Изготовление простого самодельного барометра

Люди предсказывали погоду еще в добрые старые времена … , до доплеровского радара и спутников GOES (от англ. — «геостационарный эксплуатационный спутник наблюдения за окружающей средой»), используя простые инструменты. Одним из наиболее полезных инструментов является барометр, который измеряет давление воздуха или барометрическое давление. Вы можете сделать свой собственный барометр, используя повседневные материалы, а затем попытаться прогнозировать погоду самостоятельно.

Изготовление барометра

Материалы для барометра

  • емкость, стакан или банка
  • пластиковая упаковка
  • соломинка
  • резинка
  • лист бумаги
  • лента
  • ножницы

Изготовление барометра

Накройте верхнюю часть вашего контейнера полиэтиленовой пленкой. Необходимо создать герметичное уплотнение и гладкую поверхность.
Закрепите пластиковую пленку резинкой. Самая важная часть изготовления барометра – это хорошее уплотнение вокруг обода контейнера.
Положите соломинку поверх завернутого контейнера так, чтобы около двух третей соломинки было над отверстием.
Закрепите соломинку куском ленты.
Прикрепите лист бумаги с линиями отметки к задней части контейнера, либо установите барометр с листом бумаги для записей за ним.
Отметьте местоположение соломинки на бумаге.
Со временем соломка будет двигаться вверх и вниз в ответ на изменения давления воздуха. Наблюдайте за движением соломинки и записывайте новые показания.

Как работает барометр

Высокое атмосферное давление давит на пластиковую пленку, в результате чего она прогибается. Пластик и секция соломенной раковины, прикрепленной лентой, заставляют конец соломинки двигаться вверх. Когда атмосферное давление низкое, давление воздуха внутри банки выше. Пластиковая пленка выпячивается, поднимая конец соломинки, прикрепленный лентой. Край соломинки опускается до тех пор, пока он не упрется в край контейнера. Температура также влияет на атмосферное давление, поэтому вашему барометру нужна постоянная температура, чтобы быть точной. Держите его подальше от окна или других мест, где температура колеблется.

Прогнозирование погоды

Теперь, когда у вас есть барометр, вы можете использовать его для прогнозирования погоды. Погодные условия связаны с регионами высокого и низкого атмосферного давления.
• Повышение давления связано с сухой, прохладной и спокойной погодой.
• Понижение давления прогнозирует дождь, ветер и штормы.
• Быстро растущее давление, которое начинается со среднего или высокого давления в хорошую погоду, указывает на приближение области низкого давления. Вы можете ожидать, что давление начнет падать по мере приближения плохой погоды.
• Быстрое повышение давления (в течение нескольких часов или нескольких дней) после периода низкого давления означает, что вы можете ожидать короткий период хорошей погоды.
• Медленно растущее атмосферное давление (в течение недели или около того) указывает на хорошую погоду, которая будет сохраняться некоторое время.
• Медленно падающее давление указывает на наличие поблизости системы низкого давления. Изменения в вашей погоде маловероятны в это время.
• Если давление продолжает медленно падать, вы можете ожидать длительный период плохой (в отличие от солнечной и ясной) погоды.
• Внезапное падение давления (в течение нескольких часов) указывает на приближающийся шторм (обычно наступающий в течение 5-6 часов). Буря, вероятно, включает в себя ветер и осадки, но не будет длиться долго.

Правила эксплуатации аккумуляторов

Аккумуляторы должны эксплуатироваться в соответствии с заводской инструкцией. На каждую аккумуляторную батарею ведется аккумуляторный журнал установленного образца.

Для безаварийной эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать следующие правила:

– для приготовления электролита использовать только чистую аккумуляторную кислоту и дистиллированную воду;

– пыль и влагу на баке протирать чистой ветошью, смоченной трех —пятипроцентным раствором соды или нашатырного спирта;

— следить за исправностью и чистотой вентиляционных пробок;

– в местах зарядки аккумуляторов во избежание пожара запрещается быть с открытым огнем; помещение надежно вентилировать;

– класть на аккумуляторы металлические предметы, а также использовать неизолированные инструменты запрещается;

– регулярно очищать от окислов наконечники соединительных проводов и клеммы аккумуляторов, плотно поджимая контакты;

– обнаружив трещины в укупорочной мастике, пропаять ее (после полной или частичной разрядки аккумуляторов), интенсивно вентилируя помещение;

– не допускать при зарядке повышения температуры электролита выше 318 К (45°С);

– не допускать снижения плотности электролита ниже допустимых правилами норм;

– следить за уровнем электролита в баках, доливку производить в ходе зарядки, но не позднее чем за час до ее окончания или перед зарядкой аккумуляторов.

