Barometer mit Hygrometer und Thermometer

Barometer (mit Hygrometer und Thermometer)

Das vorliegende Exponat ist eine ca. 40 cm hohe Apparatur, die ein längliches Thermometer, ein rundes Barometer und ein kleines Hygrometer in sich vereinigt. Die drei Messgeräte sind vertikal übereinander in einen länglichen Holzrahmen, welcher an der Wand aufhängbar ist, integriert. Das Thermometer entspricht dem Typ des Flüssigkeitsthermometers (Quecksilber) und gibt die gemessene Temperatur der Umgebungsluft in °Celsius an. Bei dem Barometer handelt es sich um ein aneroides Röhrenbarometer mit Bourdonfeder und Zeigeranzeige (Messung des Luftdrucks), bei dem Hygrometer um ein Absorptionshygrometer - speziell ein Spiralhygrometer, welches den gemessenen Feuchtigkeitsgehalt der Luft ebenfalls mittels eines Zeigers angibt.

Allgemein zu Barometern:
Ein Barometer (altgriechisch: barýs "schwer, gedrückt" und métron "Maß, Maßstab") ist ein Messgerät zur Bestimmung des statischen Absolut-Luftdrucks und damit eine Sonderform des Manometers (wikipedia). Es wurde nach Vorüberlegungen und Experimenten durch Galileo Galilei und Giovanni Battista Baliani (1619 bis 1642) im Jahr 1643 von Evangelista Torricelli am Hofe des Großherzogs der Toskana als Quecksilber-Barometer erfunden. Nach Verbesserungen durch Sir Robert Boyle (Biegung des Rohrs zu einem Siphon) und den französischen Physikern René Descartes (Hinzufügen einer Papierskala) und Blaise Pascal (Messung des mit der Höhe abnehmenden Luftdrucks) existierte seit 1648 das bis heute gültige konstruktive Grundprinzip des Flüssigbarometers. Jedoch erst ab Mitte des 19. Jh. wurden Barometer von Instrumentenherstellern, Uhrmachern und Optikern seriell hergestellt, zunächst für den wissenschaftlichen Gebrauch, dann auch für die Allgemeinheit. Ab ca. 1870 wurden auf den Skalen meteorologische Bezeichnungen hinzugefügt (gutes Wetter, Regen, wechselhaft, etc.). Eine andere Konstruktions- und Messart hat das Dosen- oder Aneroidbarometer (nach seinem Erfinder Lucien Vidie [1805 - 1866] auch Vidie-Dose genannt), denn bei diesem wird ein dosenartiger Hohlkörper aus dünnem Blech durch den Luftdruck verformt. Über eine Mechanik wird diese Verformung - bei steigendem Luftdruck eine Verdichtung und bei sinkendem Luftdruck eine Ausdehnung - auf einen Zeiger übertragen. Ein weiterer Typ ist das Röhrenbarometer (Bourdonfeder), bei dem der Umstand, dass bei einem gebogenen Rohr die Außenseite eine größere Fläche aufweist als die Innenseite und damit bei steigendem Druck die Kraftwirkung von außen größer ist, genutzt wird. Die Verformung in Abhängigkeit vom Druck wird ebenfalls auf einen Zeiger übertragen. Barometer werden meist in der Meteorologie verwendet und gehören hier als Standardinstrument zu jeder Wetterstation. Oft werden Barometer, meist minderer Qualität, in den mittleren Breitengraden als Wetteranzeigen verwendet, da sich Luftdruckänderungen und "schlechtes" bzw. "gutes" Wetter hier gegenseitig teilweise - aber nicht immer - beeinflussen.

