

22

Page 23: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 23/26

Catatermometrul

Este un instrument care permite determinarea vitezei curenţilor de aer de micăintensitate.

Acesta este un termometru cu rezervorul mare (5cm3), care se prelungeşte cu

tubul capilar, care are un diametru mai mare decât al termometrelor obişnuite, fiind prevăzut şi cu două cavităţi, una deasupra rezervorului şi cealaltă la capătul superior al tubului capilar. Scara termometrului se află chiar pe tubul capilar şi are gradaţiile350C şi 380C.

Pentru determinarea vitezei curenţilor de aer se procedează astfel: se introducerezervorul termometrului într-un vas cu apă caldă, până când alcoolul din rezervor, prindilatare urcă până la jumătatea cavităţii de la partea superioară a capilarului. Apoitermometrul se şterge repede cu hârtie de filtru şi se instalează pe un suport în contactcu aerul atmosferic. Se urmăreşte ca meniscul alcoolului să ajungă în dreptul diviziunii380C şi se cronometrează timpul în care meniscul alcoolului coboară la 35 0C. În acestcaz cantitatea de căldură Q, pe care o pierde termometrul va fi:

Q = c∆ T = 3c

unde c este căldura specifică a sticlei din care este confecţionat termometrul.

Cantitatea de căldură F, pe care o pierde unitatea de suprafaţă a rezervoruluitermometrul va fi:

F = Q/S

unde S este suprafaţa rezervorului, iar F se numeşte factorul de răcire alinstrumentului care se exprimă în milicalorii/cm2.

Dacă factorul F se divide cu timpul în secunde se obţine cantitatea de căldură, pe care o pierde unitatea de suprafaţă a rezervorului în timp de o secundă. Aceasta senotează cu R şi se numeşte şi viteză de răcire. Însă, conform principiului lui Newton,viteza de răcire R este proporţională cu diferenţa de temperatură T-Ta, unde T estetemperatura termometrului şi Ta a aerului, deci:

R = F/t = K (T-Ta)

Temperatura medie T a catatermometrului, în timpul răcirii de la 380C la 350C va fi36,50 C, iar K este un coeficient ce depinde de viteza vântului şi este dat de:

K = a + b v

în care: a = 0,2 şi b = 0,4 pentru v<1 m/s, şi a = 0,13 şi b = 0,47 pentru v>1 m/s.Înlocuind valoarea lui K în relaţia anterioară, se obţine:

F/t= (a + b v ) (T – Ta)

din care rezultă viteza vântului v.

23

Page 24: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 24/26

Cap. 8 INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREAPRECIPITAŢIILOR

Măsurarea cantităţilor de apă provenită din precipitaţiile atmosferice seefectuează cu pluviometrul şi ea se exprimă prin grosimea stratului de apă ce s-ar depune în sol în mm, presupunând că nu se produc evaporări şi infiltraţii sau scurgeri.Precipitaţiile solide se măsoară prin grosimea stratului de apă rezultat din topireaacestora. Grosimea stratului de apă, în determinările pluviometrice se mai exprimă şiîn litri, deoarece 1 mm grosime al stratului de apă este egal cu 1 litru de apă de pesuprafaţa de 1 m2.

Pluviometrul tip I.M.

Este confecţionat din tablă de zinc, cuprinzând următoarele piese: corpul pluviometrului C, vasul colector P, dispozitivul de zăpadă Z şi eprubeta E.

Pluviometrul I.M.

Corpul pluviometrului C este un cilindru cu lungimea de 40 cm, prevăzut la partea superioară cu un inel de alamă, ascuţit cu diametrul de 159,5 mm, ceea cecorespunde unei suprafeţe receptoare pentru precipitaţii de 200 cm2. La exterior,

cilindrul mai mare este prevăzut cu două inele metalice 1, 2 care au câte o ureche încare pătrund capetele suportului S pentru fixarea pluviometrului. Tot pe corpul pluviometrului, deasupra inelului superior se află orificiile O care asigură ventilaţie pluviometrului în scopul de a anihila evaporarea apei. De pereţii interiori ai corpului pluviometric se află sudată pâlnia P al cărui tub de scurgere, pătrunde în interiorulvasului colector.