Приведение аккумуляторов в рабочее состояние

Со складов аккумуляторы могут быть получены: сухозаряженными (элементы без электролита, пластины отформованы и находятся в рабочем состоянии), сухоразряженными (элементы без электролита, пластины разряжены), заряженные с электролитом.

Для приведения сухозаряженных аккумуляторов в рабочее состояние необходимо:

— приготовить электролит плотностью, указанной в таблице (Технические данные);

— промыть снаружи бак 5% содовым раствором и протереть сухой чистой ветошью;

— удалить из-под пробок герметизирующие прокладки;

— залить в бак электролит, уровень его должен быть на 10—15 мм выше предохранительного щитка;

— завернуть пробки, протереть бак и крышку насухо и оставить батарею на 4—6 ч, затем осмотреть аккумуляторы и, убедившись в отсутствии течи из бака, поставить их под зарядку.

Зарядку начинать при температуре электролита ниже 303 К (30° С). Величину зарядного тока брать из таблицы, учитывая температуру электролита. Если она ниже 298 К (25° С), зарядку вести одноступенчато, если выше 298 К (25° С), — двухступенчато. При повышении температуры электролита до 318 К (45° С) зарядный ток снизить в два раза. Если температура продолжает расти, зарядку прекратить до снижения температуры до 303 К (30°С), после чего продолжать током 11 ступени. Зарядку вести до тех пор, пока напряжение и плотность электролита в течение 3 ч не останутся постоянными во всех элементах.

Таблица

Основные характеристики стартерных аккумуляторов

Тип (обозначение) Напряжение, В Емкость А•ч Разрядный ток, А Зарядный ток Габари-ты:длина ширина, высота, мм Масса с электролитом
10- часовой режим при температу-ре электро-лита +30°С Стартерный режим при температуре элетролита 10-часовый режим Стартерный режим Первая зарядка Вторая и последующие
+30±2°С -18±2°С Одно-ступенча-тая Двухступенчатая Односту-пен-ча-тая I ст II ст
I ст II ст Макс Норм
З-СТ-60 6 60 16,5 6,7 6 180 3,5 4 2,0 5 12 8 4 179X173х237 17
З-СТ-70 6 70 19,2 7,8 7 210 5,0 5 2,5 6,5 15 10 5 257x194x 230 19
З-СТ-84 Б 84 22,8 9,3 8,4 250 6,0 6 3,0 8,0 18 12 6 272×188 x230 21
3-CT-98 6 98 27,0 11,0 9,8 295 6,5 7 3,5 10 21 14 7 303х188х245 21
З-СТ-112 6 112 30,7 12,5 11,2 335 7,0 8 4 10 24 16 8 310х188х245 26
3-CT-126 6 126 34,8 14,2 12,6 380 7,5 10 5 10 27 18 9 386х188×215 30
З-СГ-135 6 135 37,1 15,1 13,5 405 7,5 10 5 10 27 18 10 335х180х240 37
6-СГ-54 12 54 14,6 6 5,4 160 3,5 4 2 5,0 12 8 4 283x182x237 33
6-СТ-68 12 68 18,7 7,6 6,8 205 4,5 5 2,5 6,0 15 10 5 353х183х236 38
6-СТК-135МС 12 122 28,3 12,2 340 8 16 S 567х292x 259 71
6-СГК-180М 12 154 41,66 15,4 500 10 20 10 567х292×272 78
33 1000

Примечания: 1. Цифра перед буквами обозначает число элементов в батарее. Номинальное напряжение одного элемента равно 2В.

  1. Максимальная длительность работы в стартерном режиме всех батарей при 291 ± 2 К (18±2° С); равна 2,25 мин, а при 303 ± 2К(30 ± 2° С) – 5,5 мин, за исключением 6-СГК-180М при разрядном токе 1000 А — 2 мин.

Стартерная аккумуляторная батарея

Для увеличения напряжения аккумулятора элементы соединяют последовательно. Для увеличения емкости при сохранении напряжения элементы соединяют параллельно. Комплект элементов, электрически связанных между собой, называется аккумуляторной батареей.

