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WWK II (Fach) / Luftdruckmessung (Lektion)

Luftdruckmessung

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  • Luftdruckmessung - gemessen als Kraft durch Flächeneinheit- 1 Pascal = 1 N/m²- in hPa = 100 Pa (1 mbar = 1 hPa)- Auf Bodenwetterkarten Luftdruck (hPa) reduziert auf NN, eingezeichnet mit Isobaren (im Abstand von 5 hPa) → Höhe einer hypotetischen Luftsäule addiert, die der Höhenlage der Station entspricht (als mittlere Änderung der Lufttemperatur wird 0.65 K / 100 m eingesetzt)- Auf Höhenwetterkarten:-- Absolute Topographie: Schnittlinie einer isobaren Fläche mit einer Fläche bestimmter Höhe (Angabe der geopotentiellen Höhe vorteilhaft, denn bei gleichem Gradientwind ist der Abstand der Isohypsen in allen Breiten und Höhen gleich)-- Relative Topographie: Abstand zwischen zwei isobaren Flächen
  • 1.) Barometer Ablesung/Bauform: meistens irgendwie U-förmig, mit Luft in einer luftdicht verschlossenen Kammer, die die Messflüssigkeit je nach Luftdruck nach oben presst und eine Längenablesung ermöglicht
  • 1. Quecksilberbarometer - Stationsbarometer, physikalisch betrachtet eine Waage, einfaches Handling, benötigt eig. keine Kalibrierung (wenn es eine Kalibrierskala hat)- Vertikal aufstellen, oben Vakuum/Unterdruck- Nachteile: Schwer zu transportieren, Ablese muss manuell erfolgen, benötigt Temperaturkorrektur (wegen Ausdehung des Quecksilbers), Schwerekorrektur, Quecksilberdampf ist giftig, Quecksilberverschmutzung beeinflusst Genauigkeit, Unsachgemäße Bedienung kann Luftblasen im Vakuumbereich verursachen, so dass Fehler entstehen- spezifisches Gewicht des Quecksilbers ist temperaturabhängig, deshalb muss die Dichte des Quecksilbers über die Temperatur mit ermittelt werden- meistens wird der Druck korrigiert (wenige hPa und somit gering, aber trotzdem wichtig)- Aus Druckdifferenzmessungen lassen sich auch Höhendifferenzen bestimmen, dazu dient näherungsweise die auf den Bodendruck bezogene Standartatmosphäre
  • 2. Dosenbarometer 2. (Bei veränderlichem Messort benutzt, z.B. Flugzeug)Vidiedose, luftleer gepumpte, flache Blechdose, vielfach mit Federn versteift → wechselnder Druck verändert Höhe, die anzeigt/registriert werden kann (Genauigkeit: 0,1 hPa)Zur Vergrößuerng des Ausschlages: DosensätzeElastizität des Materials ist temperaturabhängig, beseitigt durch unvollständige Evakuierung der Dose und ein Bimetall im Übertragungsmechanismus
  • 3. Aneroidbarometer mit elektrischen Gebern (z.B. kapazitiv) versehen um elektronische Datenerfassung zu ermöglichen- Vorteile: Klein, Ablesung automatisch, transportierbar, keine Schwerekorrektur, keine toischen Materialien- Negativ: Kalibrierung nötig, hohe temperatursensitivität (keine einfach vorhersagbare Korrektur!), neigt zu unvorhersehbarer Drift, benötigt regelmäßige Wartung und Rekalibrierung!- Mithilfe von Zeigern abgelesen oder registriert
  • Elektronische Barometer - mit piezoelektrischen Bauelementen, oder speziell für Druckmessung entwickelte Halbleiter- Piezoeffekt: Veränderung von elektrischer Polatisation bei Verformung, und damit Änderung von elektrischer Spannung- Firma Vaisala: kapazitiver Absolutdrucksensor
  • Siedebarometer (Flüssigkeit siedet, wenn Dampfdruck in der Flüssigkeit = äußerer Luftdruck) → genaue Messung des Siedepunktes ergibt den Luftdruck (Hypsometer haben daher Thermometer, die im Bereich um 100°C besonders genau messen)- sind genauer als die Messungen mit Dosenbarometern!
  • Hypsometer (spezieller Typ von Barometer mit eingeschränkter Einsatzmöglichkeit)- Vorteile: Klein, automatisierbar, beweglich (empfindlich gegenüber Ausrichtung), keine Schwere- oder Temperaturkorrektur, einfaches physikalisches Konzept, keine Kalibrierung (kalibrierter Sensor muss vorhanden sein), kein Drift, keine Hysterese- Nachteil: extreme Nichtlinearität → Implementierung auf Messhöhe sehr schwierig (benötigt sehr genaue Temperaturmessung)
  • Anwendungen des Luftdrucks v.a. Synchrone, flächenhafte Luftdruckmessung für die Wettervorhersage → Reduktion der Stationswerte auf NN, Erstellen von Isobarenkarten, Zusammen mit weiteren Stationsmessungen für die Anwender verbreitet(über 50 Jahre wurden Isobarenkarten mit Hellfaxgeräten gezeichnet, jetzt übers Internet)
  • Barograph → mehrere Druckdosen(Aneroidbarometerdosen?) Kaskadenartig in Zylindern zusammengefasst für größere Hebelwirkung
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  • Virtuelle Temperatur die Temperatur, die trockene Luft annehmen muss, damit sie bei gleichem Druck die gleiche Dichte hat wie feuchte Luft mit der spezifischen Feuchte q

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