Allgemein zu Thermometern:
Ein Thermometer (altgriechisch thermós, deutsch "warm" und altgriechisch métron, deutsch "Maß, Maßstab") ist ein Messgerät zur Bestimmung der Temperatur.
Viele Thermometer basieren auf der Temperaturabhängigkeit der Ausdehnung von Flüssigkeiten, Gasen oder Festkörpern, deren Ausdehnungskoeffizient bekannt ist. Dazu muss die Messstelle des Thermometers die Temperatur des Messgegenstands annehmen. Neben diesem mechanischen Messeffekt werden verschiedene von der Temperatur abhängige elektrische Einflüsse genutzt, z. B. der Einflusseffekt der Temperatur auf den elektrischen Widerstand. Jedes Thermometer besteht aus einem Temperatur-Sensor (in dem der Messeffekt auftritt) und einer Anzeige (z. B. anhand einer Skale) oder einer Anschlussstelle für ein elektrisches Signal. Thermometer werden anhand von festen Temperaturpunkten, wie den Tripel- oder Schmelzpunkten bestimmter Materialien, oder anhand eines geeichten Referenzthermometers justiert. Die Entwicklung des Thermometers lässt sich sicher nicht der Erfindung einer einzelnen Person zuordnen. Vielmehr waren zahlreiche wissenschaftliche Erkenntnisse notwendig, die zu unserem heutigen Temperaturbegriff führten und die Einführung einer Temperaturskala, sowie deren technische Umsetzung ermöglichten (wikipedia).
Nach Vorläufern in der griechisch-römischen Antike und dem Mittelalter, den "Thermoskopen", die allesamt nicht die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit, sondern die der Luft nutzten, scheint es in Europa seit dem mittleren 16. Jh. Instrumente zum Messen der Wärme gegeben zu haben (1654), welche die Ausdehnung von Alkohol in einem geschlossenen Glasrohr ausnutzten. 1724 legte Daniel Gabriel Fahrenheit die nach ihm benannte Temperaturskala vor, die den kältesten Punkt einer Kältemischung als 0 °Fahrenheit, den Schmelzpunkt von Wasser als 32 °F und die Körpertemperatur des Menschen als 96 °F definierte. 18 Jahre später legte Anders Celsius seine Skala anhand von Schmelz- und Siedepunkt von Wasser fest (0 °Celsius und 100°C). Allgemein gebräuchlich sind seither Berührungsthermometer, die einen Wärmekontakt zum Messobjekt erfordern, und hierbei insbesondere Ausdehnungsthermometer (Flüssigkeitsthermometer und Bimetallthermometer).

Allgemein zu Hygrometern:
Das Hygrometer (von altgriechisch hygrós "feucht", "nass" und métron "Maß, Maßstab") ist ein Messinstrument zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit. Mit der Lufttemperatur kann man aus der Luftfeuchtigkeit den Wasserdampfgehalt der Luft bestimmen - Hygrometer werden zur Messung dieser Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Je nach Geräteausführung lassen sich dabei die verschiedenen Feuchtemaße bestimmen: Absorptionshygrometer, die ein hygroskopisches (wasseranziehendes) Material enthalten, dessen Eigenschaften sich durch die Feuchtigkeit ändern (Haar- sowie Spiralhygrometer), Psychrometer, die sich den Verdunstungseffekt zunutze machen, und Taupunktspiegelhygrometer. Zudem gibt es chemische Hygrometer sowie coulometrische Feuchtesensoren und optische Hygrometer - zur Messung der Bodenfeuchte wiederum andere Geräte. Das erste Haarhygrometer wurde 1783 von dem Schweizer Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure vorgeführt - er benutzte hierzu ein Frauenhaar. Ca. 1820 gelang dem britischen Physikochemiker John Frederic Daniell die Messung der Luftfeuchtigkeit mithilfe eines von ihm erfundenen Taupunkt-Hygrometers. 1877 erhielt der deutsche Astronom Wilhelm Klinkerfues ein Patent für ein Bifilar-Hygrometer mit zwei parallel gespannten Menschenhaaren, zehn Jahre später schließlich konstruierte der deutsche Meteorologe Richard Aßmann das erste (Aspiratios-)Psychrometer (nach: wikipedia).