Corpul pluviometric este prevăzut şi cu capacul C, cu care se acoperă unuldin cele două pluviometre cu care este dotată o staţie şi care se descoperă, atuncicând se efectuează măsurătoarea la pluviometru care a funcţionat fără capac şi încare au căzut precipitaţiile.

Colectorul V este un vas cilindric cu capacitatea de 2,5 l, terminat cu o parte

tronconică. Pe partea cilindrică a acestuia se află trei proeminenţe, dispuse la 120o

unade alta. Acestea sunt penele de centrare, care au rolul de a-l menţine concentric şi la o

24

Page 25: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 25/26

oarecare depărtare de pereţii corpului pluviometric, în scopul de a diminua încălzireaapei colectoare şi deci a evaporării acesteia.Dispozitivul de zăpadă Z, este format din două plăci de tablă de zinc, dispuse cruciş,tăiate la partea inferioară, astfel ca să se înscrie exact în pâlnia receptoare a corpului

pluviometric. Acest dispozitov se foloseşte numai în timpul iernii cu scopul de a se

ameliora spulburarea zăpezii.

Eprubeta pluviometrică

Este un cilindru de sticlă E care permite măsurarea apei cese scurge în vasul colector sau provenită din topirea precipitaţiilor solide. Pe eprubetă sunt gradate 100 diviziuni, care, din 10 în 10sunt marcate cu cifre. Intervalul dintre două cifre consecutivereprezintă grosimea stratului de apă în mm care a căzut pesuprafaţa de 200 cm2. Întrucât eprubeta este raportată la aceastăsuprafaţă, milimetrii de pe aceasta, exprimă mm/m2, deci l/m2.

Pluviometrul Tretiakov

Are corpul asemănător cu pluviometrul I.M. având în jurulvasului pluviometric un ecran format din 16 palete trapezoidale în scopul diminuăriiacţiunii vântului şi a spulberării precipitaţiilor.

Pluviograful

Este aparatul care înregistrează durata şiintensitatea precipitaţiilor lichide. Sunt mai multe tipuri

de astfel de aparate, însă principiul de funcţionare alacestora este identic. Vom descrie numai pluviografulJunkalor.

Acesta este format din pâlnie receptoare R cu suprafaţade 200 cm2 în care cad precipitaţii ce se scurg în tubul Sîn vasul colector G. În acesta se află un plutitor metalicuşor, solidar cu tija pe care este fixată pârghia peniţeiînregistratoare.Apa curgând în vasul colector, ridică plutitorul şi

pârghia peniţei înscrie pe diagrama fixată pe macanismul

de ceasornic T, cantitatea de ploaie în mm. Când peniţaînregistratoare ajunge în dreptul diviziunii 10 mm pediagramă, se produce sifonarea apei, prin tubul de

sifonare H, iar peniţa cade la zero şi înregistrarea continuă, în cazul când ploaia persistă. Piesele pluviografului sunt fixate pe placa metalică P, fiind protejate de ocarcasă metalică cilindrică.

Pluviograful cu cupe basculante

Înregistrează cantitatea precipitaţiilor prin umplere şi golire alternativă acupelor, care au un anumit număr de mm şi care înregistrează pe diagramă sau prin

intermediul unui contur apa căzută.

25

Page 26: Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici

5/8/2018 Instrumente Pentru Masurarea Parametrilor Climatici - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/instrumente-pentru-masurarea-parametrilor-climatici 26/26

BIBLIOGRAFIE

[1] Besleaga, N., Elemente de meteorologie dinamica, Editura Didactica siPedagogica, Bucuresti, 1972[2] Cristea, N., si Stoica, C., Meteorologie, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti,

1967[3] Cristea, N., si Stoica, C., Meteorologie generala si instrumente meteorologice,Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1966[4] Gugiuman, I., Meteorologie, Editura Universitatii, Oradea 2001

26