Рисунок. Стартерная аккумуляторная батарея:

1 — бак; 2 — штырь положительного полюса; 3 — межэлементные соединения; 4 — пробка наливного отверстия; 5 — штырь отрицательного полюса; 6— крышка бака; 7 — сепаратор; 8 — опорные призмы; 9 — пластины

Стандартная стартерная аккумуляторная батарея показана на рисунке. Бак 1 изготовлен из эбонита или пластмассы толщиной 6—8 мм. На дне находятся четыре призмы 8 высотой 25—35 мм для предотвращения короткого замыкания пластин при наличии осадков в баке. Крышка 6 бака эбонитовая или из пластмассы. На ней имеются отверстия для вывода штырей отрицательного и положительного полюсов и отверстия для входа воздуха в элемент, выхода газа, заливки электролита и замера его плотности и температуры. Межэлементные соединения 3 отлиты из свинца или свинцово-сурьмянистого сплава. Их сечение рассчитано на максимальный ток батареи.

Пластины 9 состоят из литых свинцово-сурьмянистых решеток, в их ячейки помещена активная масса. Активная масса изготовляется из свинцового порошка и свинцового глета, либо из свинцового глета и свинцового сурика, замешанных в водных растворах сульфата аммония или серной кислоты. В настоящее время масса готовится из свинцового порошка. В активную массу отрицательных пластин вводят в небольшом количестве так называемый расширитель, в который входят: сернокислый барий, газовая сажа, хлопковые очесы, пемза, графит, дубовая мука, лигносульфоновая кислота, гуминовая кислота и дубитель.

Готовые пластины подвергают электрохимической обработке (формовке). При этом на положительных пластинах образуется активная масса двуокиси свинца (темно-коричневого цвета), а на отрицательных пластинах — губчатый свинец (серого цвета). Сепараторы (разъединители) 7 изготовляются из дерева, эбонита, стекла, полихлорвинила, мипласта и устанавливаются между разноименными пластинами для изоляции их друг от друга, предохранения активной массы от выпадания из решеток, сохранения определенных промежутков между пластинами для нормального хода химической реакции.

Определение количества воды для приготовления электролита

Для определения количества дистиллированной воды и кислоты, которое требуется для приготовления электролита необходимой плотности, удобно пользоваться номограммой, изображенной на рисунке.

Рисунок. Номограмма для определения количества дистиллированной воды и серной кислоты при приготовлении электролита

Например требуется определить сколько нужно взять дистиллированной воды и серной кислоты плотностью 1,840 для приготовления электролита плотностью 1,320 (35° Б).

Для этого на левой вертикальной оси находим значение плотности — 1,320 — точка А, на правой вертикальной оси этому значению будет соответствовать 35° Б (Боме)—точка А’. Для перевода плотности градусы Боме и обратно применяется эмпирическая формула:

°Б = 145 — 145/d; d= 145/(145-°Б)

Где d — плотность раствора при 20° С.

Из точки пересечения горизонтальной линии А А’ и наклонной линии БС — точки Д опускаем перпендикуляр на горизонтальную ось. По точке Е определяем: слева — количество дистиллированной воды (650 см3), справа кислоты (350 см3).

При приготовлении электролита необходимо учитывать температуру наружного воздуха района, где будет работать аккумулятор (см. таблицу). Только что приготовленный электролит имеет высокую температуру, заливать его в аккумулятор разрешается при температуре не выше 298 К ( +25° С).

Таблица

Поправки к показаниям ареометра в зависимости от температуры электролита

Температура электролита Величина поправки Температура электролита Величина поправки
К +°С К -°С
273 0 -0,0105 273 0 -0,0105
278 5 -0,0070 264 – 5 -0,0140
283 10 -0,0035 263 -10 -0,0175
288 15 0 253 -15 -0,0210
293 20 +0,0035 253 -20 -0,0215
298 25 +0,0070 248 -25 -0,0280
303 30 +0,0105 243 -30 -0,0315
308 35 +0,0140 238 -35 -0,0350
313 40 +0,0175 233 -40 -0,0385
338 45 +0,0210 228 -45 -0,0120

Для замера плотности электролита пользуются кислотомером или ареометром. В показания ареометра вводится поправка в зависимости от температуры электролита (см. таблицу). Данные по стартерным аккумуляторам приведены в таблице (Основные характеристики стартерных аккумуляторов).

Правила хранения аккумуляторов

Новые сухозаряженные и сухоразряженные аккумуляторы следует хранить в сухих, проветриваемых помещениях с температурой от 273 до 303 К (от 0 до + 30°С). Перед постановкой на хранение батарею очистить от грязи и влаги, под пробки поставить герметизирующие диски из плотного картона, наружные соединения и клеммы смазать вазелином. В таком виде аккумуляторы можно хранить до двух лет.

Для длительного хранения аккумуляторов, бывших в эксплуатации, необходимо:

— разрядить аккумулятор до напряжения 1,7 В на элемент (при 10-часовом режиме) и вылить электролит через отверстия крышек;

Залить аккумулятор чистой дистиллированной водой, через 8—10 ч вылить ее и вновь залить чистую воду, эту операцию производить до тех пор, пока вода в баке не будет окрашивать синюю лакмусовую бумажку в розовый цвет;

После выполнения указанных операций аккумулятор протереть снаружи, смазать токоведущие части вазелином, плотно закрыть горловины бака пробками и хранить так, как указано в п. 1.

  1. При постановке на хранение аккумуляторов с электролитом необходимо произвести полную зарядку, через час после зарядки завернуть пробки, протереть бак, а токоведущие части смазать вазелином. Хранящиеся с электролитом аккумуляторы следует ежемесячно заряжать током второй ступени, а один раз в три месяца подвергать контрольно-тренировочному циклу по следующей схеме:

А) зарядить батарею током II ступени первой зарядки (см. таблицу Основные характеристики стартерных аккумуляторов), за час до окончания зарядки проверить уровень и плотность электролита и при необходимости привести их к норме;

Б) разрядить батарею током 10-часового режима до напряжения 1,7 В на элемент;

В) подсчитать емкость, приведенную к температуре 303 К ( + 30°С) по формуле

Q303 = Qф/(1+0,008(t-303))

Или Q30= Qф/(1+0,008(t-30))

Где Q303(Q30 ) —емкость, приведенная к 303 К ( + 30°С), А•ч;

Qф – емкость, полученная при разрядке, А•ч;

T — средняя температура электролита во время разрядки;

0,008— температурный коэффициент емкости;

Г) зарядить батарею нормальным двухступенчатым режимом. Батарее, имеющей после контрольно-тренировочного цикла емкость менее 90%, проводится повторный цикл зарядка — разрядка. Если в этом случае емкость остается ниже 90%, такую батарею дальше хранить не рекомендуется, ее необходимо пускать в эксплуатацию.

Электролит аккумулятора

Электролит представляет собой раствор серной кислоты сортов А и Б ГОСТ 667с плотностью 1,840 в дистиллированной воде (см. таблицу). Серная кислота и дистиллированная вода не должны содержать механических примесей и металлов, влияющих на характеристики и срок службы аккумуляторов. Для приготовления электролита применяется керамическая, эбонитовая или

Таблица

Плотность электролита стартерных батарей при 288 К (15° С)

Температура наружного воздуха в районе работы аккумулятора Время года Плотность электролита при материале сепаратора
Мипор или мипласт Дерево и хлорвинил (комб) Дерево
Юг (303 К или +30°С и выше) Лето Первая заливка 1,210 1,240 1,270
В конце зарядки 1,240 1,240 1,240
Зима Первая заливка 1,240 1,270 1,300
В конце зарядки 1,270 1,270 1,270
Центральная полоса (до 303 К или +30°С) Лето Первая заливка 1,240 1,270 1,300
В конце зарядки 1,270 1,270 1,270
Зима Первая заливка 1,255 1,270 1,310
В конце зарядки 1,285 1,270 1,285
Крайний Север (ниже 238 К или -35°С) Лето Первая заливка 1,240 1,270 1,300
В конце зарядки 1,270 1,270 1,270
Зима Первая заливка 1,280 1,285 1,340
В конце зарядки 1,340 1,285 1,310

Деревянная посуда, выложенная свинцом (стеклянной посудой не пользуются, так как из-за обильного выделения тепла при реакции может треснуть).

Чистый резервуар ополаскивают дистиллированной водой, заполняют его необходимым количеством дистиллированной воды, а затем тонкой струей небольшими порциями в воду заливают серную кислоту (лить воду в кислоту категорически запрещается во избежание ожогов). На месте приготовления электролита необходимо иметь 3—5% раствор питьевой соды, соду в порошке, нашатырный спирт и ватные тампоны. При попадании кислоты на лицо или другие части тела их немедленно следует промыть содовым раствором, нашатырный спирт служит для удаления попавшей кислоты на одежду.

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Аккумулятор представляет собой электрохимический элемент (прибор), с помощью которого возможно неоднократное накопление химической энергии под действием электрического тока (при зарядке) и превращение ее в электрическую энергию (при разрядке).

В стартерном кислотном аккумуляторе электролитом является раствор серной кислоты (H2SO4) в дистиллированной воде. В электролите происходит процесс электролитической диссоциации молекул кислоты и воды на положительные ионы (катионы) водорода и отрицательные ионы (анионы) кислотного остатка.

Процесс отдачи электрической энергии аккумулятором называется разрядкой. Во время разрядки аккумулятора на положительных и отрицательных пластинах образуется сернокислый свинец (PbSO4) — сульфат свинца. При зарядке на положительных пластинах образуется, двуокись свинца (Р02), а на отрицательных— губчатый свинец (Рb). Обе реакции (при зарядке и разрядке) являются реакциями обратимыми и могут быть объединены одним общим уравнением:

Разрядка – 2PbF04 + 2H20 = РbО2 + 2H2S04 + Pb – зарядка.

ЭДС заряженного аккумулятора равна примерно 2 В.

Емкость аккумулятора (Q) — это количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при его разрядке до допустимого напряжения. За единицу емкости принят ампер•час (А•ч).

Для свинцовых аккумуляторов за номинальную емкость принимается емкость при 10-часовой разрядке силой тока, равной 0,1Qном, до напряжения 1,7 В при начальной плотности электролита 1,285 и температуре 303 К ( + 30° С), для щелочных аккумуляторов—соответственно при 8-часовой разрядке и температуре электролита от 258 до 308 К (от -15 до +35° С).

Таблица

Технические данные

Тип реле регулятора Номинальные значения Напряжение включе-ния, В Обратный ток, А Регулятор напряжения Ограничитель тока допускает ток нагрузки, А Масса, кг Тип генератора, с которым работает реле
Напряжение, Н Ток, А Поддер-живает напряже-

ние при

293 К (20°С), В

Поддер-живает напряже-

ние при

343 К (70°С), В

РР8 12 35 12,2-13,2 0,5-6,0 13,8-15,2 13,0-15,4 35±2 2,8 Г8
РР11 6 35 6,4-6,8 0,5-6,0 7,2-7,5 6,9 – 7,8 33-37 2,6 Г16
РР23 12 28 12,2-13,5 Не более 6 13,7-15,1 13,3-15,1 26,5-29,5 2,8 Г54, Г54-Б
РР24-Э 12 18 12,2-13,2 0,5-6,0 13,8-14,8 13,2-14,8 17-19 1,45 Г112
РР27 12 35 12,2-13,2 0,5-8,0 14,0-14,8 13,4-14,8 35±2 0,95 Г8-В
РР29-А 6 20 6- 6,5 0,5-5,0 6,2-6,8 Отсутствует 0,85 ГГ22-Б, ГГ22-В, Г29
РРЗО-А 6 5,5 6,2- 6,8 0,5-3,5 6,1- 6,7 6,1- 7,3 Отсутствует 0,85 Г35
РР31-А 6 7 6,2- 6,8 0,5-3,5 6,5- 7,0 6,0- 7,5 То же 0,85 Г11-А
РРЗЗ 12 18 12,0-13,0 0,5-6,0 13,8-14,8 13,2-14,8 17-19 1,1 Г21-Б
РР52 12 80 12,5-13,5 1-10 12,6-13,4 12,2-13,8 17-19 6,5 Г52-Б, Г52-В
РР81 12 10 12,0-13,0 0,5-6,0 13,8-14,8 13,2-14,8 9-И 1,1 Г80
РР101 12 32 12,2-13,2 0,5-6,0 13,8-14,6 13,2-14,5 323:1/2 0.85 Г101
РР102 12 16 12,2-13,2 1,5-6,0 12,6-13,6 12,0-13,6 Отсутствует 0,52 Г22
РР106 24 10 21,4-27,0 0,5-6,0 27,4-30,2 26,6-30,2 9-11 0,85 Г106
РР109 12 13 12,2-13,2 0,5-6,0 12,5-13,5 12,1-13,8 Отсутствует 0,52 Г114
РРТ24 24 42,8 25-27 2-8 27,5-30,0 45-55 1,55 Г73
РРТ32 24 30 23-27 2-8 27-29,5 45-55 1,87 Г732
РК1500-В 21 54 24,5-28,5 Не более 15 26,5-28,5 80-95 2,1 ГСК1500

Содержание серной кислоты в растворе разной плотности

Содержание серной кислоты в растворе разной плотности

Содержание едкого кали в растворе разной плотности (удельного веса)

Содержание едкого кали в растворе разной плотности (удельного веса)